公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險實時評估新技術(shù)

勵曉華

（上海兆億隧橋養(yǎng)護管理有限公司，上海 201913）

1 公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險實時評估模型

根據(jù)公路隧道機電系統(tǒng)中的信息流傳輸方式及特征，將公路隧道機電系統(tǒng)設(shè)備的功能拓撲結(jié)構(gòu)分為4類，圖1所示。

圖1 公路隧道機電系統(tǒng)使用功能拓撲結(jié)構(gòu)

1.1 順序拓撲結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（a）部分內(nèi)容可知，利用設(shè)備1將采集到的隧道內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)運行信息，通過數(shù)據(jù)光端機等設(shè)備，上傳給數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2，并由系統(tǒng)2繼續(xù)將數(shù)據(jù)上傳給具有隧道監(jiān)控能力的監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，系統(tǒng)3對數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果生成相應(yīng)的指令或策略，再經(jīng)由傳輸系統(tǒng)2傳輸給控制系統(tǒng)4，使4能夠充分掌握隧道機電運行狀況的同時，達到系統(tǒng)的設(shè)計目的。

1.2 繼承拓撲第1種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（b）部分內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的多臺設(shè)備（C1，C2，…Cn），可將自身收集到的信息內(nèi)容利用設(shè)備1傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的傳輸接收平臺2，經(jīng)由平臺2將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼辣O(jiān)管中心內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，系統(tǒng)3通過對接收信息數(shù)據(jù)的分析與評估，生成相應(yīng)的指令與策略，并再次經(jīng)由平臺2傳輸?shù)叫畔⒖刂葡到y(tǒng)4，從而達到系統(tǒng)設(shè)計的目的。

1.3 集成拓撲第2種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（c）部分內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的設(shè)備采集系統(tǒng)1將采集到的機電運行數(shù)據(jù)及時通過光端機傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸平臺2，數(shù)據(jù)經(jīng)由平臺2直接傳輸至隧道監(jiān)控中心的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，該系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)后通過迅速判斷分析，并生成相應(yīng)的指令與策略，在此經(jīng)由傳輸平臺2至信息控制系統(tǒng)4，最終由系統(tǒng)4向不同設(shè)備（E1,E2,…En）發(fā)布指令，達到系統(tǒng)的設(shè)計目的。

1.4 集成拓撲第3種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（d）部分的內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的多臺設(shè)備（C1，C2，…Cn）可將自身收集到的機電運行數(shù)據(jù)信息內(nèi)容利用設(shè)備1傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸平臺2，數(shù)據(jù)經(jīng)由平臺2直接傳輸至隧道監(jiān)控中心中的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，該系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)后，通過迅速的判斷分析，并生成相應(yīng)的指令與策略，在此經(jīng)由傳輸平臺2至信息控制系統(tǒng)4，最終由系統(tǒng)4向不同設(shè)備（E1,E2,…En）發(fā)布指令，達到系統(tǒng)的設(shè)計目的。

由于我國公路種類較多，公路隧道面積、深度等均存在不同。而在針對不同隧道機電運行系統(tǒng)進行評估時，可通過對上述拓撲結(jié)構(gòu)的分析，選擇較為實用的拓撲結(jié)構(gòu)，運用到相應(yīng)設(shè)備的節(jié)點中，通過直接得出該隧道內(nèi)整體機電系統(tǒng)應(yīng)用功能的影響權(quán)重，進而實現(xiàn)對該隧道內(nèi)機電運行系統(tǒng)的實時評估。

2 公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險模型

根據(jù)公路隧道機電系統(tǒng)的運行特征，關(guān)鍵機電系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)通常可上傳至隧道監(jiān)控中心，因此隧道機電系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)可實時獲得。此外，對應(yīng)隧道機電系統(tǒng)的每個使用功能，各設(shè)備對于該使用功能的影響關(guān)系，可以根據(jù)其對應(yīng)的功能拓撲關(guān)系計算得出。為此，將公路隧道機電系統(tǒng)各使用功能的實時運行狀態(tài)，表示為隧道機電系統(tǒng)各機電設(shè)施運行狀態(tài)與該設(shè)施在對應(yīng)使用功能拓撲關(guān)系中權(quán)重的乘積。

通過對圖1中機電系統(tǒng)設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)的研究與分析可知，利用不同的數(shù)據(jù)傳輸拓撲結(jié)構(gòu)進行傳輸，能夠得到的權(quán)重也存在差異，而為了進一步確定各類公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險評估值的適應(yīng)方式，隧道監(jiān)控部門應(yīng)當將公路隧道機電系統(tǒng)運行的實時風(fēng)險，表征為隧道機電系統(tǒng)各使用功能實時運行狀態(tài)與其對系統(tǒng)運行影響權(quán)重的乘積與該機電系統(tǒng)設(shè)計功能的比值，即該公路隧道機電系統(tǒng)的使用功能損失率，如下式所示：

式中：R為公路隧道機電系統(tǒng)的實時運行風(fēng)險評估值；si為公路隧道機電系統(tǒng)使用功能的實時運行狀態(tài)；wi為該機電系統(tǒng)使用功能對整個系統(tǒng)運行的影響權(quán)重。根據(jù)式（1）計算得出的公路隧道機電系統(tǒng)實時運行風(fēng)險評估值，并根據(jù)評估值的大小與風(fēng)險程度進行比對，將公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險評估的結(jié)果分為高、較高、中和低4級，具體見表1。

表1 公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險評估結(jié)果分級

通過以上分析可知，對公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險情況進行具體的實時評估時，應(yīng)當利用相應(yīng)拓撲結(jié)構(gòu)模型，對隧道內(nèi)機電系統(tǒng)的運行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至交通部門安全系統(tǒng)，通過對上傳回來的數(shù)據(jù)進行分析，最后依照傳輸方式對該隧道內(nèi)整體機電系統(tǒng)運行的影響權(quán)重進行評估，最后使用上式（1），最終得出機電系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時評估數(shù)值，對其風(fēng)險進行最終確認。

3 公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險實時評估系統(tǒng)

第一，數(shù)據(jù)輸入模塊。首先應(yīng)當結(jié)合交通部門內(nèi)部系統(tǒng)以及公路隧道機電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容等實際情況進行分析，通過利用公路隧道監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫的共享特點，及時將公路隧道機電系統(tǒng)中各設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，上傳至隧道監(jiān)控中心內(nèi)部計算機終端的數(shù)據(jù)庫中，完成對數(shù)據(jù)的采集與分析。

第二，系統(tǒng)建模模塊。針對上述提出的風(fēng)險實時評估模型，對相關(guān)系統(tǒng)進行建模，結(jié)合被評估隧道的機電系統(tǒng)組成，梳理其功能及數(shù)據(jù)傳輸流程、拓撲結(jié)構(gòu)，建立各類評估模型。

此外，利用風(fēng)險實時評估系統(tǒng)與評估輸出系統(tǒng)，計算最終的風(fēng)險評估值，并傳輸至計算機終端進行展示，根據(jù)數(shù)值對應(yīng)的等級提出相關(guān)建議。系統(tǒng)評估流程如圖2所示。

圖2 公路隧道機電系統(tǒng)運行風(fēng)險實時評估流程

4 結(jié)語

通過以上分析可知，由于我國公路隧道機電系統(tǒng)在運行中，會受到部分干擾因素的影響而產(chǎn)生問題，通過建立相關(guān)的機電系統(tǒng)運行風(fēng)險模型和實施評估模型，能夠利用智能計算機系統(tǒng)，對隧道內(nèi)機電系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)等進行實時分析，通過實施評估，最終將評估結(jié)果按照4種等級劃分，能夠直觀的將評估值顯示出來，而隧道監(jiān)管中心則能夠及時對機電系統(tǒng)做出相應(yīng)調(diào)整，進一步為提升隧道的服務(wù)質(zhì)量提供有利條件，達到提高隧道安全、提高公路質(zhì)量的目的。