從普通運營公路隧道向智慧隧道管理轉變設計方法

張楊 王常青

（1.陜西省交通建設集團公司秦嶺終南山公路隧道分公司，陜西 西安 710000；2.陜西省公路應急中心，陜西 西安 710000）

一、引言

近年來，我國正從公路隧道的建設期向管養期進行過渡，而通風、照明、監控、通訊、消防、交通控制、供配電等關鍵機電系統在不同工況的使用，需要我們對管養數據的采集和深度分析，通過建立數字隧道的模型，找到關鍵設備系統管養的規律，進行全壽命養護周期管理，更好地服務隧道管養。

二、隧道建設情況和運營狀況

1949年以前，中國只有10座公路隧道，最長的不超過200米，大部分是單車道。截至2019年初，我國高速公路里程超過14.26萬km。其中，公路隧道為17738處、17236.1km，特長公路隧道1058處，長4706.6km，長隧道4315處，長7428.1km。

隨著我國高速公路承擔的運輸任務越來越繁重，隧道內由于各種事故引發的險情也不斷增多，造成人民群眾生命財產損失和交通中斷的事故時有發生。公路隧道安全管理制度相對缺失，公路隧道安全管理涉及機電管理、消防管理、危化品管理運輸車輛管理、超限運輸車輛管理、通行秩序管理、基本設施保護等多個方面，具有極強的技術性、專業性、系統性。技術規范缺項較大。隧道運營管理涉及通風、照明、機電、監控、安全等，但是國家很多的技術規范還不能完全滿足隧道管理的要求。比如說機電設備的配置標準，安全等級的防護等級標準。

三、提煉管養數據，建立數字隧道

（一）信息采集

對設備的關鍵數據進行收集，包括隧道內消防系統、監控系統、供配電、交通控制、照明系統等，特別是通風系統，對隧道管養的數據進行匯總，對設備使用效率、故障率、設備率、備件使用率及養護的難度進行綜合統計。這些數據直接影響到養護專項計劃的規劃。

對隧道事故數據進行收集，包括交通事故、不占道、占單道、占雙道的交通事故；火災事故；機電設備故障事故（影響交通通行的，比如隧道供配電系統中斷）；拋灑物、對交通無影響、占單道、占雙道；恐怖襲擊；危險化學品泄漏事故；大件運輸車輛不可解體占雙道事故等，建立統計分析表，按照人、車、路、環境進行深度分析，有針對性地制定各類事故的預防措施。

對隧道的結構進行定期檢測，包括圍巖和支護，分析結構的安全性能、使用性能、穩定性能、耐久性能、管理性能等，從結構安全上進行分析，建立全壽命的圍巖監測。

（二）數字管養平臺的建立

隧道建成以后，很快轉入運營管理模式，我們可以利用現有的管理體制，分系統建立相應的數據臺賬，隧道和橋梁、路面及其他工程有結構上的區別，管養的范圍比較寬泛，比較綜合，很多機電系統是在配合的情況下，才能發揮出預期的效果，這都需要我們對管養的數據進行深挖、比較、聯系，找出最不利因素的共同點。

（三）數據的分析

前期就要求運營單位對管養的數據進行統計，分類整理，比如一個隧道的通風，需要統計不同時段、不同工況、連續的隧道進出口、隧道內、通風豎井外山及通風井底部的同間距過渡段的風速、風壓、溫度，找到自然通風規律，合理計算開啟軸流風機、射流風機后機械排風效能。同時對機電設備故障數量，更換的位置，造成的原因進行分析，反饋給供貨單位，提出保護和升級的要求。

四、智慧隧道管養體系的搭建

融入物聯網、大數據、云計算等新型技術手段，對綜合管養信息進行動態感知，實施處理和智能應用，快速解決隧道行業快速發展面對的問題，實現管養信息化和運營工作的完美結合，對有效的數據進行匯總和成果推廣，便于將管養的成果在隧道前期的勘察和施工圖設計階段進行結合，優化設計，更好地服務隧道的運營安全。

（一）智能管理平臺的建立

圍繞智能監控系統、智能預警聯動、智能機電巡檢、智能隱患督改、智能宣傳警示、智能演練設計、智能應急救援、智能責任追究、智能風險管控等進行模塊設計，建立各類采集和傳輸模塊，也可按照需求進行聯調和功能擴展。

（二）多源異構數據層框架的設立

隧道內的土建機構、機電系統的管理，由于建立的時間不同、控制的系統不同、傳輸的協議不同，因此信息無法匯聚到一個控制平臺，且每個系統的開發由各系統供應商的軟件負責人進行設計，框架協議各有不同，鑒于此，各系統可開放協議，打破數據壟斷，從信息的感知層、數據處理層、智能應用層在原有的基礎上進行整合，實現可視化顯示運行狀態的目的。

（三）物聯網技術的延深

需用用網絡的方式連接眾多的機電系統，形成一個多元素傳感器的網絡空間，通過安全可靠的系統將采集的數據上傳至互聯網平臺，對數據進行分析、處理、挖掘，使其具有更高的決策力。

五、建設智慧隧道的建議

（一）數據采集的真實性

隧道應急救援時效性要求強，必須以信息化、智能化為引領，進一步完善長大隧道內的安全防災設施，提高隧道內突發事件的自動化監測與報警能力。加強隧道運營科學管理，以滿足行車安全需要為基本原則，全面考慮隧道內交通、環境、緊急狀態等多種因素，實現交通控制、通風控制、消防控制和照明控制等各項功能協調配合。

（二）健全運營管理體制

管養單位應根據隧道特點、安全等級等相關因素建立專業的管養機構及嚴格的安全管理體制和應急聯動機制，編制切實可行的應急預案，細化應急預案流程、明確各工作崗位職責、規范各班組工作程序，并定期組織演練檢驗。

（三）打造高素質管理團隊

高起點、高標準、嚴要求，全面加強隧道運營管理人才隊伍建設。組織有針對性的技能知識培訓，強化管理人員專業技術水平和隊伍的整體能力，經常性地開展應急演練，提高急救人員的安全意識及應急處置能力。結合隧道特點，有必要時建立專家庫，在應急事故救援中可請相關專家指導。

六、結語

隨著我國公路隧道數量不斷增加，運營管理工作面臨的壓力也越來越大。面對目前我國隧道運營管理方面存在的不足，必須充分發揮先進技術和高端人才的引領作用，建立標準化、規范化的管理體制，編制切實可行、實效顯著的應急管理預案，打造高水準、嚴要求的應急救援隊伍，最大程度地減少事故中人員、財產損失，保障隧道安全、順暢運行。