城市山嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計探討

馬婷

摘要：隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市不斷向外擴張，在西南山區(qū)城市的市政道路建設(shè)中，出現(xiàn)了特殊的城市山嶺隧道。本文以攀枝花市市政道路工程中的一座山嶺隧道為例，對城市山嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進行分析，為其他類似工程設(shè)計提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：市政道路;城市山嶺隧道;監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)計

1 概述

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市不斷向外擴張，在我國西南部重慶、攀枝花等山區(qū)城市的市政道路建設(shè)中出現(xiàn)了一種特殊隧道形式——城市山嶺隧道。城市山嶺隧道一般存在于山脈位于城市中間，由于城市規(guī)模及城市規(guī)劃路網(wǎng)的發(fā)展，不可避免地需要穿越山體[1]。

城市山嶺隧道不同于常規(guī)城市地下道路及公路隧道，城市地下道路一般位于城市道路下，用于承擔(dān)地面交通分流、聯(lián)絡(luò)地下停車場，而山嶺隧道則需穿越山嶺或丘陵修建。所以就建設(shè)方式和功能而言，其與公路隧道類似，但就道路性質(zhì)而言，其又屬于城市地下道路。故在城市山嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)充分研究公路隧道和城市地下道路監(jiān)控系統(tǒng)的特點及差異，從而優(yōu)化設(shè)計方案。本文以攀枝花市市政道路工程中的一座山嶺隧道為例，對城市山嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進行探討。

2 項目概況

項目位于四川省攀枝花市，道路等級為城市主干道，設(shè)計時速為40km/h～60km/h。本文以該項目中較典型的一座中長分離式山嶺隧道為例，隧道左線長度為1095m、右線長度為1125m，建筑限界寬度為8m，高度為5.0m。

3 運營管理方式及需求分析

由于目前攀枝花市市政道路隧道監(jiān)控系統(tǒng)尚未建立統(tǒng)一的管理機構(gòu)及監(jiān)控中心平臺，根據(jù)項目建設(shè)工期及業(yè)主運營管理需求，本項目在隧道口就近設(shè)置隧道管理所對隧道進行監(jiān)控管理，并預(yù)留后期接入監(jiān)控中心平臺條件。

4 隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4.1 設(shè)計原則

（1）應(yīng)在滿足安全實用、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟合理、節(jié)能環(huán)保和技術(shù)先進的條件下，積極而慎重地采用新理論，新技術(shù)、新材料、新設(shè)備并應(yīng)與其他設(shè)施協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（2）應(yīng)根據(jù)隧道監(jiān)控等級配置不同的監(jiān)控設(shè)施，且隧道監(jiān)控設(shè)施應(yīng)依據(jù)交通量的增長情況按“一次規(guī)劃設(shè)計，分期實施”的原則進行設(shè)計，隧道內(nèi)設(shè)備和管線的預(yù)留預(yù)埋應(yīng)一次實施。

（3）隧道內(nèi)監(jiān)控設(shè)施不得侵占隧道建筑界限。

（4）應(yīng)立足保證隧道運營安全，預(yù)防隧道事故發(fā)生。隧道事故（含火災(zāi)）一旦發(fā)生，應(yīng)能及早發(fā)現(xiàn)、啟動聯(lián)動功能、正確疏導(dǎo)、及時救援，避免二次事故發(fā)生。

（5）隧道不宜孤立進行設(shè)計，應(yīng)與路網(wǎng)以及路網(wǎng)其他構(gòu)造物的設(shè)備配合，統(tǒng)一搶險救援。

4.2 監(jiān)控設(shè)施配置等級

本項目道路等級為城市主干路，隧道為雙洞單向行車兩車道隧道，對沿線道路工程進行交通量預(yù)測，得到各年限的預(yù)測交通量如下表所示：

各特征年預(yù)測交通量表（單位：pcu/d）

由于《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ 221-2015）暫未提出城市地下道路交通工程與附屬設(shè)施配置等級方法，結(jié)合城市山嶺隧道自身特點，本工程參考《公路隧道設(shè)計規(guī)范 第二冊 交通工程與附屬設(shè)施》（JTG D70/2-2014）中一級公路標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)隧道長度、交通量及《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）對城市交通隧道機電設(shè)施的相關(guān)要求，確定本隧道的機電設(shè)施等級如下表所示：

隧道機電設(shè)施設(shè)置等級表

按照一級公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，本隧道設(shè)置的隧道監(jiān)控系統(tǒng)有：隧道計算機系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、緊急電話與有線廣播系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、本地控制系統(tǒng)等。

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

（1）隧道管理所設(shè)置

在隧道入口設(shè)置隧道管理所，所有監(jiān)控視頻、數(shù)據(jù)信號均傳輸至隧道管理所控制室，在現(xiàn)場完成本隧道的監(jiān)控和管理。

（2）隧道計算機系統(tǒng)

隧道計算機系統(tǒng)是由系統(tǒng)服務(wù)器、工作站、以太網(wǎng)交換機為主體以及其他外設(shè)等構(gòu)成的局域網(wǎng)、多串口服務(wù)器、打印機以及其它網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等組成。工作站主要包括視頻管理、視頻事件檢測、PLC管理、交通監(jiān)控、通風(fēng)照明控制、電力監(jiān)控、緊急電話及有線廣播、火災(zāi)報警等。系統(tǒng)中各工作站既能獨立處理分配的功能，又能互相通信，共享數(shù)據(jù)資源。各計算機通過交換機聯(lián)成一個100M/1000M以太網(wǎng)。

（3）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)

隧道閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由洞外遙控攝像機、洞內(nèi)固定攝像機和車行/人行橫通道遙控攝像機、隧道管理所固定攝像機、接入光纖交換機、管理所網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺、視頻以太網(wǎng)交換機、視頻存儲服務(wù)器、IPSAN磁盤陣列及光纖環(huán)網(wǎng)等組成。

隧道圖像數(shù)據(jù)通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸至隧道管理所，上傳至隧道管理所的視頻圖像進入視頻解碼器進行解碼顯示，同時進入磁盤陣列進行存儲（視頻數(shù)據(jù)存儲時間不小于30天）。在隧道管理所設(shè)置55"液晶拼接屏，由視頻控制計算機控制解碼器切換輸出圖像至液晶屏上進行顯示。

（4）交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通監(jiān)控系統(tǒng)由隧道管理計算機、隧道本地控制器、傳輸通道及隧道外場設(shè)備等組成。隧道外場設(shè)備主要有車輛檢測器、交通信號燈、車道指示器、可變情報板等。所有檢測設(shè)備的檢測結(jié)果上傳到隧道管理所，進行統(tǒng)計、處理，判斷交通和氣象狀況，根據(jù)路段的具體情況，制定相應(yīng)的控制方案，并將控制命令下發(fā)給各路段的控制設(shè)施和信息發(fā)布設(shè)備。

（5）緊急電話、廣播系統(tǒng)

在隧道內(nèi)設(shè)置光纖緊急電話及廣播系統(tǒng)，在隧道管理所內(nèi)設(shè)置緊急電話及廣播控制臺，配置指令電話、播音麥克風(fēng)、音箱等，并由配置了數(shù)字錄音卡的計算機進行管理。緊急廣播控制臺根據(jù)監(jiān)控室控制臺給定的尺寸結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能特點統(tǒng)一設(shè)計、制造。并應(yīng)外表美觀、操作簡便、性能可靠。

消防專用電話及消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)與隧道緊急電話及有線廣播系統(tǒng)合用，不另設(shè)。

（6）隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中的相關(guān)要求，需在隧道內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，并設(shè)置消防控制室（與隧道管理所監(jiān)控室合設(shè)）。值得注意的是，與公路隧道不同，城市隧道需同時設(shè)置火焰探測器和感溫光纖探測器進行火災(zāi)探測。

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由火災(zāi)報警工作站、火災(zāi)報警控制器（聯(lián)動型）、光纖光柵火災(zāi)探測器、雙波長火災(zāi)報警綜合盤（含手報）、雙波長火焰探測器、感煙探測器、感溫探測器、24V電源盤、手動報警按鈕、消火栓按鈕、聲光報警器以及傳輸設(shè)備等組成。通過隧道內(nèi)的雙波長火焰探測器、光纖火災(zāi)探測器以及與光纖探測器相連的光纖探測系統(tǒng)控制器進行對火災(zāi)情況的實時監(jiān)控，并在自動檢測到火災(zāi)情況時向隧道管理所發(fā)出報警。

消防專用電話及消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)與隧道緊急電話及有線廣播系統(tǒng)合用，不另設(shè)。

（7）本地控制系統(tǒng)

隧道本地控制系統(tǒng)包括本地控制器（PLC）、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、環(huán)網(wǎng)光纖及相應(yīng)軟件等。隧道本地控制器系統(tǒng)完成隧道區(qū)段設(shè)備控制的功能。對本地設(shè)備進行小區(qū)域集中管理，在隧道管理所計算機和本地設(shè)備之間起上傳下達(dá)的作用，以提高通信效率，加強本地手動控制功能。

（8）隧道監(jiān)控設(shè)備供電

隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備供電為一級負(fù)荷，隧道洞內(nèi)和洞外的監(jiān)控設(shè)備的供電就近引自隧道管理所設(shè)置的UPS電源。隧道區(qū)域控制器PLC與閉路電視、緊急電話及廣播系統(tǒng)共用一回路供電;交通監(jiān)控系統(tǒng)單獨一回路供電;火災(zāi)自動報警系統(tǒng)單獨一回路供電。

4.4 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備安裝及纜線敷設(shè)

如圖1所示，隧道監(jiān)控系統(tǒng)洞內(nèi)設(shè)備如PLC、攝像機、緊急電話、廣播、車道指示器、火災(zāi)探測器等主要安裝于隧道內(nèi)預(yù)留設(shè)備洞室內(nèi)或在隧道壁上壁掛安裝;光纜、供電電纜、控制電纜等主要敷設(shè)于隧道行車方向右側(cè)弱電電纜溝支架上或穿隧道壁預(yù)埋鋼管敷設(shè)。故在設(shè)計中，應(yīng)提前規(guī)劃設(shè)備洞室預(yù)留及管線預(yù)埋位置，并與隧道專業(yè)密切配合，確保預(yù)留洞室、預(yù)埋鋼管的位置、尺寸及數(shù)量準(zhǔn)確無誤。

隧道監(jiān)控系統(tǒng)洞外設(shè)備如洞外攝像機、信號燈、廣播、洞外可變情報板等一般采用立桿安裝。值得注意的是，本工程市政道路沿線路燈采用智慧燈桿設(shè)計，智慧燈桿可將道路照明、交通信號設(shè)施、交通標(biāo)志牌、交通監(jiān)測設(shè)備、治安監(jiān)控設(shè)施、移動通信設(shè)施等進行整合，實現(xiàn)多桿合一、多箱合一、多纜合一的目標(biāo)[2]。

故本工程洞外攝像機、信號燈、廣播等設(shè)備安裝于智慧燈桿之上，不再單獨立桿安裝，設(shè)計時應(yīng)與電力照明、交通信號、交安等合桿專業(yè)密切配合，避免各專業(yè)設(shè)備安裝位置沖突。

5 結(jié)語

隨著城市道路隧道的不斷發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)在提高路網(wǎng)管理水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在城市山嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)綜合考慮運營管理需求，結(jié)合市政道路規(guī)劃、建設(shè)特點適時優(yōu)化調(diào)整設(shè)計方案，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，為城市道路隧道智能化運營管理提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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