鐵路隧道施工安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

劉文軍

在隧道工程安全施工建設(shè)過程中,施工人員安全管理和監(jiān)控始終是關(guān)注的重點(diǎn)。從隧道施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看,及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握隧道人員的進(jìn)出情況,準(zhǔn)確掌握在隧道內(nèi)施工的具體人員、數(shù)量和位置,尤其是掌握隧道內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)域的施工人員情況對(duì)確保施工安全非常重要?，F(xiàn)階段在隧道實(shí)際施工管理過程中,大部分采用進(jìn)出隧道掛牌制度,部分解決了施工人員隨意出入施工現(xiàn)場的問題,但是這種方式所固有的統(tǒng)計(jì)時(shí)效性差,管理過程中由于人的隨意性、人情關(guān)系等問題導(dǎo)致制度執(zhí)行貫徹不到位。為此,需要引入一種能夠自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)人員出入的系統(tǒng),便于準(zhǔn)確掌握出入隧道人員、危險(xiǎn)區(qū)域人員情況,彌補(bǔ)傳統(tǒng)安全管理辦法的不足,有效保障施工人員的安全,為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供準(zhǔn)確真實(shí)的信息。

1 TSAQ-1鐵路隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng)工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

TSAQ-1系統(tǒng)利用射頻技術(shù)在隧道施工過程中,對(duì)隧道施工人員的出入時(shí)間、出入人員、在危險(xiǎn)施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,是RFID射頻識(shí)別技術(shù)在隧道施工管理過程中的新應(yīng)用。

在隧道洞口、二襯、掌子面、仰拱工作面等重要作業(yè)區(qū)域安裝無線數(shù)據(jù)接收器,現(xiàn)場施工人員隨身攜帶人員數(shù)據(jù)識(shí)別標(biāo)識(shí)卡,人員識(shí)別標(biāo)簽不斷地發(fā)射載有目標(biāo)識(shí)別碼的無線電射頻信號(hào),當(dāng)施工人員進(jìn)入到接收器讀取范圍內(nèi),接收器接收到人員識(shí)別標(biāo)簽發(fā)來的載波信號(hào),經(jīng)過接收器接收處理后,將信號(hào)進(jìn)行分析、處理,并通過CAN總線方式將信號(hào)發(fā)送到洞口通信接口裝置,再轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)送給洞口服務(wù)器,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的管理自動(dòng)化。

TSAQ-1鐵路隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng)由硬件設(shè)備(洞口值班室設(shè)備、隧道作業(yè)區(qū)域設(shè)備)、管理軟件兩大部分組成。

洞口值班室設(shè)備主要有服務(wù)器、打印機(jī)、通訊接口、信號(hào)浪涌保護(hù)器等設(shè)備。其中服務(wù)器擔(dān)負(fù)接受非本安信號(hào)、發(fā)送指令,通訊接口完成無線數(shù)據(jù)接收器的本安信號(hào)和服務(wù)器非本安信號(hào)的轉(zhuǎn)換及電氣隔離,信號(hào)浪涌保護(hù)其主要用于數(shù)據(jù)通信線路對(duì)服務(wù)器的保護(hù)、電流環(huán)中傳感器及二次儀器保護(hù)、抑制通信線上的感應(yīng)雷擊波。

隧道作業(yè)區(qū)域設(shè)備主要有通過國家安標(biāo)中心MA認(rèn)證的無線數(shù)據(jù)接收器、數(shù)據(jù)識(shí)別標(biāo)識(shí)卡、通信線纜等,保證在潮濕、具有爆炸性氣體的環(huán)境下能夠穩(wěn)定安全工作。其中無線數(shù)據(jù)接收器主要是接受、保存標(biāo)識(shí)卡發(fā)射的數(shù)據(jù)及信號(hào)中繼功能,數(shù)據(jù)識(shí)別標(biāo)識(shí)卡是施工人員隨身攜帶的進(jìn)入隧道區(qū)域的身份電子標(biāo)簽、按本安電路設(shè)計(jì)的有源射頻標(biāo)識(shí)卡,通信線纜是具有阻燃功效的傳輸介質(zhì)(見圖1)。

管理軟件主要安裝在服務(wù)器上,是實(shí)現(xiàn)用戶和硬件交流的接口界面,采用C/S和B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),處理服務(wù)器接受的數(shù)據(jù)與指令,具有人機(jī)對(duì)話功能,確保隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)(見圖2)。

2 工程概況

渝(重慶)利(川)鐵路向家壩雙線隧道位于重慶市石柱縣境內(nèi),起訖里程 DK223+545～DK230+050,全長6 505 m,地處四川盆地東緣與鄂西山地之過渡地帶,屬中山構(gòu)造侵蝕地貌,地形陡峻,多陡坎、懸崖分布。隧道主要地層為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組(J2xs)、新田溝組(J2x),主要巖層為泥巖夾砂巖(J2xs)、砂巖夾頁巖(J2x),地質(zhì)構(gòu)造為單斜構(gòu)造,巖層產(chǎn)狀 N40°E～ 55°E/5°NW～ 7°NW。隧道巖層平緩,節(jié)理發(fā)育,強(qiáng)風(fēng)化頁巖較破碎,在開挖過程中拱頂易出現(xiàn)掉塊、塌方、剝落等風(fēng)險(xiǎn)。

隧道分別從進(jìn)口、出口兩個(gè)作業(yè)面相向掘進(jìn),各自擔(dān)負(fù)3 252 m,3 253 m的施工任務(wù),為確保隧道施工安全管理制度的執(zhí)行,在出口工作面引入TSAQ-1鐵路隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng),保障施工人員的安全(見圖3)。

3 安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

向家壩隧道出口施工主要分為開挖、初期支護(hù)、二次襯砌等施工工序,作業(yè)區(qū)域主要分布在掌子面、二襯工作區(qū),由此上述兩個(gè)區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)關(guān)注區(qū)域。

1)人員出入登陸功能。自動(dòng)記錄所有出入隧道施工人員的出入時(shí)間,有利于管理人員準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握在隧道中施工人員的人數(shù)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,保證安全施工。2)危險(xiǎn)區(qū)域(特定區(qū)域)登陸功能。記錄進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的人員和時(shí)間,并同步在值班管理室的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和LED大屏上顯示,便于管理人員時(shí)刻掌握危險(xiǎn)區(qū)域人員情況,保證施工人員安全。3)安全報(bào)警功能。進(jìn)入隧道的帶班人員發(fā)現(xiàn)問題時(shí),按下帶班人員所攜帶標(biāo)識(shí)卡上的報(bào)警按鈕,系統(tǒng)將自動(dòng)提示值班管理室內(nèi)的值班人員,便于及時(shí)處理問題。4)日常管理功能。對(duì)于進(jìn)出隧道的所有人員,進(jìn)行工作超時(shí)、人員清點(diǎn)和考勤管理,實(shí)現(xiàn)隧道施工中的排班管理和專業(yè)化考勤等。5)網(wǎng)絡(luò)查詢功能。隧道施工現(xiàn)場服務(wù)器能與互聯(lián)網(wǎng)連接,并設(shè)置固定IP地址,在該機(jī)上有本系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布網(wǎng)頁,相關(guān)人員可以通過輸入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)址查詢隧道施工現(xiàn)場人員數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

在向家壩隧道施工中采用TSAQ-1鐵路隧道安全監(jiān)控信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控目的,在洞外可以準(zhǔn)確掌握洞內(nèi)施工人員安全動(dòng)態(tài),向家壩隧道自2009年1月進(jìn)洞施工以來,沒有發(fā)生一起安全事故,有效地規(guī)避了安全事故的發(fā)生,取得了較好的監(jiān)控效果,對(duì)同類隧道施工現(xiàn)場安全管理具有借鑒意義。

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