機(jī)電系統(tǒng)在隧道應(yīng)急管理體系中的運(yùn)用

劉元元

(山西省祁臨高速公路有限責(zé)任公司，山西祁縣 030904)

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，高速公路隧道應(yīng)急體系建設(shè)日益受到公眾越來越多的關(guān)注，這就為相關(guān)系統(tǒng)保障設(shè)備和服務(wù)水平提出了更高要求。尤其是隧道機(jī)電系統(tǒng)，它肩負(fù)著在滿足隧道日常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，切實(shí)做好防災(zāi)、減災(zāi)的重要任務(wù)，讓機(jī)電系統(tǒng)與應(yīng)急管理有機(jī)結(jié)合，勢必大大提升與完善應(yīng)急管理體系建設(shè)，最大程度保護(hù)國家和人民生命財產(chǎn)安全。

1 隧道機(jī)電系統(tǒng)與應(yīng)急管理體系的緊密結(jié)合

高速公路隧道是整個交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵位置，隧道長、標(biāo)準(zhǔn)高的隧道相對要求較高，機(jī)電系統(tǒng)與應(yīng)急管理體系建設(shè)相對完善，各項保障措施相對到位，各項設(shè)備相對較為先進(jìn)。但大部分隧道處于基本滿足基礎(chǔ)功能水平，距離信息化、智能化、完備化還有相當(dāng)大的提升空間。

1.1 中央控制系統(tǒng)自動化的必要性

目前高速公路隧道自動控制系統(tǒng)包括隧道照明、風(fēng)機(jī)、交通信號燈、交通指示燈、可變情報板、光亮度檢測儀、CO-VI監(jiān)測儀等內(nèi)容，從實(shí)際效果看，它在節(jié)能降耗、遠(yuǎn)程檢測、交通指示等方面發(fā)揮著重要作用。

其中最主要的部分是節(jié)能減排、隧道照明控制、交通指示方面。按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)時間甚至天氣情況實(shí)現(xiàn)自動控制，可實(shí)現(xiàn)信號燈、照明燈或風(fēng)機(jī)的開啟與關(guān)閉，自動實(shí)現(xiàn)流量統(tǒng)計與信息匯總等，尤其是照明控制，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)光功能，使洞內(nèi)外光線有序過渡，盡可能降低色差影響，給過往司乘人員提供適宜光源，避免了手動控制帶來的物質(zhì)損耗和由光照變更帶來的行車安全風(fēng)險，且從實(shí)際統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，與照明燈全天全開比要節(jié)約電費(fèi)40%左右，經(jīng)調(diào)查反饋司乘人員的滿意度達(dá)到了80%以上。另外，隧道洞口交通信號指示燈控制也能夠起到關(guān)鍵指示作用，例如當(dāng)某隧道施工期間右側(cè)車道封閉，洞口右道交通信號燈可調(diào)整為紅色×號，為過往車輛提供了明確的指示信息，能夠起到良好的交通指示作用。目前，相關(guān)此類設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)集成控制，通過位于控制中心的控制臺，便可輕松遠(yuǎn)程控制，及時調(diào)光、變光，實(shí)現(xiàn)了快捷控制與應(yīng)急管理的高效結(jié)合。

1.2 機(jī)電設(shè)施日常維護(hù)的重要性

高速公路隧道中的機(jī)電設(shè)備受限于相對密閉環(huán)境，影響因素較多，損壞率較高，壽命較短，這就需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行不間斷地監(jiān)控，采取定期或及時的維護(hù)與維修，確保各項設(shè)備始終處于良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

目前隧道大部分機(jī)電設(shè)備已與中央控制系統(tǒng)對接，可通過設(shè)在控制室內(nèi)的主機(jī)進(jìn)行檢測與監(jiān)控，每日通過主機(jī)巡查便可掌握現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，配合現(xiàn)場隨機(jī)抽查，達(dá)到機(jī)電設(shè)備較高的完好率。

維護(hù)的主要工作必須由專業(yè)、專職人員進(jìn)行落實(shí)，可通過培養(yǎng)專業(yè)人員或與專業(yè)維護(hù)公司簽訂維護(hù)合同，制定故障排除時間、設(shè)備維護(hù)率等強(qiáng)制目標(biāo)，完善日常維護(hù)制度等體系建設(shè)，加強(qiáng)監(jiān)督執(zhí)行力，確保機(jī)電設(shè)備完好率，為各項工作的順利開展提供基礎(chǔ)保障。

除此之外，還必須采取定期集中檢修制度，較適宜的可采取一年兩檢制度，即春檢與秋檢，本制度可結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏Σ块T檢修時間制定，電力大檢期間常伴有停電安檢環(huán)節(jié)，可請當(dāng)?shù)仉娏Σ块T給予高壓線路和設(shè)備的檢查，同時解決線路上的其他問題。檢修期間可加入清潔程序，即對配電柜、照明燈、攝像機(jī)、控制箱等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行清潔處理，一年兩次的清潔處理，可以大大提升機(jī)電設(shè)備的使用壽命，從而有效保障通訊暢通、照明度、圖像上傳率等關(guān)鍵設(shè)備，提高監(jiān)控質(zhì)量，提升應(yīng)急處置反應(yīng)時間。

1.3 新技術(shù)在隧道中的應(yīng)用性

為降低隧道運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步完善應(yīng)急管理體系建設(shè)，應(yīng)進(jìn)行必要的改革與創(chuàng)新，引用新材料、新工藝、新技術(shù)，提升整體系統(tǒng)水平。某些應(yīng)用可立桿見影，很快達(dá)到新要求目標(biāo);某些應(yīng)用可能需要時間更長，更多改造，但未來的應(yīng)用價值或許更高。結(jié)合實(shí)際工作我們針對停電提示存在的問題，研究開發(fā)了一項小應(yīng)用——自動停電提示板。高速公路隧道停電應(yīng)急管理是非常重要的工作，本課題就其提前信息預(yù)警做了新產(chǎn)品的研究與應(yīng)用。現(xiàn)有隧道可變情報板位于隧道入口前方約300 m～500 m處，以滾動提示隧道相關(guān)信息為主，但必須依靠電力支持，一旦隧道停電它將無法正常工作，即便輔助設(shè)有UPS，也僅能維持很短時間。為此，我們?yōu)楝F(xiàn)有情報板研發(fā)了一套外掛自動卷簾式提示板，當(dāng)停電后它可自動彈出，供電后又可自動收回，很快解決了隧道停電不能及時發(fā)布信息的問題，解決了人工擺牌帶來的損耗與安全風(fēng)險，如此小應(yīng)用，但卻解決了大問題。目前該設(shè)備已通過國家專利局審核，將進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

2 結(jié)合管理與發(fā)展的幾點(diǎn)探討

隧道機(jī)電系統(tǒng)集成化、智能化、一體化的不斷完善與提升，將大大降低人工職能、提高服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、提升應(yīng)急管理運(yùn)行水平，在提高通行率、降低行車安全風(fēng)險、處置突發(fā)事件方面進(jìn)一步發(fā)揮重要作用。

2.1 電光引導(dǎo)系統(tǒng)

由于隧道洞內(nèi)光線較暗，大部分隧道設(shè)置了反光輪廓標(biāo)識，也有的隧道開始使用主動發(fā)光的電光標(biāo)識，但通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)一些問題，需要深入探討解決。

反光標(biāo)識首先是被動性，必須通過車輛車燈主動發(fā)光，才能反射輪廓，達(dá)到其引導(dǎo)目的;其次，由于反光標(biāo)的反射角度不同，反射功能開啟后，反射效果參差不齊，降低了使用效率;再次，反光標(biāo)識受隧道環(huán)境污染嚴(yán)重制約，很容易被濁物覆蓋，失去輪廓引導(dǎo)功能。

主動發(fā)光的電光標(biāo)識現(xiàn)在已有多種型號的應(yīng)用，基本都是點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，大小與反光標(biāo)識相當(dāng)或稍大，基本解決了反光標(biāo)識的不足，但標(biāo)識面積較小，發(fā)光不足，還有提升空間。針對隧道洞內(nèi)的特殊條件及要求，可設(shè)計研發(fā)安全電壓下的反光帶，由點(diǎn)式引導(dǎo)擴(kuò)大至條狀引導(dǎo)，增大引導(dǎo)標(biāo)識空間，增強(qiáng)可導(dǎo)性，提升引導(dǎo)系統(tǒng)服務(wù)水平。

針對隧道突發(fā)事件，我們利用相關(guān)設(shè)備完善了由段內(nèi)提示、洞外警示、洞口提示、洞內(nèi)引導(dǎo)組成的四位一體電光引導(dǎo)系統(tǒng)。段內(nèi)提示，即通過設(shè)在隧道群段落入口處的主線可變情報板顯示隧道提示信息;洞外警示，即通過設(shè)在洞口的可變情報板，提示隧道相關(guān)信息，例如事故、施工、限速等，尤其加裝自動停電提示板后的可變情報板，完善了停電后的信息提示;洞口提示，即通過布設(shè)洞口的LED輪廓燈，加強(qiáng)了惡劣天氣和夜間隧道洞口的提示，較長的隧道還可在洞口頂端或洞內(nèi)再布設(shè)一定長度可變情報板，顯示洞內(nèi)各項實(shí)時信息;洞內(nèi)引導(dǎo)，即通過照明燈或應(yīng)急照明燈、電光標(biāo)識、反光標(biāo)識形成上、中、下引導(dǎo)標(biāo)識，引導(dǎo)車輛安全通行。各類電光標(biāo)識整合EPS不間斷電源，在突發(fā)事件情況下，效果更加明顯，在此基礎(chǔ)上，通過技術(shù)手段還可實(shí)現(xiàn)自動聯(lián)網(wǎng)控制，實(shí)現(xiàn)智能化管理。

2.2 完備供配電系統(tǒng)

根據(jù)JTJ 026.1-1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范4.9.1和4.9.2內(nèi)容要求:高速公路隧道應(yīng)設(shè)置不間斷照明供電系統(tǒng)。長度大于1 000 m的其他隧道應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明系統(tǒng)，并保證照明中斷時間不超過0.3 s，維持時間不短于3 min。配合啟用應(yīng)急照明，應(yīng)在洞外一定距離處設(shè)置信號燈或可變信息板顯示警告信息。但目前供配電系統(tǒng)存在的不足主要有:隧道應(yīng)急電力設(shè)備欠缺、應(yīng)急照明燈維護(hù)力度不足、監(jiān)控設(shè)備應(yīng)急管理有待完善等，故完善供配電系統(tǒng)還有一定改進(jìn)空間。

1)備用電力系統(tǒng)。

較新或條件便利的隧道都設(shè)有雙回路電力供應(yīng)，但還應(yīng)考慮應(yīng)急狀態(tài)下的電力供應(yīng)問題，即必須具備自主電力供應(yīng)措施，確保應(yīng)對突發(fā)事件情況。條件不便的隧道電力線路供應(yīng)質(zhì)量較差，遭遇停電時段頻繁，更加要注重自主發(fā)電設(shè)備的配套。同時要加強(qiáng)設(shè)備的監(jiān)控與保護(hù)措施，可完善監(jiān)控、防護(hù)、防盜等安全保護(hù)措施，保證各項設(shè)備的完整性。

2)應(yīng)急照明系統(tǒng)。

經(jīng)過長時間的運(yùn)營，應(yīng)急照明系統(tǒng)的維護(hù)有時會被忽略，但它卻在停電的剎那起著關(guān)鍵性作用，應(yīng)加強(qiáng)重視。應(yīng)急照明燈有的是單獨(dú)設(shè)置，即通過單獨(dú)布設(shè)線路，應(yīng)急燈為獨(dú)立型，停電時啟動，隧道應(yīng)用不建議使用此類方法，因為單獨(dú)線路啟動需要時間，即便是很短的時間，也易引起黑洞效應(yīng)，甚至安全事故。為使照明在任何情況下不間斷，個別照明燈可兼作應(yīng)急燈使用，通過UPS或EPS整合管理，加之定期的保養(yǎng)與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)不間斷照明的目的。

3)全時監(jiān)控系統(tǒng)。

目前隧道監(jiān)控設(shè)備基本上均未配備單獨(dú)的備用電源，一旦遭遇影響電力供應(yīng)的突發(fā)事件，監(jiān)控設(shè)備也將失效。在此，可為監(jiān)控設(shè)備單獨(dú)布設(shè)EPS不間斷備用系統(tǒng)，以滿足全時不間斷監(jiān)控需要。

2.3 建設(shè)智能化系統(tǒng)

電子設(shè)備近年來取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隧道機(jī)電設(shè)備的更新?lián)Q代也日益頻繁，加快更新步伐需要有關(guān)部門的重視和支持，因為技術(shù)的提升意味著管理服務(wù)水平進(jìn)步，應(yīng)急管理水平的改革與創(chuàng)新，處置事件精度的提高與效率的提升。

目前，已有隧道逐步開始應(yīng)用全自動圖像自動識別系統(tǒng)，系統(tǒng)可通過圖像變化自動識別隧道內(nèi)的各類突發(fā)事件，此系統(tǒng)除可降低人工職能帶來的負(fù)面影響，還可提升鑒別率，提高處置效率，亦可通過聯(lián)網(wǎng)管理，直接將現(xiàn)場情況共享至信息控制中心、應(yīng)急管理中心、養(yǎng)護(hù)中心、路政隊、交警隊等相關(guān)部門。如發(fā)現(xiàn)事故情況，應(yīng)急管理中心可根據(jù)現(xiàn)場圖像判斷事故種類，決定啟動何等級預(yù)案，各部門根據(jù)現(xiàn)場情況，可采取何種方式進(jìn)行處置。再如出現(xiàn)拋灑、刮蹭、偷盜等行為，系統(tǒng)自動報警，將信息傳送至前方路政隊或交警部門，及時處置違法車輛，挽回經(jīng)濟(jì)損失，同時養(yǎng)護(hù)部門依據(jù)現(xiàn)場圖像反饋情況及時采取相應(yīng)清理、維護(hù)措施，確保隧道道路的安全暢通。隨著智能手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備的普及，高度智能化管理系統(tǒng)已具備條件，此類系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，勢必推動應(yīng)急管理水平的快速提升，只要緊跟科技創(chuàng)新改革步伐，深入研究推廣應(yīng)用，高度便攜化、集成化、智能化的應(yīng)急管理體系終將實(shí)現(xiàn)。

總之，先進(jìn)的設(shè)備為隧道的安全暢通提供了可靠的硬件條件，而科學(xué)的管理則是長期支持隧道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的根本保證。隨著科學(xué)發(fā)展管理目標(biāo)的深入和機(jī)電系統(tǒng)一體化進(jìn)程的發(fā)展，相信機(jī)電系統(tǒng)在應(yīng)急管理體系中的應(yīng)用會有更好的發(fā)展與未來。

［1］ JTJ 026.1-1999，公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ JTG/T D71-2004，公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］ 孫 婧.隧道監(jiān)控與運(yùn)營管理存在的問題及建議［J］.中國交通信息產(chǎn)業(yè)，2008(2):57-58.

［4］ 趙建東，張 昊，王自上，等.交通事件視頻圖像自動識別系統(tǒng)的研究［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報，2011(4):31-32.