高速公路隧道機電設計研究

柯瓊創

摘 要：改革開放以來，隨著我國經濟社會的發展，交通運輸業作為重要的基礎型產業發展十分迅速，遍布全國的高速公路網絡已經成為連接中國的重要通道。在部分山區地形中，為了減少高速公路的長度，提高高速公路的建設和通行效率，隧道已經成為不可或缺的重要組成部分，發揮著重要的積極作用。為了保證隧道內的通行安全，通常配置有隧道綜合機電系統對隧道內的情況進行實時監測，本文主要針對高速公路隧道機電系統的設計進行了分析與研究，并對其進行了簡要的闡述。

關鍵詞：高速公路；隧道；機電設計

1引言

近年來，隨著我國綜合國力的不斷增強，對基礎設施建設的投資也不斷增多，高速公路作為國民經濟發展的重要基礎產業得到了先行發展。為了減少社會物流時間，提高社會物流效率，我國高速公路里程持續高速增長，已經形成了全國性的高速公路網絡，實現了全國各地區的快速連接。在高速公路的建設過程中，有時需要穿過山地丘陵地區，為了提高高速公路的建設及通行效率，在繞行建設的經濟性較差時就需要通過隧道穿行，隧道已經成為高速公路中的重要組成部分。

由于隧道內光照條件不好，通行空間較為狹小，空氣質量也明顯差于外部環境，容易誘發交通事故，而一旦發生交通事故將導致嚴重的交通堵塞，并且外部救援短時間內難以進行救助和交通疏導，直接影響高速公路的正常運行，因此設計配置高速公路隧道機電系統，保障隧道內良好的車輛通行環境，對隧道內的車輛通行情況進行實時監測十分必要。本文主要針對高速公路隧道機電設計進行了分析與研究，并對其進行了簡要的闡述。

2高速公路隧道機電系統的設計

2.1隧道供配電系統

2.1.1隧道電源設計

為了保證隧道內的通行安全，需要確保24小時不間斷的供電，因此隧道電源除了來自當地電網的10kV配電線路外，還配置有柴油發電機組作為備用電源。為了保證電源切換期間的不間斷供電，一般隧道內還配置有EPS電源用于照明系統的供電以及UPS電源用于其他機電系統的供電。

2.1.2隧道配電方式設計

隧道照明系統與通風系統是隧道內電能消耗較大的兩大機電系統。通風系統一般多使用射流風機，采用放射式的配電方式，并且為了便于風機動力配電箱的維護與檢修，多采用雙電源配電方式。照明系統不同于通風系統，需要根據隧道內的照明需求配置不同的回路，同時考慮到便于照明電源的維護與檢修，通常將檢修插座安裝于照明配電箱中。

在隧道配電系統中，一般配電電纜多采用電纜溝敷設的方式，接近風機吊掛處時可以采用預埋管將電纜引至風機電機處。為了提高配電安全性，考慮到其放災需求，一般隧道配電電纜多采用阻燃耐火電纜。

2.1.3隧道接地系統設計

為了保證隧道內機電系統的用電安全，所有不帶電的金屬外殼都需要進行可靠的接地處理，同時接地點做好相應的防腐處理。為了簡化隧道內的接地操作，一般可以直接利用隧道工程中的各類扁鋼、鋼筋網、鋼管等實現自然接地。對于隧道內電纜橋架、電纜溝支架與電纜溝底的接地網一般直接進行焊接處理，并做好防腐處理，保證其接地的可靠性。

2.2隧道照明系統

2.2.1隧道照明系統設置

隧道內光照條件明顯差于外部環境，為了保證隧道內的行車安全，需要設計科學合理的照明系統保證隧道內的照明質量。同時考慮到隧道內外光照方式的不同，車輛在進入或離開隧道時司機可能需要較短的時間適應新的光照環境，這就容易導致交通事故的發生，因此在隧道光照系統設計時，要充分考慮到隧道內外的光照變化情況，根據外部光照情況及時調整隧道內的光照強度，同時在隧道入口及出口處可以設置光照強度漸變的光照方式，幫助車輛司機盡快適應新的光照環境，避免因為光照環境突變導致的交通事故。

基于這一考慮，一般在隧道照明系統中分別設置入口照明段，過渡照明段、中間照明段以及出口照明段等幾個部分，根據隧道設計需要還有可能設置橫洞照明以及緊急停車帶照明等。具體隧道照明系統設置如下表所示：

2.2.2隧道照明控制系統設計

為了保證隧道內照明情況與外部環境亮度相適應，需要根據隧道外亮度變化情況以及交通流量情況實時調整隧道內的照明亮度，分級對入口段、過渡段、出口段的照明亮度進行調整。一般來說為了簡化照明控制邏輯，可以將天氣情況分為晴天、多云、陰天、嚴重陰天、夜間以及深夜六種不同等級進行控制，綜合考慮天氣預報信息以及隧道外部實時天氣信息判斷天氣情況，并按照預設的控制邏輯調整隧道內的照明亮度

為了提高隧道內照明系統控制方式的靈活性，一般采用自動控制與手動控制及遠程監控控制相結合的綜合控制方式，通常情況下自動控制即可滿足隧道的照明情況，但當自動控制出現偏差導致隧道內照明情況不滿足車輛通行需求時，可以進一步通過就地手動控制或遠程監控控制將照明亮度調整到位。

2.3隧道火災監視系統

2.3.1隧道火災報警系統

為了保證隧道內的通車安全，一般配置有火災報警系統，通過分布式的火焰探測器、煙霧探測器等對隧道內的情況進行實時的監測。除此之外感溫探測光纜一般也在隧道中得到應用，通常在隧道頂部連續布設，用于監測隧道內的溫度變化情況，及時發現隧道內的異常情況。 為了進一步提高隧道火災報警系統的靈活性與可靠性，一般還配置有手動報警裝置，均勻分布在行車方向的右側墻壁上，一旦火災監測系統不能及時發現隧道內的火災時，人們可以通過手動報警按鈕及時向消防部門及時報告火災的發生。

當火災監視系統檢測到火災的發生時，立即向有關消防及其他部門發出告警，一方面通知消防部門及時前往火災現場進行滅火，另一方面通知高速公路管理部門立即采取預案避免高速公路的擁堵，通過LED告示牌等方式及時向行駛車輛告知前方路況情況。

2.3.2隧道風機聯動系統

當隧道火災監視系統檢測到火災發生時，除了向外界有關部門及時通知現場火災狀況外，還要啟動隧道風機聯動系統，及時排出隧道內的煙氣，保護隧道內人員的生命安全。風機聯動系統在完成排煙任務的同時，卻也給火災的蔓延帶來了新鮮的空氣，這就要求風機聯動系統的排煙速度需要根據現場火勢情況及時進行調節。

2.4隧道路況監視及廣播系統

2.4.1隧道路況監視系統

為了便于管理人員及時了解和掌握隧道內的路況情況以及車輛通行情況，一般需要在隧道內外布置相應的彩色攝像機用于對路況的監視。通常情況下，隧道進出口處各設置一臺全天候自動變焦的彩色攝像機，用于對車輛進出隧道的情況進行監視，及時掌握隧道內的車輛擁堵情況；隧道內一般每個150米左右布置一臺帶有防護罩的固定彩色攝像機，順著車行方向進行監視，同時考慮到隧道內的光照變化，攝像機需要具備自動光圈調節的功能，以適應光線強度的變化。隧道內外攝像機采集的隧道圖像均通過監控站進行存儲，進而向上層管理平臺進行上傳和顯示。

2.4.2隧道廣播系統

為了及時通知隧道內車輛相關路況情況，一般在隧道內配置有有線廣播系統。當上級監控中心發出廣播內容后，經由主控設備、隧道現場分發設備最終傳輸至隧道內的喇叭處進行廣播，便于駕駛員及時了解高速公路路況。

3結束語

隨著我國經濟社會的不斷發展，高速公路扮演著越來越重要的角色，其對我國國民經濟的健康發展有著重要的積極作用。隨著我國高速公路里程的不斷增長，隧道已經成為高速公路中的重要組成部分，其對高速公路的安全運行意義重大。本文主要針對高速公路隧道中的機電設計進行了簡要的分析與闡述，相信隨著相關技術的不斷完善，高速公路隧道的安全性必將得到進一步的提升。

參考文獻

[1] 王槐勇. 公路隧道機電系統設計探討[J]. 城鄉建設， 2013.

[2] 劉冬春. 城市隧道機電設計分析[J]. 建材與裝飾， 2016（19）.

[3] 李潔瑋， 陳忠. 關于隧道機電系統設計問題分析與對策探討[J]. 科技創新與應用， 2016（20）：265-265.

[4] 楊紅. 淺談公路隧道工程的機電系統的設計[J]. 科技創新導報， 2007（2）：73-73.

[5] 李智榮. 高速公路隧道通風工程機電系統風機設計及管理[J]. 山西電子技術， 2012（3）：91-91.