隧道機電設備控制技術研究

摘? 要：近年來，隨著我國社會經濟的迅速發展，公路建設規模持續擴大。隧道作為公路建設的重要組成部分，由于其處于一個相對封閉的環境，尤其針對長隧道，若發生事故，危害極大。完善隧道機電設備監控系統，做好機電設備控制工作，對保障公路運營安全，提高公路隧道服務質量，實現公路運輸現代化發展具有重要意義。為此，本文闡述隧道機電設備控制方式與原則，并針對照明、通風、交通等系統進行控制分析，以期全面提升隧道運營安全。

關鍵詞：隧道工程;機電設備;技術要點;控制方式

中圖分類號：U458.1? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

1隧道機電設備控制方式

隧道作為公路交通的特殊路段，如何保證其行車安全至關重要。隧道機電設備監控系統是保障行車安全的關鍵，包括車道控制器、照明設備、交通信號等。為科學、合理控制隧道機電設備，必須了解機電設備控制方式。

遠程自動、遠程手動和現場手動是常見的三種隧道機電設備控制方式，一般正常運行條件下，可采用遠程自動控制法，整個監控系統可根據各類數據，如交通流情況、亮度情況等，選擇遠程自動控制法分別對隧道的各個子系統進行控制，如照明、交通、通風等。遠程手動或現場手動控制法則多用于交通事故等災害情況[1]。

2隧道機電設備監控系統的控制原則

隧道機電設備控制不同于高速公路的其他機電設備控制，其控制更為復雜，且要求更高。因此，在機電設備監控系統設計與應用中，必須嚴格按照以下原則，如表1所示。

3隧道機電設備監控系統技術要點

3.1隧道交通控制方案

交通信號燈、車檢器、車道指示器等均屬于隧道交通監控子系統的現場設備，其控制原理為區域控制器將車流量、車速數據、交通信號燈等信息傳遞給監控中心上位機，隨后結合現場具體情況由上位機發送指令，由此控制各項設備，如交通信號燈、車道指示器等。本文針對隧道機電設備，在交通控制中采取三級控制方案。1級通過遠程自動、遠程手動法通過監控中心上位機控制設備;2級采用本地控制器控制設備;3級采用現場低壓柜直接控制設備。為增強隧道監控系統的可靠性，在3級控制的基礎上，還應做好分區控制，從而實施隨時隨地監控機電設備，保證機電運行安全 [3]。

在公路通車運營過程中，一般存在3種運行狀態，即正常運行、擁擠（周期性）、異常故障堵塞。針對上述三種運行狀態，可采取相應的控制措施。

（1）正常運行。當通行正常的情況下，整個監控系統都處于正常運行程序狀態，交通信號燈、車道指示器的顯示顏色均為綠色[4]。

（2）擁擠（周期性）。隧道交通呈周期性擁擠的具體表現為交流流量過高，已大于隧道正常通行能力。這種情況下，可按照擁擠程度來有針對性地采用隧道交通控制方案[5]。此時，可分為三種情況，具體如下：

第一，未完全堵塞，可緩慢通行。監控系統在交通擁擠情況下發出相應指令，隧道通車情況、誘導分流等信息可直接顯示在可變情報板上，并將車輛限速信息發出，調整交通信號燈。

第二，部分車道堵塞，其他車道仍可通行。阻塞位置顯示在可變情報板上，此時調整交通信號燈，為黃色。阻塞的部分車道指示器為“x”（紅色），看到該信號顯示，后邊車輛可并道至可通行車道。待消除擁堵之后，同樣要再次對車輛通行情況進行確認，經確認無誤后，便可恢復系統正常通行狀態[5]。

第三，完全堵塞。當隧道內所有車道均已堵塞，為避免交通事故發生，需將單洞暫停關閉。待阻塞消除后，才能開放交通。

（3）異常故障堵塞。當出現異常故障堵塞時，一般多為交通事故，這種情況下將大大降低隧道的通行能力，此時可調整交通信號燈顏色，設為黃色，警惕后面通行車輛，減小車速。并將事故車道及時關閉，讓車輛從其他車道通行。或所有車道被阻塞，需調整交通信號燈為紅色，嚴禁車輛進入。同時，事故上游車道指示器顯示“x”，為紅色，嚴禁前行，下游車道指示器顯示“↓”，車輛可從隧道內正常駛出。待事故處理后，可恢復正常狀態[6]。

3.2隧道照明控制方案

隧道處于一個相對封閉的環境，洞內、洞外亮度具有明顯差距，在進出隧道時，一定程度上會影響駕駛員的視覺感官，因此，隧道照明極為重要。照明監控系統，主要是根據交通量情況、天氣情況、時間段等來合理控制隧道內的照明設備，從而保證行車安全。針對隧道照明機電設備控制，本文采用2種方法。

（1）分段時序照明控制方案。分段時序照明控制是指結合每一天的各個時段，或根據不同季節變化，對隧道照明回路進行開啟與關閉控制。具體如表2所示。

（2）亮度控制照明方案。在隧道洞口位置，一般均會安設亮度檢測儀，亮度控制照明方案主要是通過分析、計算、處理檢測到的亮度值，進而控制照明系統。本文共對白天與夜間6種不同模式下的情況進行探討，具體如表3所示。

采取的模式不同，所啟動的照明燈組數也存有一定差異。

3.3隧道通風控制方案

通風監控系統是隧道監控系統的一部分，通過此系統，可監測到隧道內的交通量、風速、風向、CO濃度等等，從而達到風機臺數、轉向、運行狀態有效控制的目的。此外，通風系統控制是否合理，還與隧道內空氣質量和運營安全息息相關。在隧道通風控制中本文采用了兩種控制方案，如下：

（1）手動控制。隧道內的風機設備在控制過程中，一般可利用通風監控子系統進行手動控制，依據隧道內CO濃度、能見度等信息監控中心可作出判斷，并對風機數量、開啟或關閉等狀態進行合理化管控。若隧道內發生重大事故，如火災，空氣嚴重污染，為避免二次危險，需及時將隧道內的全部風機啟動。

（2）自動控制。隧道通風方式很多，如縱向通風、半橫向式通風、橫向式通風，本文以縱向通風為例進行分析。在不同行車條件下，通風方案也有所不同，具體如表4所示。

4結語

綜上所述，中國是一個多山的國家，據不完全統計，國土面積75%左右均為山地、重丘，公路建設水平是衡量一個國家綜合實力的重要標準，當前，我國公路建設規模持續擴大，以往公路建設多采用盤山繞行，或切坡深挖等施工方法，這不僅會增加車輛通行時間，磨損汽車部件，還存在極大的安全隱患。隨著科學技術水平的不斷提升，大量先進的技術、工藝、設備投入公路建設，隧道工程建設可以克服地形缺陷，改善行車線路，提升行車效率，因此具有良好的經濟效益。作為一個半封閉環境下的工程項目，隧道對燈光、通風等方面要求極為嚴格。為此，必須重視隧道機電設備控制，做好隧道運營安全管理工作。

參考文獻

[1] 陳柏君.淺析隧道機電設備控制系統升級改造[J].中國新技術新產品，2019（12）：38-39.

[2] 戴俊.對隧道機電設備控制技術的幾點探討[J].建筑工程技術與設計，2018（33）：4021.

[3] 姬強，安祥.高速公路機電系統的信息化管理與維護對策[J].科學與信息化，2018（2）：162-163.

[4] 陳志.計算機對隧道機電設備的自動控制[J].中國科技投資，2016（20）：314-314.

[5] 蘇梁.對隧道機電設備控制技術的幾點探討[J].科技創新與應用，2016（20）：255.

[6] 宋白樺.高速公路隧道安全聯動控制技術的應用[J].浙江交通職業技術學院學報，2015（3）：5-9.

收稿日期：2020-01-05

作者簡介：張迅頔（1983—），男，河南商丘人，本科，工程師，研究方向：交通。