廈門市海滄貨運通道隧道群機電系統方案設計

■王建春

（廈門百城交通工程咨詢有限公司， 廈門 361000）

隨著城市道路工程的迅猛發展，逐漸形成了以隧道群為特點的道路隧道系統，對機電系統提出了更高的要求。 基于此，本研究依托廈門市海滄貨運通道（馬青路-疏港路通道段）工程，根據隧道群機電系統的特點，對供配電系統、照明系統、監控與通信系統進行分析，總結出一些對類似工程具有參考價值的結論。

1 工程概況

海滄貨運通道（馬青路-疏港通道段）工程路線呈南北走向，設計起點接海新路與馬青路立交改造范圍，下穿海新路后向西北方向偏移，設置隧道穿過文圃山、雷公山，設計終點位于疏港互通，順接孚蓮路高架橋。 本工程道路標準為城市快速路，行車速度為80 km/h， 雙向六車道。 全線共設置3 座隧道，左線隧道長3 608 m，右線隧道長3 681 m，隧道單洞寬度為13.75 m（單向三車道）。 其中海新一號隧道左線長1 928 m， 樁號范圍為ZK0+727～ZK2+655；右線長1 940 m，樁號范圍為YK0+730～YK2+670；海新二號隧道左線長475 m，樁號范圍為ZK3+110～ZK3+585， 右線長495 m， 樁號范圍為YK3+070～YK3+565；海新三號隧道左線長1 205 m，樁號范圍為ZK3+645～ZK4+850，右線長1 250 m，樁號范圍為YK3+620～YK4+870。

2 系統構成與特點介紹

2.1 系統構成

隧道機電系統一般由強電系統、 弱電系統組成。 其中強電系統包括供配電系統和照明系統；弱電系統包括監控系統和通信系統。

2.2 系統特點

公路隧道機電系統的配置應根據隧道單洞長度和設計年度預測隧道單洞年平均日交通量兩個因素進行分類[1]。 針對傳統的單隧道工程，隧道機電子系統根據各自確定等級類別進行設置， 相對獨立。 包含多隧道的隧道群工程因兩隧道較近，隧道間機電系統需要從隧道群工程統籌考慮，結合各隧道機電子系統等級從隧道運營安全、 保證服務水平、節省設備資源等角度綜合分析。

隧道群機電系統主要有以下特點：（1）隧道機電設備規模大。 隧道機電系統與隧道長度密切相關，隧道群工程是多隧道的組合，相較于傳統單隧道長度更長，需要布設的機電規模更為龐大。 （2）隧道機電系統設備等級繁多。 交通工程設置等級需根據隧道長度和設計年度預測交通量配置。 相較于機電等級確定的傳統單隧道工程，隧道群中各隧道長度存在差異，對應的交通工程等級不同，機電系統設置變化較大。 隧道機電系統需根據隧道長度針對性設置。 （3）機電系統的統籌設計。 根據《公路隧道設計規范：第二冊 交通工程與附屬設施》[2]，當后一隧道入口與前一隧道出口間距小于500 m 時，兩隧道間可不設交通信號燈；當兩座隧道間的行駛時間按設計速度計算小于15 s，且通過前一座隧道的行駛時間大于30 s 時，后續隧道入口段亮度應進行折減。 隧道群機電設計不再是對多個單隧道的疊加，需要綜合考慮前后隧道聯動。（4）管理方式集中。傳統單隧道工程需每個隧道旁建設隧道管理站，維護隧道日常管理，隧道群則采用集中管理方式，取消各隧道管理站，將全線所有隧道作為一個完整的隧道來考慮，設置一座主管理站，負責所有隧道區域內的機電設備的日常管理和維護、制定應急聯動預案。

3 系統方案設計

根據隧道群設計特點， 結合公路隧道設計規范，對海滄貨運通道工程隧道機電系統方案設計。

3.1 供配電系統

3.1.1 供電范圍

為隧道群照明、風機、泵房、監控設施及其他用電負荷。

3.1.2 負荷等級

隧道重要電力負荷等級見表1，變電所及箱變布置情況見表2。

表1 隧道重要電力負荷等級

表2 隧道變電所及箱變布置情況

3.1.3 運行模式

1 號變電所：2 路10 kV 獨立電源引入，10 kV母線采用單母線分段接線方式，每段母線引入一回獨立電源。 正常運行時兩路電源同時運行，母聯開關為斷開狀態，當一路電源失電時，自動投入母聯開關，由另一路電源帶全部負荷。 每段10 kV 高壓母線配出2 路10 kV 出現回路，為2 號變電所及3 號變電所提供2 路10 kV 雙電源。低壓側采用單母線模式，當其中1 臺變壓器檢修或出現故障時，由另外一臺變壓器為二級及二級以上負荷提供電源。

2 號、3 號變電所： 分別從1 號變電所引2 路10 kV 高壓線路組成10 kV 系統單母線分段運行，不設置高壓聯絡開關，2 路10 kV 系統獨立運行。低壓側采用單母線模式，當其中1 臺變壓器檢修或出現故障時，由另外一臺變壓器為二級及二級以上負荷提供電源。

3.1.4 電纜選擇和敷設

隧道內消防負荷用電回路干線和支線電纜均采用低煙無鹵阻燃耐火型銅芯電纜，其余負荷回路采用低煙無鹵阻燃型銅芯電纜。

隧道內干線電纜沿電纜溝引至各配電箱。 照明供電分電纜經配電箱引至隧道電纜橋架內分配給各燈具。 風機電源由敷設在隧道左側電纜槽內的電纜從隧道進口端變電所低壓開關柜引至各組風機現場控制箱， 再由支線電纜穿預埋管引至各射流風機。

3.2 照明系統

3.2.1 技術標準

（1）隧道分類：一類。 （2）道路等級：城市快速路。（3）設計行車速度：80 km/h。 （4）行車道數：雙向6 車道。（5）路面亮度總均勻度不低于0.4，亮度縱向均勻度不低于0.6。

3.2.2 照度計算

機動車隧道照明按單向三車道要求進行設計。根據《公路隧道照明設計細則》，按行車速度80 km/h及預測交通量設計。

3.2.3 燈具布置

隧道內照明設計采用LED 燈具兩側對稱布置方式，安裝高度6.0 m，橋架安裝高度6.4 m。為保證人員迅速疏散，隧道設有車、人行橫洞及緊急停車帶，在頂部均設置了50 W LED 燈具，人行布置間距5 m，車行布置間距4 m。海新一號隧道出口與海新二號進口、海新二號隧道出口與海新三號進口間距均小于15 s 行車距離，各隧道入口段根據《公路隧道設計規范：第二冊 交通工程與附屬設施》6.2.6條取值。

3.2.4 燈具調光

本著節約電能的設計理念， 隧道照明采用無級調光系統進行控制調光。基本照明根據時間、運行車速、交通量等信息自動無級調光；加強照明根據洞外亮度、運行車速、交通量等信息自動無級調光。

3.3 監控系統

3.3.1 管理體制

本項目隧道群管理模式為監控中心-外場設備，監控中心設置在海新一號隧道及海新二號隧道之間的管理用房內，統一負責管理3 條隧道的所有監控外場設備。 海新一號隧道為一獨立環網接入監控中心，海新二號隧道和海新三號隧道部分系統統一組網接入監控中心。

3.3.2 建設規模

根據預測交通量及隧道群標準統一性，隧道群監控系統按交通等級A 級合理布設監控外場設備，確保行車安全。

3.3.3 隧道監控設施

隧道監控統由中央控制系統、通風照明控制、交通誘導控制系統、 閉路電視系統、 緊急電話系統、有線廣播系統、火災檢測報警系統共同組成。各系統之間相互聯系， 既避免由于某個子系統出故障而影響其他系統的運行， 又可保證整個系統的聯動運行。

在隧道外場設備的布設中， 隧道按A 級設計，監控外場設備配置完整。 各監控外場設備的布設原則如下：（1）火災報警按鈕：設置在消火栓旁，約50 m間隔（兩端除外），安裝于行車方向右側。 （2）攝像機：隧道內采用固定攝像機，安裝于行車方向右側，朝行車方向，間隔100～150 m，彎道附近應進行適當調整，保證全隧道覆蓋，同時該攝像機也作為視頻事件檢測點； 洞口采用紅外球型遙控攝像機，距洞口100～200 m， 并要求設置在情報板之前20～50 m 的位置，保證白天黑夜都能清楚地監視洞口全貌和交通狀況，并能看到情報板的顯示內容。 （3）交通信號燈： 安裝于隧道回轉車道前20～50 m 位置。（4）車道控制燈：隧道進出口分別設置1 套，隧道內每隔300～500 m 設置1 套，彎道路段可適當調整間距。 根據規范， 本隧道群中兩隧道間距離均小于500 m，因此海新一號隧道出口與海新二號進口、海新二號隧道出口與海新三號進口間均不需設置交通信號燈。 （5）車輛檢測器：采用視頻車輛檢測器，利用隧道內的固定攝像機，圖像傳到中心后進行處理，得到交通量、車速、交通事件等信息。 （6）CO/VI檢測器：每個通風分段設置2 套，安裝于行車方向右側。 （7）風速風向檢測器：每個通風分段設置1套，安裝于行車方向左右兩側。 （8）火災報警探測器：采用光纖探測器式，1 條約400 m， 安裝于隧道頂部，并用鋼絞線固定。 （9）光強檢測器：成對設計，洞內外分別設置1 臺，設置于行車方向右側，洞外部分采用立柱式安裝，洞內部分安裝于行車方向右側隧道側壁上。 （10）門架式可變情報板：隧道左右線入口前各設置1 套。 （11）本地控制器PLC：隧道內每隔500～700 m 設置1 套，安裝在行車方向右側隧道側壁。 （12）配電箱：隧道口設置1 套，隧道內按300～400 m 設置1 套，為半徑約200 m 范圍內的設備供電。

3.4 通信系統

3.4.1 系統構成

本隧道通信系統主要由隧道緊急電話和有線廣播、光纜、通信管道等構成。

3.4.2 系統概況

隧道緊急電話由監控室電話交換設備、傳輸系統、隧道內緊急電話三部分組成。 電話交換設備主要包括程控交換機，緊急電話話務操作臺、維護終端、數字錄音機等；傳輸系統主要包括光纖接入主機、遠端模塊、音頻配線架、傳輸光纜等。

隧道內按100～150 m 間隔設置1 個緊急電話通話柱，每50 m 設置1 臺隧道內有線廣播。 并在各隧道口設置1 個緊急電話通話柱和1 臺洞外有線廣播。

4 結語

結合廈門市海滄貨運通道 （馬青路-疏港路通道段）工程隧道群機電系統方案設計，認為隧道群機電系統與單體隧道機電系統相比，存在環境因素更為繁雜、系統設備要求更高的情況。 因此在隧道群機電方案設計上應根據各隧道的長度、 位置關系，以及交通量預測情況，對機電各個子系統及設施從其經濟性、各個子系統功能的互補性、系統統一管理以及標準統一等原則進行比較分析，從而確定其合理的方案。