城市隧道運營交通安全技術方案研究

周鑄

深圳市粵通建設工程有限公司 廣東 深圳 518112

引言

城市隧道建設數量隨著城市建設規模的發展而不斷攀升，具有介質復雜多變和不可預見風險多等特點，加大其運營期間的安全風險。因此，加強對城市隧道運營交通安全技術方案的優化對提高隧道運營管理有著重要的作用。基于此，下文主要結合自身工程實踐經驗，借助現代先進理論研究文獻，從安全管理的角度，探索城市隧道運營期的安全管理策略與技術方案。

1 城市隧道運營安全風險分類

為了更加精準進行城市隧道運營安全管理技術方案優化，下面首先根據我國城市隧道相關安全規范標準，從應急逃生救援系統、交通安全設施、監控系統、隧道路面、運營管理等方面對城市隧道運營安全風險進行具體分類分析。

1.1 隧道交通安全設施

主要從隧道交通標志、隧道交通標線、隧道交通護欄及防撞設施、隧道交通誘導設施4個方面進行安全風險的分析。首先，在城市隧道交通標志上，從標志位置設置是否合理、版面是否破損、版面光度性能是否符合規范要求、信息是否缺失等方面分析落實是否存在安全風險。其次，在城市隧道交通標線上，從光度性、磨損和標線施劃合理等方面進行風險點的分析。再次，在隧道交通護欄及防撞設施上，從隧道入口前護欄與洞壁搭接過渡規范性、反光防撞桶和護欄設置的牢固性等方面分析是否存在安全風險。最后在隧道交通誘導設施上，從設置的規范性、標記的完好性、是否脫落等方面分析是否存在安全風險。

1.2 照明系統

照明系統作為城市隧道運營期間影響隧道安全的重要一部分，主要包括隧道照明和隧道洞外路燈。其中隧道照明需要從控制系統、燈具的照度、設備線路、防水性等方面對其存在的安全風險進行分析。隧道洞外路燈則可以從外觀、亮度、線路方面進行安全風險的分析。

1.3 交通監控系統

主要從隧道可變標志、隧道各類檢測器和隧道監控系統三方面分析期存在的運營風險。首先，在隧道可變標志上，可以結合駕駛員安全駕駛視認需求進行交通信號燈、可變信息等隧道可變標志的位置、數量和完好性的安全確定。其次，在隧道各類檢測器上，結合監視隧道的交通運行狀況的需求對監控設施進行安全性分析[1]。最后，在隧道監控系統上，從設備完好性、設備線纜完好性、視頻切換、控制正常性、軟件安裝及參數設置正確性、防災控制的聯動正常性、使用功能驗證及測試完善性等幾方面進行安全分析。

1.4 通風系統

通風系統作為城市隧道運營安全的重要一環，主要從風機外觀檢查、風機運轉是否存在、隧道通風設施設置是否符合駕駛的舒適性要求、通風系統設備安裝的可靠性、測試功能的完善性等幾個方面進行期安全風險分析。

1.5 應急逃生救援系統

應急逃生救援系統包括的內容較多，主要可從火災報警器聯動功能正常性、緊急電話和廣播等設施設置的合理性、消火栓噴水射程檢測、火災報警設施設置的有效性、火災探測器報警設施與緊急呼叫設施正常性、相關指示標志設置的合理性、水泵和電機運轉是正常性、隧道火災報警器音量檢測、電光標志顯示功能正常性、隧道消防設施設置位置的規范性等。

1.6 城市隧道路面條件

為了確定行車安全，需要對隧道路面性能進行檢測，確保其不存在拱起、沉陷、錯臺、積水、結冰、開裂、溜滑、有碎落物等安全問題。

1.7 隧道運行管理

由于隧道地理構造的特殊性，其救援難度較大，需要提升隧道安全運行管理和應急處置能力，以確保更快更好處理安全管理。隧道運行安全分析可以從隧道運行管理規章制度合理性、應急預案處理的合理性、各運行管理機構分工合理性和相關制度措施的落實情況等。

2 城市隧道運營交通安全技術方案

為了提高城市隧道運營交通安全技術方案的有效性，基于以上安全風險分離，下面主要結合具體隧道案例，對其存在運營交通安全問題，提出隧道智慧運營安全管控技術方案優化。

2.1 工程概況

某隧道內主要設置交通控制設施（含隧道監控系統傳輸網絡系統）、火災報警系統（手動報警按鈕、火災自動檢測、聲光報警設施）、通風照明控制子系統（照度檢測儀、通風控制器、照明控制設施、照度檢測儀）、電力監控子系統及視頻監控子系統、緊急電話子系統（洞內和洞外緊急電話）、有線廣播子系統（隧道洞外和洞內廣播號角等）等。

本隧道內設備運行狀況良好，業主、交警巡查密度較高，結合以往交通運營狀況調查，本隧道總體運行平穩，截至目前，未發生較大事故和嚴重堵車現象。但結合調查分析，由于本隧道附屬系統較為龐大，整體控制方案較為復雜，但在具體的功能應用上分析，系統的功能不足，整體效能低下[2]。同時交通運營管理與建設相對獨立割裂，導致系統設計目標與隧道的交通運營功能不夠完善。另外，隧道機電設施雖然普遍存在安全報警聯動，但交通運營控制與照明的關聯性與互動性不足、誘導信息發布和信息檢測不同步等問題。

目前，隨著該隧道車流量的加大，運營壓力逐漸增大，下面主要從運營角度出發，結合隧道實際運營交通現在，提出隧道智慧運營安全管控技術方案，充分體現技術與運營管理的深度融合，提高隧道運營安全。

2.2 隧道智慧運營安全管控技術方案思路

隧道智慧運營安全管控技術方案主要從運營角度出發，基于人工智能、大數據和交通工程等多學科技術融合，借助數字孿生、全時空坐標映射技術和深度學習高清視頻分析等技術，構建實時數字孿生系統，能自動識別監控圖像中的車輛目標，并實時感知、采集、分析和記錄車輛的情況，并在孿生模型中進行具體真實的展示，為相關人員做應急處置決策提供重要的技術支持。

2.3 隧道智慧運營安全管控技術方案優化內容

在本隧道智慧運營安全管控技術方案過程中，主要結合隧道運營現存問題，對其運行管控系統進行技術創新優化，打造由感知層、服務器集群和顯示系統構成的智慧隧道數字孿生運行管控系統[3]。其中感知層主要包括隧道內攝像機、洞口攝像機、洞口高清卡口、隧道內機電設施等，通過借助高清視頻傳感器，實現全天候的隧道交通視頻圖像采集和上傳。同時洞口高清卡口的設計，能實時識別進入隧道的車輛的車牌，方便后頭軟件的對比分析，提高隧道安全運營響應效率。

為了更好對隧道運營、環境和管理狀態進行監測和管理，通過數字孿生與隧道內機電設施的狀態、控制和運營管理信息相關結合，打造隧道運行、控制、應急一張圖。

在服務器集群的數據層的技術優化上，借助深度學習等技術，同時采用CPU、GPU并行運算架構，實現對交通違法信息的實時預警和記錄；另外通過實現AI人工智能算法與其他傳感器數據的融合，實現了數字鏡像的創建和輸出。

在服務器集群的應用層技術優化上，打造集采集、數據庫、WEB應用、交通數字孿生展示等多功能的系統。通過使用采集服務器對各種傳感器數據進行采集和記錄調度；通過借助數據庫服務器有效分析各傳感器數據；通過借助WEB應用服務器，打造交通數字鏡像系統，實現對各業務功能支持模塊的部署。

2.4 隧道智慧運營安全管控技術方案與系統優化功能

隧道智慧運營安全管控技術優化主要實現虛擬數字空間中對現實交通系統進行仿真重建，具備數字孿生平臺、交通態勢監測、跨境頭追蹤和行車軌跡分析、交通感知、事件檢測、運維管理孿生、通風照明系統孿生、火災手報孿生、消防系統孿生、交通信號管控、風速風向采集、—氧化碳及能見度采集等功能。其中數字孿生平臺可將車輛運行相關信息進行融合，并進行實景建模融合展示，為交通指揮決策提供可靠技術支持；交通態勢監測功能能實時獲取隧道內行駛的車輛等目標，實時反映隧道交通狀況；跨境頭追蹤和行車軌跡分析功能通過信息感知和系統抓拍，自動生成車軌跡；交通感知功能可實時接收系統報警數據和視頻信息，同時借助數字孿生界面進行可視化展示，方便對交通異常時間的查詢和瀏覽；運營管理孿生功能通過對接隧道綜合監控等平臺，能及時采集和監測各系統異常報警情況，實現對設備故障的智能分析，提高隧道運營管理水平；通風照明系統孿生主要通過借助過PL等智能控制器自動采集風機風速等信息，并能結合隧道交通狀況自動調控通風照明設施運行狀況；火災手報孿生功能主要結合相關類型傳感器實現對火災情況的智能檢測、分析和可視化展示[4]。

3 城市隧道運營安全技術發展趨勢分析

建立和提高城市隧道運營技術和管理水平是我國城市隧道運營安全供給側改革的發展趨勢，相關從業人員選聘結合隧道運營安全技術標準體系，進行創新、高效的隧道安全技術改進。具體可通過建立健全運營安全技術標準體系和建立常態化的隧道安全評價機制、制定專業化的隧道設施運行手冊或指南、應用創新技術以提升隧道運營安全和建立高效的應急救援機制等措施進行落實。

在應用創新技術上，可借助新一輪科技革命的發展，以物聯網技術、云計算、人工智能、大數據挖掘等信息技術集成應用于交通系統，有利于提升運營安全。構建和應用城市隧道大數據，可從不同維度觀察分析數據，并加以應用，實施有效的安全管理，制定運營安全計劃和成效監測、實施結構災害監測與預測、以更全面的方式識別交通事故風險類型和位置、預防未來風險等，建立基于數據驅動的公路隧道多維度風險預警及管控體系。應用物聯網技術實施隧道設施的自動化監測，實現隧道異常情況自動檢測和報警，采用GIS可視化和集中監控技術對隧道異常情況實施預警等[5]。以提高安全為目標，云計算、物聯網、大數據等創新技術、裝備與城市隧道運營的深度融合，可構建形成具備感知、通信、計算、應用能力的“智慧隧道”，支撐隧道安全運營。

建立高效的應急救援機制。建立運轉高效的應急聯動機制，例如整合危險品運輸企業GPS監控平臺、交通運行監控系統、公安交警安全管理系統等信息平臺，強化應急響應和處置，建立完善的應急救援體系及預案。同時，加強應急救援隊伍建設，提高業務技能和應急救援處置能力等。

4 結束語

結合目前國外相關城市隧道工程運營情況和大量實踐經驗，證明我國在城市隧道建設方面取得了長足的科技進步，獲得豐富的工程經驗，已成為世界上城市隧道最多、最復雜、發展最快的國家。目前我國城市隧道由大規模建設期進入運營管理期，如何提升隧道運營安全水平、提高運營效率，滿足人民群眾對出行品質日益增長的需求，促進城市隧道的高質量發展，成為全行業共同面對和思考的問題。以上通過對城市隧道運營交通安全風險進行分類分析，并在此基礎上，結合具體的隧道案例，對其運營交通安全技術方案進行優化分析，提出隧道智慧運營安全管控技術方案，重點對智慧運營安全管控技術優化思路、優化內容、優化功能介紹進行分析，希望能對提高城市隧道運營交通安全管理提供幫助。