关于隧道机电设备控制技术研究

关于隧道机电设备控制技术研究

周铸

深圳市公路隧道养护管理有限公司深圳518085

【摘要】属于半封闭环境的高速公路隧道，其救灾工作难度比普通公路要大，出现事故造成的损失亦更大。因此，通过提高隧道内的机电设备控制技术来减少和预防隧道内行车事故的发生就显得十分重要。本文依托某高速公路隧道监控系统的项目工程，对交通监控系统技术、照明监控技术、火灾监控子系统进行了研究分析，望对以后的工程有借鉴意义。

关键词：隧道；机电设备；系统；研究

隧道是高速公路交通的特殊路段，隧道内行车安全显得特别重要，

隧道机电设备稍有问题就会对行车造成不良影响，导致严重的交通事故。加强隧道机电设备的技术控制，建立起良好的隧道监控系统，通过技术控制自动调节，确保行车安全是本文的研究目的。

1隧道机电设备系统的技术控制目标

高速公路隧道的现场机电设备主要包括亮度检测器、车辆检测器、风速检测器、车道控制器、交通信号灯、照明设备等。为了加强对这些机电设备的合理监控，在控制过程中应力求达到以下目标。

1.1可靠性：可靠性是机电设备首要控制目标特点之一，在设备的选择上不能盲目地追求新颖，要确保设备的成熟可靠，合理的冗余，提高系统的安全性。

1.2先进性：要不断创新，善于借鉴国内外先进的隧道监控技术和设备，避免系统的过于落后。

1.3经济性：在设备的选型上，要考虑其最佳性价比，合理控制技术成本。

1.4协调性：机电设备的施工需要全面考虑、综合整个隧道的施工，与隧道其他系统具有一定的协调性，使机电设备系统具有合理性，最大限度发挥系统的功能；

1.5易操作性：隧道机电设备的系统结构要清晰明了，具有友好的界面，便于操作。

1.6具有较高的自动化程度：我国目前很多隧道监控系统仍需要人工操作，自动化程度低于国际水平。人工操作其弊端在于控制缺乏准确性。在本项目中要求对交通设备、照明设备等实行人工和自动两种控制模式，通过这种操作，能根据数据提前做好预案管理，提高出现

交通事故或者火灾时处理效率，缩短救援时间，很大程度上确保隧道行车安全。

1.7节能性：系统的控制在提高自动化程度的同时，也要考虑环保节能，避免资源的浪费。

2结合某高速公路隧道实例谈机电设备系统的控制技术

某高速公路是某省线路的重要组成部分，全长约12.4公里，设计行车速度60km/h，沿线共有隧道9座。现重点分析其交通控制、照明控制、消防系统控制技术。

2.1隧道交通控制技术

针对高速公路隧道（正常运行、周期性交通拥挤异常、故障阻塞异常）三种交通状况，特别提出不同的控制方案。

（1）正常运行

如能确保交通流畅通、无火灾报警及CO浓度及能见度不超标，机电设备系统就能正常运行。此时，洞口和各车道的车道指示器与洞外的交通信号灯都为绿色。

（2）周期性交通拥挤

隧道有着一定的通行能力，当交通流量超过其能力时，就会产生周期性拥挤。这时，就需要根据拥挤的程度不同采取不同的控制技术方案。

1）在隧道内车流量已超过其通行能力，但仍能缓慢通行情况下。可通过如下控制方案进行控制：如拥挤时，可通过监控系统进行指令控制，及时在洞口的可变情报板上显示隧道通车情况，达到诱导分流作用，另外，可变限速标志发出车辆限速的信息，引导交通信号灯做出相应调整。

2）在隧道内部分车道阻塞，剩余道可以继续通行的情况下。可通过如下控制方案进行控制：如洞口的可变情报板显示阻塞位置及情况，交通信号灯为黄色。阻塞车道的车道指示器显示红色“×”，以便此车道的车辆并入相邻车道。阻塞消除后，现场人员确认车辆通行情况，监控中心操作员发出控制指令，使得系统恢复正常运行，交通信号灯、车道指示器及可变情报板等设备恢复正常显示。

3）在隧道内车辆拥挤，造成严重交通阻塞的情况下。可通过如下控制方案进行控制：当隧道发生严重阻塞情况时，为避免隧道内发生交通事故，需暂时关闭单洞，当排除阻塞后，再打开隧道允许洞外车辆进入。在关闭洞子时，隧道入口前的交通信号灯显示红灯，车道指示器显示红色“×”，提醒车辆禁止进入隧道，可变情报板显示隧道关闭的信息。当阻塞时间过长，如果另一洞子的反向交通流较小时，可以让车辆通过车行横洞进入另一洞逆行，以便尽快消除拥堵情况。此时就需要横洞前的车道指示器显示转向“←”，指引车辆的通行方向，另一洞的超车道变成逆行车道，车道指示器显示正“×”反“↓”，此洞变成双向隧道。待阻塞疏散后，系统恢复正常，各设备恢复正常显示。

2.2隧道照明控制技术

（1）手动控制方案

手工控制是通过实行监控隧道的具体运行情况和天气状况而进行手动控制开启或关闭隧道照明回路的一种控制技术。其方式有单回路控制和多回路控制2种。单回路控制是指操作员可以分别控制每一个照明回路，当隧道内发生异常情况时，操作人员可以灵活控制一个或几个照明回路。多回路控制则是指将照明回路分成不同等级，每一次控制一组回路。当隧道左线和右线需要同时改变多个照明回路的开关状态时，就应该采用多回路控制方式。相对于单回路控制，多回路控制的操作更为方便。采取何种方式进行操作，需要监控人员可根据天气情况而定，这种依赖操作人员对对隧道的情况和天气进行大体的判断的方式也存在一定的局限性，会产生由于操作人员如经验能力不足导致判断失误的情况。因此，在正常情况下，应首先考虑当分段时序控制方案和自动控制方案，当这两种方式都失效的情况下，再考虑采取手动控制方式。

（2）分段时序照明控制方案

分段时序照明控制方案是根据不同季节而在一天中分不同时段来开启和关闭不同的照明回路的一种控制方式。为了确保洞内外的照度差在一个合理的范围内，需要根据不同季节，在每天的不同时间段开启不同组数的照明回路。这种方式也存在一定的局限性，其无法考虑不同天气带来的影响，对隧道内外的亮度值无法进行准确的判断，从而导致对隧道内照明回路的控制缺乏准确性。

（3）亮度控制照明方案

通过在洞口设置的亮度检测仪来检测洞外亮度值，然后通过计算处理后对洞内的照明回路进行实时控制。本项目将将隧道照明监控子系统的自动控制照明方案分为晴天、云天、阴天、重阴天、傍晚、夜间六种不同的亮度值方式，每种方式洞外亮度都有一个开启阀值和关闭阀值，不同方式开启的照明灯组数亦不同。

2.3隧道火灾消防系统控制技术

在确保隧道内发生火灾时，监控中心能在第一时间发出报警声音，

且有准确的警报信息反馈于计算机系统上，然后相关操作人员通过对火警信息的确认，确定有火灾发生，立即手动控制风机按火灾模式启动，控制照明设备系统，将洞外交通信号灯变为红灯，禁止车辆驶入洞内。洞内实行现场人工的指挥和车道指示器指示相结合对隧道内的车辆进行科学指导，达到诱导疏散目的。同时利用灭火器和水枪进行快速灭火。

3总结

由于隧道存在空间封闭环境狭长、进出隧道时由于光线变化大、

洞内容易积累粉尘、汽车尾气产生有害气体等因素，这些都严重影响驾驶人员的人生安全。所以提高隧道机电设备监控技术，消除隧道环境给交通带来的种种不利因素，高效快速处理紧急事件尤其是发生火灾的交通疏导和开展救援工作显得非常重要。

参考文献：

[1]田园.高速公路隧道机电系统运行状态综合评价研究[D].长安大学2014

[2]刘紫燕.隧道机电设备监控与维护一体化系统的研究与实现[D].西南交通大学2007

[3]陈光景.隧道监控系统关键技术研究[D].西安石油大学2013