2021-4-13 | 机电工程论文
一、公路隧道机电工程的构成及功能
(一)隧道通风、照明系统
隧道通风子系统是应对隧道内的烟雾、粉尘、车辆尾气、隧道火灾，进行洞内通风的系统，主要包括隧道风机、风机控制柜、软启动器等设备，分本地控制及远程控制两部分，本地控制通过风机控制柜、软启动器等设备实现风机的正转、反转、停止等功能的控制，远程控制是通过远程计算机通过PLC网络对风机控制柜进行控制。目前福建隧道风机基本采用射流风机纵向通风方式进行隧道通风。
(二)隧道监控系统
监控系统是实现高速公路大流量、快速而安全地指挥调度系统，它随时收集交通流量、气候、路况及随时发生的意外情况，方便管理人员对车流进行适时指挥。尤其对于意外情况，会不同程度地对交通状况产生影响。例如由于交通事故、车辆故障、道路维修、隧道火灾以及恶劣天气等造成的局部交通阻塞，甚至引发二次交通事故，这就需要必须及时地采用先进的、自动化程度较高的监控系统设备来检测、疏导、发现和处理这些异常事件，保证高速公路的安全运行和畅通。隧道监控系统主要包括:CCTV系统、火灾报警系统、可变情报板系统、隧道通行指示灯、车辆检测器、环境监测系统及隧道广播系统。通过这些系统进行信息的采集与处理，及时把隧道的通行情况通过信息发布系统传达给司乘、交警、高速公路等相关人员。监控信息的处理由多种系统构成，包括信息采集子系统、信息处理子系统、信息发布子系统、信息传输子系统。信息采集子系统主要由道路摄像机、能见度检测仪、车检器、CO/VI检测仪、紧急电话、火灾报警探测器等设备构成;信息处理子系统主要由计算机服务器构成，对收集到的数据进行分析、处理，提供给管理人员:信息发布子系统主要由大、小可变情报板、车道通行信号灯、广播等构成;信息传输子系统主要由SDH光传输设备、程控交换设备和光纤线路等组成。
(三)隧道通信系统
通信系统为公路隧道的信息采集、发布、控制、图象信息的传输提供通信链路，利用sDH光传输设备及光纤网络，保证数据传输的可靠、稳定。
二、公路隧道机电工程设计原则
(一)满足现代交通管理需求
隧道机电工程逐步实现数字化控制，采用电力监控控制系统，实现远程与本地控制，全方位地掌握隧道内交通情况，包括车流量、空气质量、隧道照度等。主要实现以下几个目标:1.监视沿线交通运行状况，采集交通、气象参数，发布信息和指令;2.监控隧道内环境状况，形成一个良好的行车环境，保证行车和人身的安全健康;3.监视隧道内火灾情况，一旦某个隧道发生火灾，监控系统能迅速做出反应，调整信号显示，疏导交通，维持车辆的正常运行;4.平滑交通流、控制车速，减少交通拥挤和阻塞;5.及时发现和处理交通事故，减少二次事故的发生;6.及时提供必要的信息，给道路使用者提供帮助;7.保证服务水平、提高通行能力、减少车辆延误。
(二)系统具有可扩展性
社会经济的不断发展会对交通信息准确性提出更高的要求，并会考虑当前需要，要保证高速公路隧道机电工程系统具备系统功能扩充的可行性。
(三)适应具体路段和公路网特点根据目前福建省高速公路监控系统的建设情况，管理体制分为四级:省监控中心一市(区域)监控中心一监控分中心一监控外场设备。省监控中心对全省高速公路进行统一监控和管理;市(区域)监控中心对所辖区域的高速公路进行监控和管理;监控分中心对所辖路段的高速公路进行监控和管理。各路段监控设施采集的图像和数据分析处理后，通过分中心上传市(区域)监控中心和省监控中心。
三、公路隧道机电工程面临的问题
(一)隧道检修时面临问题公路隧道工程是一项大的工程，对此的维修更是一场持久战。目前，高速公路隧道里均设置了检修道，设置于隧道两侧，其下为电缆沟，检修道离路面不到ZOcm，供人行走和维修使用，但在实际使用中，易被车辆冲上检修道，威胁人身安全。隧道环境条件恶劣，车辆尾气、能见度低等现象严重影响维护人员的人身安全。
(二)电缆防盗问题高速公路隧道里电缆被盗时有发生，一方面造成重大的经济损失，更重要的是严重影响设备的正常运行，给隧道营运安全构成威胁。从电缆被盗情况分析，主要是外场设备电缆和隧道电缆被盗较多，隧道电缆被盗又集中在配电室至洞口及洞内15OM范围内，洞中及桥架上电缆被盗情况少见。目前福建高速公路设计建设时将电缆的防盗问题统一考虑，在设计时明确电缆的直埋、深埋、封堵等敷设方式和施工工艺并监督施工单位按要求施工到位，部分长隧道还进行洞口电缆沟水泥包封，另一方面在机电工程设计时也可采用一些“科技防盗”手段。
(三)火灾检测及报警系统问题公路隧道内相对于高速公路，火灾系统尤为重要，虽然隧道火灾发生频率相当低，但一发生火灾都是大事故，严重危害司乘人员的生命安全。这就要求管理单位要定期对火灾系统进行检测，目前隧道火灾检测系统主要有自动探测设备(双波长火焰检测系统、光纤光栅火灾报警系统、分布式光纤感温报警系统)及手动报警按钮两方面.手动报警的检测只需要人工定期检测就能实现;但自动探测设备需较大的火源，且阻断交通才能进行测试，随着运行年限的加长，火灾报警设备是否能自动检测到火灾的发生，就需要进行大规模的隧道火灾试验，但在己通车路段，是一件相当困难的事情。
四、结语
公路隧道营运管理工作是一个复杂的系统工程，本文也主要是以工程的构成和管理的角度来看待问题的，加之本人水平有限，因此诸多想法和建议存在局限性和片面性，不正之处欢迎大家批评指正，同时也希望起到抛砖引玉的作用，希望公路隧道机电工程的建设和管理得到更多的关心和关注，当然这项工程也是需要花费更多的时间和金钱去管理的，加强机电工程方面的设计、管理不仅能保证工程质量，而且能够降低工程造价，提高施工效率，取得社会经济效益的双丰收。通过“关爱设计”增强高速公路的容错功能，通过“人性管理”使高速公路交通更加和谐。
作者：吴勤峰 单位：福建罗宁高速公路有限公司