高速公路隧道機(jī)電設(shè)計(jì)研究

柯瓊創(chuàng)

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)作為重要的基礎(chǔ)型產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，遍布全國(guó)的高速公路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為連接中國(guó)的重要通道。在部分山區(qū)地形中，為了減少高速公路的長(zhǎng)度，提高高速公路的建設(shè)和通行效率，隧道已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分，發(fā)揮著重要的積極作用。為了保證隧道內(nèi)的通行安全，通常配置有隧道綜合機(jī)電系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本文主要針對(duì)高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析與研究，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道；機(jī)電設(shè)計(jì)

1引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資也不斷增多，高速公路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到了先行發(fā)展。為了減少社會(huì)物流時(shí)間，提高社會(huì)物流效率，我國(guó)高速公路里程持續(xù)高速增長(zhǎng)，已經(jīng)形成了全國(guó)性的高速公路網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)各地區(qū)的快速連接。在高速公路的建設(shè)過(guò)程中，有時(shí)需要穿過(guò)山地丘陵地區(qū)，為了提高高速公路的建設(shè)及通行效率，在繞行建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性較差時(shí)就需要通過(guò)隧道穿行，隧道已經(jīng)成為高速公路中的重要組成部分。

由于隧道內(nèi)光照條件不好，通行空間較為狹小，空氣質(zhì)量也明顯差于外部環(huán)境，容易誘發(fā)交通事故，而一旦發(fā)生交通事故將導(dǎo)致嚴(yán)重的交通堵塞，并且外部救援短時(shí)間內(nèi)難以進(jìn)行救助和交通疏導(dǎo)，直接影響高速公路的正常運(yùn)行，因此設(shè)計(jì)配置高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)，保障隧道內(nèi)良好的車輛通行環(huán)境，對(duì)隧道內(nèi)的車輛通行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分必要。本文主要針對(duì)高速公路隧道機(jī)電設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析與研究，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。

2高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1隧道供配電系統(tǒng)

2.1.1隧道電源設(shè)計(jì)

為了保證隧道內(nèi)的通行安全，需要確保24小時(shí)不間斷的供電，因此隧道電源除了來(lái)自當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的10kV配電線路外，還配置有柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。為了保證電源切換期間的不間斷供電，一般隧道內(nèi)還配置有EPS電源用于照明系統(tǒng)的供電以及UPS電源用于其他機(jī)電系統(tǒng)的供電。

2.1.2隧道配電方式設(shè)計(jì)

隧道照明系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)是隧道內(nèi)電能消耗較大的兩大機(jī)電系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)一般多使用射流風(fēng)機(jī)，采用放射式的配電方式，并且為了便于風(fēng)機(jī)動(dòng)力配電箱的維護(hù)與檢修，多采用雙電源配電方式。照明系統(tǒng)不同于通風(fēng)系統(tǒng)，需要根據(jù)隧道內(nèi)的照明需求配置不同的回路，同時(shí)考慮到便于照明電源的維護(hù)與檢修，通常將檢修插座安裝于照明配電箱中。

在隧道配電系統(tǒng)中，一般配電電纜多采用電纜溝敷設(shè)的方式，接近風(fēng)機(jī)吊掛處時(shí)可以采用預(yù)埋管將電纜引至風(fēng)機(jī)電機(jī)處。為了提高配電安全性，考慮到其放災(zāi)需求，一般隧道配電電纜多采用阻燃耐火電纜。

2.1.3隧道接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了保證隧道內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)的用電安全，所有不帶電的金屬外殼都需要進(jìn)行可靠的接地處理，同時(shí)接地點(diǎn)做好相應(yīng)的防腐處理。為了簡(jiǎn)化隧道內(nèi)的接地操作，一般可以直接利用隧道工程中的各類扁鋼、鋼筋網(wǎng)、鋼管等實(shí)現(xiàn)自然接地。對(duì)于隧道內(nèi)電纜橋架、電纜溝支架與電纜溝底的接地網(wǎng)一般直接進(jìn)行焊接處理，并做好防腐處理，保證其接地的可靠性。

2.2隧道照明系統(tǒng)

2.2.1隧道照明系統(tǒng)設(shè)置

隧道內(nèi)光照條件明顯差于外部環(huán)境，為了保證隧道內(nèi)的行車安全，需要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的照明系統(tǒng)保證隧道內(nèi)的照明質(zhì)量。同時(shí)考慮到隧道內(nèi)外光照方式的不同，車輛在進(jìn)入或離開(kāi)隧道時(shí)司機(jī)可能需要較短的時(shí)間適應(yīng)新的光照環(huán)境，這就容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，因此在隧道光照系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到隧道內(nèi)外的光照變化情況，根據(jù)外部光照情況及時(shí)調(diào)整隧道內(nèi)的光照強(qiáng)度，同時(shí)在隧道入口及出口處可以設(shè)置光照強(qiáng)度漸變的光照方式，幫助車輛司機(jī)盡快適應(yīng)新的光照環(huán)境，避免因?yàn)楣庹窄h(huán)境突變導(dǎo)致的交通事故。

基于這一考慮，一般在隧道照明系統(tǒng)中分別設(shè)置入口照明段，過(guò)渡照明段、中間照明段以及出口照明段等幾個(gè)部分，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)需要還有可能設(shè)置橫洞照明以及緊急停車帶照明等。具體隧道照明系統(tǒng)設(shè)置如下表所示：

2.2.2隧道照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了保證隧道內(nèi)照明情況與外部環(huán)境亮度相適應(yīng)，需要根據(jù)隧道外亮度變化情況以及交通流量情況實(shí)時(shí)調(diào)整隧道內(nèi)的照明亮度，分級(jí)對(duì)入口段、過(guò)渡段、出口段的照明亮度進(jìn)行調(diào)整。一般來(lái)說(shuō)為了簡(jiǎn)化照明控制邏輯，可以將天氣情況分為晴天、多云、陰天、嚴(yán)重陰天、夜間以及深夜六種不同等級(jí)進(jìn)行控制，綜合考慮天氣預(yù)報(bào)信息以及隧道外部實(shí)時(shí)天氣信息判斷天氣情況，并按照預(yù)設(shè)的控制邏輯調(diào)整隧道內(nèi)的照明亮度

為了提高隧道內(nèi)照明系統(tǒng)控制方式的靈活性，一般采用自動(dòng)控制與手動(dòng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控控制相結(jié)合的綜合控制方式，通常情況下自動(dòng)控制即可滿足隧道的照明情況，但當(dāng)自動(dòng)控制出現(xiàn)偏差導(dǎo)致隧道內(nèi)照明情況不滿足車輛通行需求時(shí)，可以進(jìn)一步通過(guò)就地手動(dòng)控制或遠(yuǎn)程監(jiān)控控制將照明亮度調(diào)整到位。

2.3隧道火災(zāi)監(jiān)視系統(tǒng)

2.3.1隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

為了保證隧道內(nèi)的通車安全，一般配置有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)分布式的火焰探測(cè)器、煙霧探測(cè)器等對(duì)隧道內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。除此之外感溫探測(cè)光纜一般也在隧道中得到應(yīng)用，通常在隧道頂部連續(xù)布設(shè)，用于監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的溫度變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)的異常情況。 為了進(jìn)一步提高隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的靈活性與可靠性，一般還配置有手動(dòng)報(bào)警裝置，均勻分布在行車方向的右側(cè)墻壁上，一旦火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)的火災(zāi)時(shí)，人們可以通過(guò)手動(dòng)報(bào)警按鈕及時(shí)向消防部門及時(shí)報(bào)告火災(zāi)的發(fā)生。

當(dāng)火災(zāi)監(jiān)視系統(tǒng)檢測(cè)到火災(zāi)的發(fā)生時(shí)，立即向有關(guān)消防及其他部門發(fā)出告警，一方面通知消防部門及時(shí)前往火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火，另一方面通知高速公路管理部門立即采取預(yù)案避免高速公路的擁堵，通過(guò)LED告示牌等方式及時(shí)向行駛車輛告知前方路況情況。

2.3.2隧道風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

當(dāng)隧道火災(zāi)監(jiān)視系統(tǒng)檢測(cè)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)，除了向外界有關(guān)部門及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)狀況外，還要啟動(dòng)隧道風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，及時(shí)排出隧道內(nèi)的煙氣，保護(hù)隧道內(nèi)人員的生命安全。風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)在完成排煙任務(wù)的同時(shí)，卻也給火災(zāi)的蔓延帶來(lái)了新鮮的空氣，這就要求風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的排煙速度需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.4隧道路況監(jiān)視及廣播系統(tǒng)

2.4.1隧道路況監(jiān)視系統(tǒng)

為了便于管理人員及時(shí)了解和掌握隧道內(nèi)的路況情況以及車輛通行情況，一般需要在隧道內(nèi)外布置相應(yīng)的彩色攝像機(jī)用于對(duì)路況的監(jiān)視。通常情況下，隧道進(jìn)出口處各設(shè)置一臺(tái)全天候自動(dòng)變焦的彩色攝像機(jī)，用于對(duì)車輛進(jìn)出隧道的情況進(jìn)行監(jiān)視，及時(shí)掌握隧道內(nèi)的車輛擁堵情況；隧道內(nèi)一般每個(gè)150米左右布置一臺(tái)帶有防護(hù)罩的固定彩色攝像機(jī)，順著車行方向進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)考慮到隧道內(nèi)的光照變化，攝像機(jī)需要具備自動(dòng)光圈調(diào)節(jié)的功能，以適應(yīng)光線強(qiáng)度的變化。隧道內(nèi)外攝像機(jī)采集的隧道圖像均通過(guò)監(jiān)控站進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)而向上層管理平臺(tái)進(jìn)行上傳和顯示。

2.4.2隧道廣播系統(tǒng)

為了及時(shí)通知隧道內(nèi)車輛相關(guān)路況情況，一般在隧道內(nèi)配置有有線廣播系統(tǒng)。當(dāng)上級(jí)監(jiān)控中心發(fā)出廣播內(nèi)容后，經(jīng)由主控設(shè)備、隧道現(xiàn)場(chǎng)分發(fā)設(shè)備最終傳輸至隧道內(nèi)的喇叭處進(jìn)行廣播，便于駕駛員及時(shí)了解高速公路路況。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，高速公路扮演著越來(lái)越重要的角色，其對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展有著重要的積極作用。隨著我國(guó)高速公路里程的不斷增長(zhǎng)，隧道已經(jīng)成為高速公路中的重要組成部分，其對(duì)高速公路的安全運(yùn)行意義重大。本文主要針對(duì)高速公路隧道中的機(jī)電設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與闡述，相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，高速公路隧道的安全性必將得到進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 王槐勇. 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J]. 城鄉(xiāng)建設(shè)， 2013.

[2] 劉冬春. 城市隧道機(jī)電設(shè)計(jì)分析[J]. 建材與裝飾， 2016（19）.

[3] 李潔瑋， 陳忠. 關(guān)于隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與對(duì)策探討[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2016（20）：265-265.

[4] 楊紅. 淺談公路隧道工程的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2007（2）：73-73.

[5] 李智榮. 高速公路隧道通風(fēng)工程機(jī)電系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及管理[J]. 山西電子技術(shù)， 2012（3）：91-91.