從普通運(yùn)營(yíng)公路隧道向智慧隧道管理轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)方法

張楊 王常青

（1.陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司秦嶺終南山公路隧道分公司，陜西 西安 710000；2.陜西省公路應(yīng)急中心，陜西 西安 710000）

一、引言

近年來(lái)，我國(guó)正從公路隧道的建設(shè)期向管養(yǎng)期進(jìn)行過(guò)渡，而通風(fēng)、照明、監(jiān)控、通訊、消防、交通控制、供配電等關(guān)鍵機(jī)電系統(tǒng)在不同工況的使用，需要我們對(duì)管養(yǎng)數(shù)據(jù)的采集和深度分析，通過(guò)建立數(shù)字隧道的模型，找到關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)管養(yǎng)的規(guī)律，進(jìn)行全壽命養(yǎng)護(hù)周期管理，更好地服務(wù)隧道管養(yǎng)。

二、隧道建設(shè)情況和運(yùn)營(yíng)狀況

1949年以前，中國(guó)只有10座公路隧道，最長(zhǎng)的不超過(guò)200米，大部分是單車道。截至2019年初，我國(guó)高速公路里程超過(guò)14.26萬(wàn)km。其中，公路隧道為17738處、17236.1km，特長(zhǎng)公路隧道1058處，長(zhǎng)4706.6km，長(zhǎng)隧道4315處，長(zhǎng)7428.1km。

隨著我國(guó)高速公路承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)越來(lái)越繁重，隧道內(nèi)由于各種事故引發(fā)的險(xiǎn)情也不斷增多，造成人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失和交通中斷的事故時(shí)有發(fā)生。公路隧道安全管理制度相對(duì)缺失，公路隧道安全管理涉及機(jī)電管理、消防管理、?；饭芾磉\(yùn)輸車輛管理、超限運(yùn)輸車輛管理、通行秩序管理、基本設(shè)施保護(hù)等多個(gè)方面，具有極強(qiáng)的技術(shù)性、專業(yè)性、系統(tǒng)性。技術(shù)規(guī)范缺項(xiàng)較大。隧道運(yùn)營(yíng)管理涉及通風(fēng)、照明、機(jī)電、監(jiān)控、安全等，但是國(guó)家很多的技術(shù)規(guī)范還不能完全滿足隧道管理的要求。比如說(shuō)機(jī)電設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)，安全等級(jí)的防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

三、提煉管養(yǎng)數(shù)據(jù)，建立數(shù)字隧道

（一）信息采集

對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，包括隧道內(nèi)消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供配電、交通控制、照明系統(tǒng)等，特別是通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)隧道管養(yǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，對(duì)設(shè)備使用效率、故障率、設(shè)備率、備件使用率及養(yǎng)護(hù)的難度進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)。這些數(shù)據(jù)直接影響到養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)計(jì)劃的規(guī)劃。

對(duì)隧道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，包括交通事故、不占道、占單道、占雙道的交通事故；火災(zāi)事故；機(jī)電設(shè)備故障事故（影響交通通行的，比如隧道供配電系統(tǒng)中斷）；拋灑物、對(duì)交通無(wú)影響、占單道、占雙道；恐怖襲擊；危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故；大件運(yùn)輸車輛不可解體占雙道事故等，建立統(tǒng)計(jì)分析表，按照人、車、路、環(huán)境進(jìn)行深度分析，有針對(duì)性地制定各類事故的預(yù)防措施。

對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期檢測(cè)，包括圍巖和支護(hù)，分析結(jié)構(gòu)的安全性能、使用性能、穩(wěn)定性能、耐久性能、管理性能等，從結(jié)構(gòu)安全上進(jìn)行分析，建立全壽命的圍巖監(jiān)測(cè)。

（二）數(shù)字管養(yǎng)平臺(tái)的建立

隧道建成以后，很快轉(zhuǎn)入運(yùn)營(yíng)管理模式，我們可以利用現(xiàn)有的管理體制，分系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)臺(tái)賬，隧道和橋梁、路面及其他工程有結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，管養(yǎng)的范圍比較寬泛，比較綜合，很多機(jī)電系統(tǒng)是在配合的情況下，才能發(fā)揮出預(yù)期的效果，這都需要我們對(duì)管養(yǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行深挖、比較、聯(lián)系，找出最不利因素的共同點(diǎn)。

（三）數(shù)據(jù)的分析

前期就要求運(yùn)營(yíng)單位對(duì)管養(yǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分類整理，比如一個(gè)隧道的通風(fēng)，需要統(tǒng)計(jì)不同時(shí)段、不同工況、連續(xù)的隧道進(jìn)出口、隧道內(nèi)、通風(fēng)豎井外山及通風(fēng)井底部的同間距過(guò)渡段的風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度，找到自然通風(fēng)規(guī)律，合理計(jì)算開(kāi)啟軸流風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)后機(jī)械排風(fēng)效能。同時(shí)對(duì)機(jī)電設(shè)備故障數(shù)量，更換的位置，造成的原因進(jìn)行分析，反饋給供貨單位，提出保護(hù)和升級(jí)的要求。

四、智慧隧道管養(yǎng)體系的搭建

融入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新型技術(shù)手段，對(duì)綜合管養(yǎng)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)感知，實(shí)施處理和智能應(yīng)用，快速解決隧道行業(yè)快速發(fā)展面對(duì)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)管養(yǎng)信息化和運(yùn)營(yíng)工作的完美結(jié)合，對(duì)有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和成果推廣，便于將管養(yǎng)的成果在隧道前期的勘察和施工圖設(shè)計(jì)階段進(jìn)行結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)，更好地服務(wù)隧道的運(yùn)營(yíng)安全。

（一）智能管理平臺(tái)的建立

圍繞智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能預(yù)警聯(lián)動(dòng)、智能機(jī)電巡檢、智能隱患督改、智能宣傳警示、智能演練設(shè)計(jì)、智能應(yīng)急救援、智能責(zé)任追究、智能風(fēng)險(xiǎn)管控等進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，建立各類采集和傳輸模塊，也可按照需求進(jìn)行聯(lián)調(diào)和功能擴(kuò)展。

（二）多源異構(gòu)數(shù)據(jù)層框架的設(shè)立

隧道內(nèi)的土建機(jī)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)的管理，由于建立的時(shí)間不同、控制的系統(tǒng)不同、傳輸?shù)膮f(xié)議不同，因此信息無(wú)法匯聚到一個(gè)控制平臺(tái)，且每個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)由各系統(tǒng)供應(yīng)商的軟件負(fù)責(zé)人進(jìn)行設(shè)計(jì)，框架協(xié)議各有不同，鑒于此，各系統(tǒng)可開(kāi)放協(xié)議，打破數(shù)據(jù)壟斷，從信息的感知層、數(shù)據(jù)處理層、智能應(yīng)用層在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)可視化顯示運(yùn)行狀態(tài)的目的。

（三）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延深

需用用網(wǎng)絡(luò)的方式連接眾多的機(jī)電系統(tǒng)，形成一個(gè)多元素傳感器的網(wǎng)絡(luò)空間，通過(guò)安全可靠的系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、挖掘，使其具有更高的決策力。

五、建設(shè)智慧隧道的建議

（一）數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性

隧道應(yīng)急救援時(shí)效性要求強(qiáng)，必須以信息化、智能化為引領(lǐng)，進(jìn)一步完善長(zhǎng)大隧道內(nèi)的安全防災(zāi)設(shè)施，提高隧道內(nèi)突發(fā)事件的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與報(bào)警能力。加強(qiáng)隧道運(yùn)營(yíng)科學(xué)管理，以滿足行車安全需要為基本原則，全面考慮隧道內(nèi)交通、環(huán)境、緊急狀態(tài)等多種因素，實(shí)現(xiàn)交通控制、通風(fēng)控制、消防控制和照明控制等各項(xiàng)功能協(xié)調(diào)配合。

（二）健全運(yùn)營(yíng)管理體制

管養(yǎng)單位應(yīng)根據(jù)隧道特點(diǎn)、安全等級(jí)等相關(guān)因素建立專業(yè)的管養(yǎng)機(jī)構(gòu)及嚴(yán)格的安全管理體制和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，編制切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，細(xì)化應(yīng)急預(yù)案流程、明確各工作崗位職責(zé)、規(guī)范各班組工作程序，并定期組織演練檢驗(yàn)。

（三）打造高素質(zhì)管理團(tuán)隊(duì)

高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，全面加強(qiáng)隧道運(yùn)營(yíng)管理人才隊(duì)伍建設(shè)。組織有針對(duì)性的技能知識(shí)培訓(xùn)，強(qiáng)化管理人員專業(yè)技術(shù)水平和隊(duì)伍的整體能力，經(jīng)常性地開(kāi)展應(yīng)急演練，提高急救人員的安全意識(shí)及應(yīng)急處置能力。結(jié)合隧道特點(diǎn)，有必要時(shí)建立專家?guī)?，在?yīng)急事故救援中可請(qǐng)相關(guān)專家指導(dǎo)。

六、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)公路隧道數(shù)量不斷增加，運(yùn)營(yíng)管理工作面臨的壓力也越來(lái)越大。面對(duì)目前我國(guó)隧道運(yùn)營(yíng)管理方面存在的不足，必須充分發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)和高端人才的引領(lǐng)作用，建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的管理體制，編制切實(shí)可行、實(shí)效顯著的應(yīng)急管理預(yù)案，打造高水準(zhǔn)、嚴(yán)要求的應(yīng)急救援隊(duì)伍，最大程度地減少事故中人員、財(cái)產(chǎn)損失，保障隧道安全、順暢運(yùn)行。