高速公路隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)與控制措施

石靜文 石 磊

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安全一直以來都是交通運(yùn)輸行業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注問題，特別是高速公路隧道段更是要對(duì)安全問題高度重視，由于隧道環(huán)境比較封閉，其中存在大量的機(jī)電設(shè)施，要求相關(guān)工作人員做好這些設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，避免因?yàn)闄C(jī)電設(shè)施故障問題而影響隧道運(yùn)行安全。檢修人員應(yīng)定期評(píng)估設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，采取必要的維護(hù)保養(yǎng)措施，優(yōu)化機(jī)電設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，確保高速公路隧道段運(yùn)輸?shù)钠椒€(wěn)性和安全性。

1 高速公路隧道機(jī)電設(shè)施分類

1.1 隧道通風(fēng)設(shè)備

高速公路隧道中由于車輛的不斷行駛會(huì)產(chǎn)生大量的尾氣和粉塵，這些污染氣體如果不能及時(shí)排凈會(huì)對(duì)隧道當(dāng)中各類設(shè)施及過往人員的身體健康造成嚴(yán)重的不良影響。這就需要在隧道中安裝一定的通風(fēng)設(shè)備，以促使隧道內(nèi)部空氣的流通，減少汽車尾氣污染。為了保證新風(fēng)供給的穩(wěn)定性，通常情況下會(huì)在新風(fēng)機(jī)組進(jìn)風(fēng)口部位配置一個(gè)電動(dòng)密封閥，在機(jī)組沒有開啟之前，該電動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。與此同時(shí)還需在循環(huán)機(jī)組新風(fēng)支管道上配設(shè)一個(gè)電動(dòng)雙位機(jī)械式定風(fēng)量閥，該閥會(huì)在其所屬新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行期間打開到最大新風(fēng)量狀態(tài)，同時(shí)送風(fēng)機(jī)變頻至實(shí)際所需風(fēng)量，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。待定風(fēng)量閥所屬系統(tǒng)停止運(yùn)行后，該閥就會(huì)操持在正壓所需風(fēng)量值位置，保證隧道內(nèi)的正常通風(fēng)量[1]。

1.2 隧道照明設(shè)施

高速公路隧道受地形和構(gòu)造等因素的影響，無法接收正常的日照，特別是超長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道，可以說幾乎處于無自然光照狀態(tài)。為了保證車輛行駛的安全性，必須為其配置相應(yīng)的照明設(shè)施，以緩解駕駛員進(jìn)入和駛出隧道的黑白洞效應(yīng)。照明設(shè)施的布設(shè)需充分結(jié)合隧道內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，隧道照明系統(tǒng)一般可以分為引道照明、人橫洞照明、隧道主洞照明和應(yīng)急照明幾大類，其中主洞照明設(shè)備發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，應(yīng)盡量避免其出現(xiàn)停機(jī)問題。

1.3 隧道監(jiān)控設(shè)備

高速公路車輛行駛速度快，所以為了降低交通事故發(fā)生率，必須能夠?qū)崟r(shí)掌控道路實(shí)際運(yùn)行狀況，尤其是隧道段交通情況，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)也可以為后期責(zé)任判斷提供可靠真實(shí)的依據(jù)?，F(xiàn)如今高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋范圍越來越大，包括通風(fēng)、照明及消防預(yù)警系統(tǒng)等。

2 高速公路隧道機(jī)電設(shè)施故障特點(diǎn)

相關(guān)機(jī)電設(shè)施的良好運(yùn)行為高速公路隧道交通的平穩(wěn)運(yùn)行提供了可靠的保障，但由于設(shè)備自身、人為因素及自然環(huán)境等諸多因素的影響，高速公路隧道機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，下面就針對(duì)幾種常見故障特點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 設(shè)備故障原因難以確定

以隧道監(jiān)控機(jī)電設(shè)備為例，該類機(jī)電監(jiān)控設(shè)備精密度往往比較高，多由單片機(jī)和傳感器通信設(shè)備等零部件所組成，加之高速公路隧道環(huán)境復(fù)雜，所以當(dāng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，針對(duì)誘發(fā)故障的原因查明工作難度相對(duì)比較大。

2.2 故障檢測(cè)困難

就我國(guó)目前情況來看，高速公路隧道機(jī)電設(shè)施更新?lián)Q代速度比較快，但設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備卻發(fā)展比較緩慢，跟不上設(shè)備更新?lián)Q代的節(jié)奏，甚至部分設(shè)備剛剛升級(jí)完成就被淘汰，加大了設(shè)備故障檢修難度，而且還會(huì)因?yàn)闄z測(cè)技術(shù)和設(shè)備不夠先進(jìn)無法準(zhǔn)確判斷出設(shè)備故障具體位置和情況[2]。

2.3 故障維修措施較為落后

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今高速公路隧道機(jī)電設(shè)備構(gòu)造越來越精密，功能越來越強(qiáng)大，但對(duì)于設(shè)備的故障檢修方式多采取簡(jiǎn)單粗暴的更換零件措施，這樣的處理方式不僅沒有從根本上解決機(jī)電設(shè)備故障，而且還縮短了設(shè)備使用壽命，增加了在機(jī)電設(shè)施方面的成本投入。

3 高速公路隧道機(jī)電設(shè)施重點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 高速公路隧道機(jī)電通風(fēng)設(shè)施的檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

高速公路隧道中通風(fēng)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行需要對(duì)其定期實(shí)施必要的檢測(cè)，可以采取絕緣電阻控制檢測(cè)技術(shù)，也可以通過合理控制不同運(yùn)行狀態(tài)下相同測(cè)量單位位置的機(jī)電設(shè)施電壓值等方式。通過檢測(cè)隧道通風(fēng)機(jī)電設(shè)施中的氣體單元，進(jìn)一步明確設(shè)施中氣體單元設(shè)備控制的輸出范圍，從而將隧道內(nèi)氣體的安全性和可見度控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。該操作對(duì)檢測(cè)技術(shù)人員的專業(yè)水平要求比較高，以實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)設(shè)施的協(xié)調(diào)處理，保證隧道通風(fēng)設(shè)施始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 高速公路隧道機(jī)電照明設(shè)施的檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

高速公路隧道內(nèi)不同的照明設(shè)施體現(xiàn)出不同的功用，所以也需要采取不同的檢測(cè)技術(shù)和管控措施。通常情況下可以借助電纜絕緣技術(shù)對(duì)隧道照明設(shè)施的回路電流實(shí)施檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況選用恰當(dāng)?shù)碾娮鑶卧獙?shí)施對(duì)整體隧道照明系統(tǒng)的測(cè)試[3]。具體操作過程中，檢修人員可以參照不同回路電流中的數(shù)據(jù)狀態(tài)，結(jié)合高速公路隧道照明設(shè)施相關(guān)規(guī)定和要求，利用透明控制技術(shù)對(duì)不同接口的內(nèi)容實(shí)施檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際所需單元數(shù)值的有效控制。

3.3 高速公路隧道機(jī)電監(jiān)控設(shè)施的檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

針對(duì)高速公路隧道機(jī)電監(jiān)控設(shè)施的檢測(cè)，最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是主控結(jié)構(gòu)回路單元的檢測(cè)與控制，借助相關(guān)檢測(cè)技術(shù)和方法對(duì)監(jiān)控設(shè)施主控結(jié)構(gòu)回路單元的圖像信息實(shí)施檢測(cè)，促使其功能的有效發(fā)揮，同時(shí)實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的對(duì)比與評(píng)估。隧道監(jiān)控設(shè)施硬件單元控制信息的設(shè)計(jì)與操作都離不開主控結(jié)構(gòu)單元的支持，即使各硬件單元結(jié)構(gòu)控制功能各不相同，對(duì)于監(jiān)控設(shè)備的故障檢測(cè)也需要依據(jù)系統(tǒng)采集的監(jiān)控信息，通過對(duì)比分析隧道現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步完善監(jiān)控設(shè)施各單元控制。

4 高速公路隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)控制措施

機(jī)電設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于高速公路隧道功能的正常發(fā)揮具有十分重要的意義，但機(jī)電設(shè)施的運(yùn)行會(huì)受到諸多方面因素的影響，加之隧道機(jī)電設(shè)施自身特征獨(dú)特，為了保證其能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行，就需要制定一系列相應(yīng)的管理和維護(hù)控制措施[4]?？紤]隧道機(jī)電設(shè)施運(yùn)行過程投入成本比較高，在制定管理維護(hù)控制措施的之后，應(yīng)盡量保證人力物力等各項(xiàng)資源的充足性，為設(shè)備功效的正常發(fā)揮奠定基礎(chǔ)保障。

4.1 對(duì)高速公路隧道機(jī)電設(shè)施整體狀況的檢測(cè)

高速公路隧道機(jī)電設(shè)施屬于一個(gè)完整的系統(tǒng)，所以要求檢測(cè)工作也要做到全面覆蓋，實(shí)際檢測(cè)過程中，工作人員應(yīng)將各類機(jī)電設(shè)施看作一個(gè)統(tǒng)一的整體進(jìn)行故障檢測(cè)和設(shè)備性能評(píng)估。其中最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是各機(jī)電設(shè)施之間的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候可以通過機(jī)電設(shè)備實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制，檢測(cè)的時(shí)候就可以通過有效的模擬，分析隧道機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)各子系統(tǒng)可能出現(xiàn)的緊急狀況，進(jìn)一步實(shí)施檢測(cè)，對(duì)整個(gè)機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確的判斷[5]。這就要求隧道監(jiān)控設(shè)施能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確反映出現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際交通運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)布隧道內(nèi)部出現(xiàn)的交通事故信息，第一時(shí)間對(duì)其他車輛提出警示，同時(shí)借助交通信號(hào)燈對(duì)擁堵車輛進(jìn)行快速有序疏散。環(huán)境檢測(cè)設(shè)施能夠迅速采集和檢測(cè)隧道內(nèi)部的風(fēng)速和風(fēng)向，通過和正常規(guī)定參考數(shù)值的對(duì)比分析，確定相應(yīng)的控制措施。無論何時(shí)都要保證高速公路隧道內(nèi)部緊急電話處于正常使用狀態(tài)，保證被困隧道內(nèi)的人員能夠和外界及時(shí)取得聯(lián)系，并保證隧道內(nèi)的火災(zāi)探測(cè)器能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出隧道內(nèi)的溫度和煙霧狀況，只有保證整個(gè)機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)的相互協(xié)同運(yùn)作，才能為高速公路隧道車輛提供一個(gè)安全可靠的運(yùn)行環(huán)境。

4.2 高速公路隧道機(jī)電設(shè)施的預(yù)防性檢驗(yàn)

預(yù)防性檢測(cè)技術(shù)的融入，其主要目的是能夠及早發(fā)現(xiàn)高速公路隧道機(jī)電設(shè)施一些潛在的隱患和問題，事先做好相應(yīng)的防范對(duì)策，避免故障影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，造成不必要的損失。預(yù)防性檢測(cè)具體執(zhí)行過程中，首先要選定檢測(cè)目標(biāo)，然后結(jié)合實(shí)際情況制定合理的檢測(cè)方案，檢測(cè)中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障，應(yīng)組織工作人員立即實(shí)施維修和調(diào)試，直至機(jī)電設(shè)施性能滿足技術(shù)規(guī)定要求。

4.3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)在高速公路隧道機(jī)電設(shè)施中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在通風(fēng)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)當(dāng)中，基于系統(tǒng)構(gòu)架可以將隧道機(jī)電設(shè)施遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)分成上位機(jī)和下位機(jī)兩種，上位機(jī)即中央計(jì)算機(jī)，應(yīng)用中多架設(shè)在監(jiān)控中心，其主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道機(jī)電設(shè)施運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制；下位機(jī)即可編程控制器，主要是針對(duì)隧道機(jī)電設(shè)施通信、數(shù)據(jù)傳輸和邏輯的控制。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，其實(shí)就是監(jiān)控中心通過中央計(jì)算機(jī)給可編程控制器發(fā)送指令，之后隧道機(jī)電設(shè)施作出響應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)施的遠(yuǎn)程控制。對(duì)于該控制系統(tǒng)的檢測(cè)和維護(hù)保養(yǎng)，主要包括數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo)和功能是否正常兩個(gè)方面，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果評(píng)定遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否良好，進(jìn)一步制定最為科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方案。

4.4 實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控措施

眾所周知，高速公路隧道實(shí)施封道施工存在較大的難度，針對(duì)隧道機(jī)電設(shè)施故障的檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，我們可以對(duì)其實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控，即一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控和三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控。一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)即特重大風(fēng)險(xiǎn)，比如：車道指示設(shè)施故障、供配電故障和消防設(shè)施故障等一些會(huì)嚴(yán)重威脅隧道行車安全的機(jī)電設(shè)施故障，此類故障往往會(huì)使隧道應(yīng)急搶險(xiǎn)功能完全喪失，所以要求檢修人員和相關(guān)養(yǎng)護(hù)單位在2h以內(nèi)作出響應(yīng)，并在4h以內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)做出響應(yīng)的處理。二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)主要包括卷簾門遠(yuǎn)程控制失效、部分區(qū)域監(jiān)控失效，此類故障所造成的不良影響程度稍弱一些，可能會(huì)使隧道應(yīng)急搶險(xiǎn)功能部分喪失，惡化行車環(huán)境，要求檢修人員和養(yǎng)護(hù)單位8h內(nèi)作出響應(yīng)，24h內(nèi)對(duì)故障進(jìn)行排除處理。三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)危害相對(duì)比較小，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備故障無法收集隧道環(huán)境數(shù)據(jù)、少數(shù)燈具故障（不影響隧道正常照明）等，要求檢修人員和養(yǎng)護(hù)單位12h內(nèi)作出響應(yīng)，48h內(nèi)對(duì)故障作出處理。對(duì)高速公路隧道機(jī)電設(shè)施采取風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控措施，主要是因?yàn)闄C(jī)電設(shè)施故障體現(xiàn)出較強(qiáng)的偶發(fā)性特征[6]，采取這樣的管控方式可以在保證隧道機(jī)電設(shè)施故障快速恢復(fù)的同時(shí)，最大限度減輕養(yǎng)護(hù)工作人員的工作量，使有限的養(yǎng)護(hù)力量發(fā)揮最大的價(jià)值。

4.5 以激勵(lì)手段加強(qiáng)日常巡檢力度

高速公路隧道環(huán)境通常比較惡劣，而且各類機(jī)電設(shè)施還需要全天候工作，所以日常運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)一定的故障，而機(jī)電設(shè)施一旦出現(xiàn)問題會(huì)對(duì)隧道交通安全造成嚴(yán)重的影響，這就要求我們加強(qiáng)隧道機(jī)電設(shè)施日常的巡檢養(yǎng)護(hù)工作，提升隧道機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)也為高速公路的通常運(yùn)行和安全提供基礎(chǔ)保障。由于高速公路隧道機(jī)電設(shè)施種類繁多，檢修周期不統(tǒng)一，分布比較疏散，所以日常巡檢工作量比較大，基于此，我們可以采取三級(jí)巡檢模式：監(jiān)控中心按日巡檢、養(yǎng)護(hù)單位月度巡檢、機(jī)電部門月度抽檢，這一巡檢方式的提出和應(yīng)用，不僅強(qiáng)化了各管理部門之間的相互監(jiān)督作用，同時(shí)還有效避免了因?yàn)樨?zé)任心不強(qiáng)而導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)不及時(shí)和巡檢不到位現(xiàn)象的發(fā)生，最大程度規(guī)避了單一化模式下無法保證巡檢的全面性和完整性，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道機(jī)電設(shè)施故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速處理，縮短了故障排除時(shí)間，降低了設(shè)施故障發(fā)生率。除此之外，養(yǎng)護(hù)單位還可以結(jié)合實(shí)際情況完善獎(jiǎng)懲制度，通過物質(zhì)或者精神獎(jiǎng)勵(lì)刺激工作人員的積極性和熱情，實(shí)行保潔養(yǎng)護(hù)定量包干，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)定量完成保潔任務(wù)，保障了保潔養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，提高了機(jī)電設(shè)施運(yùn)行安全等級(jí)。

4.6 延伸機(jī)電管養(yǎng)智能化趨勢(shì)

隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的帶來和5G技術(shù)的普及，在高速公路隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)與控制工作中融入現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為了一種必然發(fā)展趨勢(shì)。具體需要從以下四個(gè)方面進(jìn)行考慮：

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面。隧道機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)的控制應(yīng)逐步從集中式控制向著現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制邁進(jìn)，從多級(jí)控制向扁平化方向發(fā)展，借助于現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的及時(shí)共享與調(diào)控，更好地保證機(jī)電設(shè)施系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)工作的便捷性和可靠性。

（2）系統(tǒng)設(shè)備方面。不斷提高隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)設(shè)備的智能化水平，積極引進(jìn)智能檢測(cè)儀表（智能攝像頭、遙控器、遙測(cè)等），研發(fā)5G通訊和控制產(chǎn)品，利用這些智能化儀器可以快速獲取更加準(zhǔn)確的隧道通風(fēng)和交通運(yùn)行情況，即使設(shè)備發(fā)生故障，利用智能手機(jī)等便攜式設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的遠(yuǎn)程控制。

（3）系統(tǒng)功能方面。實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案一鍵聯(lián)動(dòng)，包括信號(hào)燈自動(dòng)疏導(dǎo)、照明燈自動(dòng)打開、視頻自動(dòng)切換、防火卷簾門自動(dòng)開閉、情報(bào)板信息發(fā)布、風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)等。系統(tǒng)會(huì)充分結(jié)合事故發(fā)生區(qū)域采取最為科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案。

（4）可靠性方面。監(jiān)控計(jì)算機(jī)或者其他任一控制點(diǎn)的失效都不會(huì)影響正常智能節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的有效控制。

5 結(jié)束語

總而言之，想要保證高速公路隧道的行車安全，就必須加強(qiáng)對(duì)隧道機(jī)電設(shè)施的檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)控制，在檢測(cè)工作中融入更多的現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，不斷提高養(yǎng)護(hù)人員的專業(yè)技能，保證隧道機(jī)電設(shè)施檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)管理質(zhì)量，提升機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)于各類突發(fā)事件的處理能力，有利于降低故障率，保證隧道暢通，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。