高速公路特长隧道应急联动预案系统研究

邵利军

(山西省交通科学研究院，山西太原 030006)

0 引言

伴随着我国经济的高速发展，高等级公路的建设进入了一个快速发展阶段，而隧道工程作为高等级公路的重要组成部分，是完善路网结构、提高路网运行效率、实现安全、高效、绿色运输的重要工程设施。隧道的安全运行直接关系到人民群众的生命财产安全，是隧道管理的基本原则和首要目标。应急联动预案系统是为了保证高速公路的行车安全，提高通行效率，在隧道监控系统的基础上，当紧急事件发生时系统自动调用预先设置的应急预案，经过人工对所发生事件的判断，系统根据控制预案对相关的设备进行联动控制，以实现设备控制的自动化。由于隧道的车流量大、行车速度快、半封闭等特性，一旦发生紧急事件，其疏导、救援难度大，对于特长隧道更是如此。所以，有必要建立隧道监控系统以及相应的应急联动预案，来保证隧道的平稳、安全可靠、运行，在发生事件或事故时启动相应应急预案，以减少损失。笔者参与了山西平榆高速公路宝塔山特长隧道监控系统的设计，现以该隧道监控系统为例，详细论述特长隧道应急联动预案的功能、组成以及联动控制。

1 隧道监控系统的构成以及功能

汾阳—邢台高速公路平遥—榆社段(平榆高速)全长83 km，全线按照双向四车道高速公路建设标准，设计行车速度100 km/h，路基宽为26 m。本路段的宝塔山隧道(左洞10 190 m，右洞10 480 m)按照隧道监控等级的划分［1］，属于特长隧道。从结构上划分，隧道监控系统可以分为3个层次:最上层为监控中心的中央计算机控制系统，中间层为由本地控制器(PLC)组成的控制层，最下层为各种现场设备组成的设备层。监控系统的基本组成如图1所示。

从功能上划分，可将隧道监控系统划分为交通监控子系统、通风监控子系统、照明监控子系统、电力监控子系统、消防监控子系统、CCTV监控子系统、紧急电话和广播等子系统。PLC实时采集现场设备和传感器数据，通过以太网交换机上传监控中心监控主机，监控主机对上传数据进行处理、判断，形成控制命令下发到PLC，PLC接收监控主机命令，控制现场设备执行相应动作。

2 应急联动预案设计

应急联动预案是在事故发生时，系统自动识别事故或人工反馈事故到监控中心，经监控中心工作人员确认事故后，系统自动调用已经预先设置好的应急预案，对隧道内相关设备进行联动控制，以最大程度减少损失。应急联动预案包括事件检测、报警确认、预案设置、预案执行等功能［2］。平榆高速公路宝塔山隧道特长隧道的应急联动预案依据事故发生的地点，将宝塔山隧道划分为上游、中游、下游三个区段，根据事故发生在不同的区段分别执行不同的预案。依据事故的类型，将预案分为火灾应急联动预案、通风应急联动预案、交通应急联动预案、事故应急联动预案等，下文就上述各个应急联动预案作详细设计。

2.1 火灾应急联动预案设计

当隧道发生火灾时，火灾探测器发出火灾报警信号，司乘人员通过按下火灾报警按钮或拨打紧急电话报警，监控画面会显示发生火灾并显示报警点位置，闭路电视监控系统会将其附近的摄像机转向火灾报警点，请求人工确认。值班员通过闭路电视监视器判断是否为误报警。经确认未发生火灾的，应查明火灾报警原因，采取相关措施进行处理，并将火灾报警系统复位。如果确认发生火灾，值班员应立即予以确认并立即拨打火警电话，同时向上级主管部门报告情况，及时与交通管理部门、路政大队取得联系，并立即启动消防应急预案。火灾应急联动预案处理流程如图2所示。

下面就以宝塔山特长隧道中游发生火灾为例，系统说明火灾应急联动预案执行的动作。

1)宝塔山隧道入口处交通信号灯显示红灯，禁止洞外车辆进入;

2)火灾点下游车道指示器保持正常通行状态，保证下游车辆迅速驶离隧道;

3)火灾点上游的车行横洞处车道指示标志显示转弯，同时隧道另一洞左侧车道指示标志指引车辆逆向行驶，协助火灾点上游处车辆安全逃生;

4)宝塔山隧道入口处可变情报板显示“前方发生火灾，隧道暂时封闭!”;洞内的情报板显示“隧道火灾，有序逃生!”;

5)北凹山隧道入口、出口处可变情报板显示“宝塔山隧道发生火灾，请于前方榆社云竹互通处驶离分流”;

6)紫金山隧道入口、出口处可变情报板显示“宝塔山隧道发生火灾，请于前方武乡分水岭互通处驶离分流”;

7)隧道群前方路段可变情报板显示“前方隧道群发生火灾，请绕道行!”;

8)广播系统开启，协助交通诱导;

9)隧道双洞照明灯具全部打开，为受困人员提供充足照明;

10)启动相应风机，进行通风排烟，火灾点附近100 m处的风机不启动;

11)启动消防水泵控制，组织专业消防人员进行灭火。

2.2 通风应急联动预案设计

当隧道内的CO/VI检测器的检测值发生报警时，通风预案系统会自动弹出提示画面，请求人工确认。预案确认后通风预案可根据检测到的CO浓度值和VI的大小启动相应的风机，保证隧道的安全及运行环境的舒适性［3］。通风预案应急联动的主要内容包括:

1)隧道入口处交通信号灯显示黄闪;2)隧道入口处可变情报板显示“前方隧道能见度低，请减速慢行!”;3)广播系统开启，协助交通诱导;4)隧道双洞照明灯具全部打开，提供充足照明;5)开启相应组数的风机进行通风。

2.3 交通应急联动预案设计

交通应急联动预案系统可以根据微波车辆检测器提供的车流量、车速等信息，在交通状况异常时自动弹出预案提示画面，请求人工确认。待操作员通过CCTV图像、巡逻车等对异常信号核实后，执行交通应急联动预案［4］。交通应急联动预案分为以下三种情况。

2.3.1 交通缓慢

1)隧道入口处交通信号灯显示黄色;2)隧道入口处可变情报板显示“前方交通缓慢，请减速慢行!”;3)隧道群前方路段可变情报板显示“前方隧道交通缓慢，请绕行!”;4)广播系统开启，协助交通诱导;5)隧道双洞照明灯具全部打开，提供充足照明。

2.3.2 交通拥堵

1)隧道入口处交通信号灯显示黄闪;2)隧道入口处可变情报板显示“前方交通拥堵，请减速慢行!”;3)隧道群前方路段可变情报板显示“前方隧道交通拥堵，请绕行!”;4)广播系统开启，协助交通诱导;5)隧道双洞照明灯具全部打开，提供充足照明。

2.3.3 交通阻塞

1)隧道入口处交通信号灯显示红色，封闭隧道;

2)隧道入口处可变情报板显示“前方交通阻塞，请减速慢行!”;

3)隧道群前方路段可变情报板显示“前方隧道群交通阻塞，请绕行!”;

4)广播系统开启，协助交通诱导;

5)隧道双洞照明灯具全部打开，提供充足照明。

2.4 事故应急联动预案设计

事故应急联动预案系统可以根据紧急电话报警等信息渠道提供的报警信息，在车道发生事故时自动弹出预案提示画面，请求人工确认。待操作员通过CCTV图像、巡逻车等对报警信号核实后，立即执行交通应急联动预案。交通预案的主要内容包括:

1)隧道入口处交通信号灯显示红色，封闭隧道;

2)靠近事故上游处车道指示标志显示禁行，禁止车辆通行;事故下游车道指示标志显示通行，以便下游车辆按照正常通行方式迅速离开隧道;

3)隧道入口处可变情报板显示“前方发生事故，隧道暂时封闭!”;

4)隧道群前方路段可变情报板显示“前方隧道群发生事故，请绕行!”;

5)广播系统开启，协助交通诱导;

6)隧道双洞照明灯具全部打开，提供充足照明。

3 结语

高速公路特长隧道由于空间狭小，环境条件差，极易发生火灾或事故，并且事故处理难度大。一旦发生火灾或事故，将给广大高速公路使用者和管理者造成较大的人身财产损失。应急联动预案作为高速公路监控系统的重要组成部分，在发生火灾或事故时，能及时有效采取相应措施，提高救援效率，减少损失。应急联动预案作为一项管理与技术相结合的产物，应在实践中不断完善和进步，在保障高速公路安全、高效、绿色运行过程中发挥更大的作用。

［1］ JTJ 026.1-1999，公路隧道通风照明设计规范［S］.

［2］ 宋 玺.谈高速公路隧道消防工程的施工安全［J］.安防科技，2011(10):27-29.

［3］ 耿春光.隧道通风控制系统［J］.山西交通科技，2005(4):41-42.

［4］ 陈劲风.长大隧道交通诱导与控制研究［D］.西安:长安大学，2002.