高速公路隧道机电设计研究

柯琼创

摘 要：改革开放以来，随着我国经济社会的发展，交通运输业作为重要的基础型产业发展十分迅速，遍布全国的高速公路网络已经成为连接中国的重要通道。在部分山区地形中，为了减少高速公路的长度，提高高速公路的建设和通行效率，隧道已经成为不可或缺的重要组成部分，发挥着重要的积极作用。为了保证隧道内的通行安全，通常配置有隧道综合机电系统对隧道内的情况进行实时监测，本文主要针对高速公路隧道机电系统的设计进行了分析与研究，并对其进行了简要的阐述。

关键词：高速公路；隧道；机电设计

1引言

近年来，随着我国综合国力的不断增强，对基础设施建设的投资也不断增多，高速公路作为国民经济发展的重要基础产业得到了先行发展。为了减少社会物流时间，提高社会物流效率，我国高速公路里程持续高速增长，已经形成了全国性的高速公路网络，实现了全国各地区的快速连接。在高速公路的建设过程中，有时需要穿过山地丘陵地区，为了提高高速公路的建设及通行效率，在绕行建设的经济性较差时就需要通过隧道穿行，隧道已经成为高速公路中的重要組成部分。

由于隧道内光照条件不好，通行空间较为狭小，空气质量也明显差于外部环境，容易诱发交通事故，而一旦发生交通事故将导致严重的交通堵塞，并且外部救援短时间内难以进行救助和交通疏导，直接影响高速公路的正常运行，因此设计配置高速公路隧道机电系统，保障隧道内良好的车辆通行环境，对隧道内的车辆通行情况进行实时监测十分必要。本文主要针对高速公路隧道机电设计进行了分析与研究，并对其进行了简要的阐述。

2高速公路隧道机电系统的设计

2.1隧道供配电系统

2.1.1隧道电源设计

为了保证隧道内的通行安全，需要确保24小时不间断的供电，因此隧道电源除了来自当地电网的10kV配电线路外，还配置有柴油发电机组作为备用电源。为了保证电源切换期间的不间断供电，一般隧道内还配置有EPS电源用于照明系统的供电以及UPS电源用于其他机电系统的供电。

2.1.2隧道配电方式设计

隧道照明系统与通风系统是隧道内电能消耗较大的两大机电系统。通风系统一般多使用射流风机，采用放射式的配电方式，并且为了便于风机动力配电箱的维护与检修，多采用双电源配电方式。照明系统不同于通风系统，需要根据隧道内的照明需求配置不同的回路，同时考虑到便于照明电源的维护与检修，通常将检修插座安装于照明配电箱中。

在隧道配电系统中，一般配电电缆多采用电缆沟敷设的方式，接近风机吊挂处时可以采用预埋管将电缆引至风机电机处。为了提高配电安全性，考虑到其放灾需求，一般隧道配电电缆多采用阻燃耐火电缆。

2.1.3隧道接地系统设计

为了保证隧道内机电系统的用电安全，所有不带电的金属外壳都需要进行可靠的接地处理，同时接地点做好相应的防腐处理。为了简化隧道内的接地操作，一般可以直接利用隧道工程中的各类扁钢、钢筋网、钢管等实现自然接地。对于隧道内电缆桥架、电缆沟支架与电缆沟底的接地网一般直接进行焊接处理，并做好防腐处理，保证其接地的可靠性。

2.2隧道照明系统

2.2.1隧道照明系统设置

隧道内光照条件明显差于外部环境，为了保证隧道内的行车安全，需要设计科学合理的照明系统保证隧道内的照明质量。同时考虑到隧道内外光照方式的不同，车辆在进入或离开隧道时司机可能需要较短的时间适应新的光照环境，这就容易导致交通事故的发生，因此在隧道光照系统设计时，要充分考虑到隧道内外的光照变化情况，根据外部光照情况及时调整隧道内的光照强度，同时在隧道入口及出口处可以设置光照强度渐变的光照方式，帮助车辆司机尽快适应新的光照环境，避免因为光照环境突变导致的交通事故。

基于这一考虑，一般在隧道照明系统中分别设置入口照明段，过渡照明段、中间照明段以及出口照明段等几个部分，根据隧道设计需要还有可能设置横洞照明以及紧急停车带照明等。具体隧道照明系统设置如下表所示：

2.2.2隧道照明控制系统设计

为了保证隧道内照明情况与外部环境亮度相适应，需要根据隧道外亮度变化情况以及交通流量情况实时调整隧道内的照明亮度，分级对入口段、过渡段、出口段的照明亮度进行调整。一般来说为了简化照明控制逻辑，可以将天气情况分为晴天、多云、阴天、严重阴天、夜间以及深夜六种不同等级进行控制，综合考虑天气预报信息以及隧道外部实时天气信息判断天气情况，并按照预设的控制逻辑调整隧道内的照明亮度

为了提高隧道内照明系统控制方式的灵活性，一般采用自动控制与手动控制及远程监控控制相结合的综合控制方式，通常情况下自动控制即可满足隧道的照明情况，但当自动控制出现偏差导致隧道内照明情况不满足车辆通行需求时，可以进一步通过就地手动控制或远程监控控制将照明亮度调整到位。

2.3隧道火灾监视系统

2.3.1隧道火灾报警系统

为了保证隧道内的通车安全，一般配置有火灾报警系统，通过分布式的火焰探测器、烟雾探测器等对隧道内的情况进行实时的监测。除此之外感温探测光缆一般也在隧道中得到应用，通常在隧道顶部连续布设，用于监测隧道内的温度变化情况，及时发现隧道内的异常情况。 为了进一步提高隧道火灾报警系统的灵活性与可靠性，一般还配置有手动报警装置，均匀分布在行车方向的右侧墙壁上，一旦火灾监测系统不能及时发现隧道内的火灾时，人们可以通过手动报警按钮及时向消防部门及时报告火灾的发生。

当火灾监视系统检测到火灾的发生时，立即向有关消防及其他部门发出告警，一方面通知消防部门及时前往火灾现场进行灭火，另一方面通知高速公路管理部门立即采取预案避免高速公路的拥堵，通过LED告示牌等方式及时向行驶车辆告知前方路况情况。

2.3.2隧道风机联动系统

当隧道火灾监视系统检测到火灾发生时，除了向外界有关部门及时通知现场火灾状况外，还要启动隧道风机联动系统，及时排出隧道内的烟气，保护隧道内人员的生命安全。风机联动系统在完成排烟任务的同时，却也给火灾的蔓延带来了新鲜的空气，这就要求风机联动系统的排烟速度需要根据现场火势情况及时进行调节。

2.4隧道路况监视及广播系统

2.4.1隧道路况监视系统

为了便于管理人员及时了解和掌握隧道内的路况情况以及车辆通行情况，一般需要在隧道内外布置相应的彩色摄像机用于对路况的监视。通常情况下，隧道进出口处各设置一台全天候自动变焦的彩色摄像机，用于对车辆进出隧道的情况进行监视，及时掌握隧道内的车辆拥堵情况；隧道内一般每个150米左右布置一台带有防护罩的固定彩色摄像机，顺着车行方向进行监视，同时考虑到隧道内的光照变化，摄像机需要具备自动光圈调节的功能，以适应光线强度的变化。隧道内外摄像机采集的隧道图像均通过监控站进行存储，进而向上层管理平台进行上传和显示。

2.4.2隧道广播系统

为了及时通知隧道内车辆相关路况情况，一般在隧道内配置有有线广播系统。当上级监控中心发出广播内容后，经由主控设备、隧道现场分发设备最终传输至隧道内的喇叭处进行广播，便于驾驶员及时了解高速公路路况。

3结束語

随着我国经济社会的不断发展，高速公路扮演着越来越重要的角色，其对我国国民经济的健康发展有着重要的积极作用。随着我国高速公路里程的不断增长，隧道已经成为高速公路中的重要组成部分，其对高速公路的安全运行意义重大。本文主要针对高速公路隧道中的机电设计进行了简要的分析与阐述，相信随着相关技术的不断完善，高速公路隧道的安全性必将得到进一步的提升。

参考文献

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