公路隧道机电系统运行风险实时评估新技术

励晓华

（上海兆亿隧桥养护管理有限公司，上海 201913）

1 公路隧道机电系统运行风险实时评估模型

根据公路隧道机电系统中的信息流传输方式及特征，将公路隧道机电系统设备的功能拓扑结构分为4类，图1所示。

图1 公路隧道机电系统使用功能拓扑结构

1.1 顺序拓扑结构

根据图1中（a）部分内容可知，利用设备1将采集到的隧道内相关系统运行信息，通过数据光端机等设备，上传给数据传输系统2，并由系统2继续将数据上传给具有隧道监控能力的监控中心的数据处理系统3，系统3对数据信息内容进行分析，并根据分析结果生成相应的指令或策略，再经由传输系统2传输给控制系统4，使4能够充分掌握隧道机电运行状况的同时，达到系统的设计目的。

1.2 继承拓扑第1种结构

根据图1中（b）部分内容可知，隧道内的多台设备（C1，C2，…Cn），可将自身收集到的信息内容利用设备1传输到以以太网为建立基础的传输接收平台2，经由平台2将所有数据传输到隧道监管中心内部的信息数据处理系统3，系统3通过对接收信息数据的分析与评估，生成相应的指令与策略，并再次经由平台2传输到信息控制系统4，从而达到系统设计的目的。

1.3 集成拓扑第2种结构

根据图1中（c）部分内容可知，隧道内的设备采集系统1将采集到的机电运行数据及时通过光端机传输到以以太网为建立基础的数据传输平台2，数据经由平台2直接传输至隧道监控中心的信息数据处理系统3，该系统在接收数据后通过迅速判断分析，并生成相应的指令与策略，在此经由传输平台2至信息控制系统4，最终由系统4向不同设备（E1,E2,…En）发布指令，达到系统的设计目的。

1.4 集成拓扑第3种结构

根据图1中（d）部分的内容可知，隧道内的多台设备（C1，C2，…Cn）可将自身收集到的机电运行数据信息内容利用设备1传输到以以太网为建立基础的数据传输平台2，数据经由平台2直接传输至隧道监控中心中的信息数据处理系统3，该系统在接收数据后，通过迅速的判断分析，并生成相应的指令与策略，在此经由传输平台2至信息控制系统4，最终由系统4向不同设备（E1,E2,…En）发布指令，达到系统的设计目的。

由于我国公路种类较多，公路隧道面积、深度等均存在不同。而在针对不同隧道机电运行系统进行评估时，可通过对上述拓扑结构的分析，选择较为实用的拓扑结构，运用到相应设备的节点中，通过直接得出该隧道内整体机电系统应用功能的影响权重，进而实现对该隧道内机电运行系统的实时评估。

2 公路隧道机电系统运行风险模型

根据公路隧道机电系统的运行特征，关键机电系统设备的运行状态通常可上传至隧道监控中心，因此隧道机电系统设备的运行状态可实时获得。此外，对应隧道机电系统的每个使用功能，各设备对于该使用功能的影响关系，可以根据其对应的功能拓扑关系计算得出。为此，将公路隧道机电系统各使用功能的实时运行状态，表示为隧道机电系统各机电设施运行状态与该设施在对应使用功能拓扑关系中权重的乘积。

通过对图1中机电系统设备的拓扑结构的研究与分析可知，利用不同的数据传输拓扑结构进行传输，能够得到的权重也存在差异，而为了进一步确定各类公路隧道机电系统运行风险评估值的适应方式，隧道监控部门应当将公路隧道机电系统运行的实时风险，表征为隧道机电系统各使用功能实时运行状态与其对系统运行影响权重的乘积与该机电系统设计功能的比值，即该公路隧道机电系统的使用功能损失率，如下式所示：

式中：R为公路隧道机电系统的实时运行风险评估值；si为公路隧道机电系统使用功能的实时运行状态；wi为该机电系统使用功能对整个系统运行的影响权重。根据式（1）计算得出的公路隧道机电系统实时运行风险评估值，并根据评估值的大小与风险程度进行比对，将公路隧道机电系统运行风险评估的结果分为高、较高、中和低4级，具体见表1。

表1 公路隧道机电系统运行风险评估结果分级

通过以上分析可知，对公路隧道机电系统运行风险情况进行具体的实时评估时，应当利用相应拓扑结构模型，对隧道内机电系统的运行状况及相关数据上传至交通部门安全系统，通过对上传回来的数据进行分析，最后依照传输方式对该隧道内整体机电系统运行的影响权重进行评估，最后使用上式（1），最终得出机电系统运行状态的实时评估数值，对其风险进行最终确认。

3 公路隧道机电系统运行风险实时评估系统

第一，数据输入模块。首先应当结合交通部门内部系统以及公路隧道机电系统的设计内容等实际情况进行分析，通过利用公路隧道监控中心数据库的共享特点，及时将公路隧道机电系统中各设备的运行数据，上传至隧道监控中心内部计算机终端的数据库中，完成对数据的采集与分析。

第二，系统建模模块。针对上述提出的风险实时评估模型，对相关系统进行建模，结合被评估隧道的机电系统组成，梳理其功能及数据传输流程、拓扑结构，建立各类评估模型。

此外，利用风险实时评估系统与评估输出系统，计算最终的风险评估值，并传输至计算机终端进行展示，根据数值对应的等级提出相关建议。系统评估流程如图2所示。

图2 公路隧道机电系统运行风险实时评估流程

4 结语

通过以上分析可知，由于我国公路隧道机电系统在运行中，会受到部分干扰因素的影响而产生问题，通过建立相关的机电系统运行风险模型和实施评估模型，能够利用智能计算机系统，对隧道内机电系统的运行数据等进行实时分析，通过实施评估，最终将评估结果按照4种等级划分，能够直观的将评估值显示出来，而隧道监管中心则能够及时对机电系统做出相应调整，进一步为提升隧道的服务质量提供有利条件，达到提高隧道安全、提高公路质量的目的。