公路隧道机电设施养护现状分析与展望

李曰理

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)

0 引 言

在交通强国、智慧公路、车路协同等宏观政策不断提出的背景下，公路隧道机电设施正在扮演着越来越重要的角色，机电设施的运行状况会随着运营年限的增长而逐渐恶化，此时就需要维保人员的科学养护和精准施策。笔者多年来一直从事公路机电设施的设计检测等建设及养护方面的工作，随着隧道洞内外机电设施逐渐增多，运行精细化程度的逐步提升，机电设施的维护养护工作也变得颇受重视，其未来的养护之路仍然任重而道远。

1 国内公路隧道机电设施的养护类规范尚不健全

1.1 机电设施养护规范指导性不强

目前公路隧道机电养护改造中，暴露出来的问题参差不齐，主要是设备侵界问题、设施利旧问题、兼容性问题等，亟需规范予以指导明确。

1.2 机电设施养护评价方法难执行

《公路隧道养护技术规范》中规定的评价方法核心是基于隧道机电设备的完好率。完好率是对隧道机电设备周期运行过程中设备运行状态的客观评估，适用于设备故障特征非常明确且运营管理单位已建立设备故障台数和故障天数的统计报表的情形。这种方法的主要问题在于现阶段基层管养能力不支持，目前全国隧道机电设施管养尚处在初级阶段，人力、物力、财力均难以支撑深度养护，且一线管养人员大多缺乏对机电系统的深刻认知，直接导致现阶段很难得到完整的完好率数据。

2 公路隧道机电设施检测技术存在短板

2.1 断电检测执行难度高

供配电系统的故障检测及预防性养护，往往需要断电检测。怎样逐步实现由停电例行试验向不停电检测的转变，以设备状态评价为基础，以带电检测、在线监测和专业巡检为主要方式，推广应用带电检测和在线监测新技术，增加带电检测次数，加装在线监测装置，动态评价设备状态，将检修重点转移到对设备状态的检测、分析和预控上来，实时掌握设备状态，大幅减少过修、失修情况，提高设备可靠性。

2.2 供电电缆断电检测复杂度高

隧道内供电电缆由于前期施工工艺问题，加之隧道内环境较为恶劣，电缆老化速度快，所以故障频发。在对供电电缆进行故障定位检测过程中，往往很难精确找到故障点，甚至需要逐个翻开电缆沟盖板或桥架线槽，耗费巨大的人力财力，且容易产生安全隐患。因为隧道内供电电缆一般有较多分接头，市面上绝大多数电缆故障测试仪器及技术均不能对其适用，无法真正找到接触不良、短路或者断开的位置。

2.3 机电系统性联动检测内容少

高速公路隧道机电设施是完整的系统，在检测机电设施时要做到完全覆盖，应把各个子系统视为整体实施技术状况的评估，目前对隧道机电设施的整体状况检测尚无具体有效的指导规范及操作方法。

3 公路隧道机电设施养护维修技术探索

3.1 供配电设施

供配电设施的改造主要进步方面，集中在模块化和集成化方面。如配电柜体结构逐步由原来焊接式向组装式、固定式向抽屉式过渡。骨架的各个部件向标准化、模块化发展，各部件均有模数化安装孔，组装灵活、方便，可以提前做部件库存，也便于养护维修。配电设备的智能化及集中控制方面，体现在原来的机械式表被带有通讯、控制的功能的电子仪表取代，信息本地化向信息远程化转变，节省了大量的劳动力及材料，提高了供电和用电的可靠性。

3.2 照明设施

对于隧道路面亮度、路面亮度总均匀度、路面中线亮度纵向均匀度指标不能达到技术要求的可采用清洁灯具、清洗隧道侧壁；调整灯具角度；更换光源或灯具；侧墙敷设反光材料(包括装饰板、瓷砖、高反光系数涂料等)；增设灯具等措施。随着LED灯具的逐年进步和成熟，传统的钠灯、荧光灯、无极灯等在被广泛替代，其经济价值在行业内形成共识。目前较多隧道采用智能照明控制系统，使照明系统工作在全自动状态，系统按预先设定的照明模式进行工作，这些照明模式会按预先设定的时间相互自动地进行切换；能对控制区域内的灯具进行智能调光，当隧道外光照较强时，照度自动调暗，反之调亮，从而能够充分利用自然光实现节能；可调光灯具能够适当降低灯具工作电压，延长灯具寿命。一些隧道洞内设置的多色温灯具，将控制更加精准化。

3.3 隧道火灾报警设施

火灾预警系统设备迭代、品类多样，但因为隧道内环境恶劣，使用场景不同于室内，弱电系统的故障累计造成高误报率的窘境，目前普遍存在报警设施应用满意度较低的问题。目前应用效果较好的图像型火灾探测器，规避了传统的点式或线形火灾探测器的不足，二次验证机制提高了设备的可靠性。它采用的智能化相机技术，进行成像型的探测，利用了空间和时间分辨率的探测能力，可以从不同角度进行火焰的分析，具有非接触式的探测特点，不受空间的高度、温度、易爆、有毒环境的影响，迅速的识别火焰，并产生火情报警，支持现场录像取证，是集防火、防盗、监控三位—体的性价比高的产品。

3.4 隧道综合监控平台

近十年来，我国对公路隧道运营安全方面的要求不断加强，为克服早期总控平台的不足，通过不断实践、探索、研发，该类平台已逐步向系统集成化、应急体系化、养护智能化等方面发展。随着新技术的发展，业内涌现的综合管控与决策指挥平台，在部分省份应用效果较好。随着通讯技术、运算技术的提升，目前AR、VR技术开始向公路隧道行业涌现，应用成功的有高分显示、综合展示、三维演示、无线控制等。隧道机电综合管控平台依托物联网技术和隧道应急预案管理经验，实现各类机电系统的互联互通。

图2 隧道综合监控平台示意图

4 公路隧道机电设施检测技术探索

机电设施本身的特点就是在正常使用一定年限后，会出现性能明显下降或不稳定现象，由于公路隧道机电系统设备多数在外场不间断运行，加之隧道较其他公路界面环境更加恶劣，更易导致机电系统硬件设备老化、性能下降，因此对隧道机电设备运行情况应合理地做出科学评价，才能保证隧道机电设备的正常工作能力。对隧道机电设备进行运营检测可以了解机电设施的运行状况，通过采取维护保养措施，更好地保障隧道的行车安全与道路畅通。

4.1 照明快速检测技术

隧道照明设施可以让驾驶员更好地观察隧道内路面状况，改善视觉感受减轻疲劳，对隧道的安全运营有着重要作用。隧道内一旦发生交通事故，其严重程度往往高于普通路段，因此隧道照明设施的良好运行至关重要。隧道路面亮度作为判断隧道照明情况优劣的主要指标，目前其检测方法一般为照度测试换算法。

这种方法存在较多的缺点，主要有：需要对隧道进行封闭交通，影响行车及经济效益，人工测量时间长，安全风险大；人工测量耗费精力体力，心理压力大，人体阴影易遮挡照度计，影响测量准确性；照明段落只能进行区域抽样检测，无法对洞内路面进行全覆盖检测，测量结果不全面；将照度值转换为亮度值所依赖的经验换算系数，在不同路面条件下并不相同，而计算时一般采用定值，导致测量值与隧道实际照明情况存在较大误差。

4.2 智能化检测评定技术

公路隧道机电设施养护检测数据采集阶段的主要任务是大量检测数据的采集和整理，在此过程中需要耗费较多的人力物力。然而行业内并未推出一款操作性强、通用性高的自动化记录软件，同时也无法真正完善隧道机电设施养护检测数据库系统，难以进行历年设施状况的前后对比。目前一些机构开发了现场记录系统，关联运营检测数据库系统，可以随时进行数据查询和数据调用，方便分类、储存与整理，并在此基础上建立完善公路隧道机电设施养护信息综合发布平台，信息可以做到实时更新，给养护管理工作创造了条件。

5 公路隧道机电设施改造注意事项

公路隧道机电设施自身和相关专业的关联性较强，因此对公路隧道机电设施进行集中性改造时，与主体或相关专业改造统筹规划，机电系统内部应综合指挥、相互协调。如隧道照明改造要结合隧道路面“白改黑”规划进行，外场机电设备更换时同步进行控制系统升级。

机电改造后的系统要充分考虑与现有系统、远期设施的衔接，可以顺利融合接入和升级扩展。从全生命周期角度着手，结合机电设施的“同周期、同寿命”特性，结合交通维护、自身养护力量等因素，对设备维修更换、系统升级改造等多种方案进行比选，综合判断工程的经济性。

6 结束语

综上所述，目前公路隧道机电设施的养护工作目前存在一些困难和不足，但同时从业者们也在从多方面、多渠道地献计献策，只为了共同做好日常养护工作。未来的智慧交通离不开公路隧道机电设施的支持，让我们脚踏实地钻研实用技术并应用于实际工作中，为交通强国贡献自己的力量。