高速公路隧道机电设施检测技术要点与控制措施

石静文 石 磊

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安全一直以来都是交通运输行业的一个重点关注问题，特别是高速公路隧道段更是要对安全问题高度重视，由于隧道环境比较封闭，其中存在大量的机电设施，要求相关工作人员做好这些设施的日常维护保养工作，避免因为机电设施故障问题而影响隧道运行安全。检修人员应定期评估设施的运行状态，采取必要的维护保养措施，优化机电设施运行状态，确保高速公路隧道段运输的平稳性和安全性。

1 高速公路隧道机电设施分类

1.1 隧道通风设备

高速公路隧道中由于车辆的不断行驶会产生大量的尾气和粉尘，这些污染气体如果不能及时排净会对隧道当中各类设施及过往人员的身体健康造成严重的不良影响。这就需要在隧道中安装一定的通风设备，以促使隧道内部空气的流通，减少汽车尾气污染。为了保证新风供给的稳定性，通常情况下会在新风机组进风口部位配置一个电动密封阀，在机组没有开启之前，该电动阀处于关闭状态。与此同时还需在循环机组新风支管道上配设一个电动双位机械式定风量阀，该阀会在其所属新风系统运行期间打开到最大新风量状态，同时送风机变频至实际所需风量，排风机启动，整个系统处于良好的运行状态。待定风量阀所属系统停止运行后，该阀就会操持在正压所需风量值位置，保证隧道内的正常通风量[1]。

1.2 隧道照明设施

高速公路隧道受地形和构造等因素的影响，无法接收正常的日照，特别是超长隧道和特长隧道，可以说几乎处于无自然光照状态。为了保证车辆行驶的安全性，必须为其配置相应的照明设施，以缓解驾驶员进入和驶出隧道的黑白洞效应。照明设施的布设需充分结合隧道内部空间结构进行科学设置，隧道照明系统一般可以分为引道照明、人横洞照明、隧道主洞照明和应急照明几大类，其中主洞照明设备发挥着十分关键的作用，应尽量避免其出现停机问题。

1.3 隧道监控设备

高速公路车辆行驶速度快，所以为了降低交通事故发生率，必须能够实时掌控道路实际运行状况，尤其是隧道段交通情况，同时监控系统也可以为后期责任判断提供可靠真实的依据。现如今高速公路隧道监控系统涵盖范围越来越大，包括通风、照明及消防预警系统等。

2 高速公路隧道机电设施故障特点

相关机电设施的良好运行为高速公路隧道交通的平稳运行提供了可靠的保障，但由于设备自身、人为因素及自然环境等诸多因素的影响，高速公路隧道机电设备运行中经常会出现各种各样的故障，下面就针对几种常见故障特点进行分析。

2.1 设备故障原因难以确定

以隧道监控机电设备为例，该类机电监控设备精密度往往比较高，多由单片机和传感器通信设备等零部件所组成，加之高速公路隧道环境复杂，所以当机电设备发生故障的时候，针对诱发故障的原因查明工作难度相对比较大。

2.2 故障检测困难

就我国目前情况来看，高速公路隧道机电设施更新换代速度比较快，但设备故障检测技术和设备却发展比较缓慢，跟不上设备更新换代的节奏，甚至部分设备刚刚升级完成就被淘汰，加大了设备故障检修难度，而且还会因为检测技术和设备不够先进无法准确判断出设备故障具体位置和情况[2]。

2.3 故障维修措施较为落后

随着科学技术的不断发展，现如今高速公路隧道机电设备构造越来越精密，功能越来越强大，但对于设备的故障检修方式多采取简单粗暴的更换零件措施，这样的处理方式不仅没有从根本上解决机电设备故障，而且还缩短了设备使用寿命，增加了在机电设施方面的成本投入。

3 高速公路隧道机电设施重点检测技术要点

3.1 高速公路隧道机电通风设施的检测技术要点

高速公路隧道中通风设施的稳定运行需要对其定期实施必要的检测，可以采取绝缘电阻控制检测技术，也可以通过合理控制不同运行状态下相同测量单位位置的机电设施电压值等方式。通过检测隧道通风机电设施中的气体单元，进一步明确设施中气体单元设备控制的输出范围，从而将隧道内气体的安全性和可见度控制在一个合理的范围之内。该操作对检测技术人员的专业水平要求比较高，以实现对通风设施的协调处理，保证隧道通风设施始终处于良好的运行状态。

3.2 高速公路隧道机电照明设施的检测技术要点

高速公路隧道内不同的照明设施体现出不同的功用，所以也需要采取不同的检测技术和管控措施。通常情况下可以借助电缆绝缘技术对隧道照明设施的回路电流实施检测，同时结合实际情况选用恰当的电阻单元实施对整体隧道照明系统的测试[3]。具体操作过程中，检修人员可以参照不同回路电流中的数据状态，结合高速公路隧道照明设施相关规定和要求，利用透明控制技术对不同接口的内容实施检测，以实现对实际所需单元数值的有效控制。

3.3 高速公路隧道机电监控设施的检测技术要点

针对高速公路隧道机电监控设施的检测，最为重要的一项内容就是主控结构回路单元的检测与控制，借助相关检测技术和方法对监控设施主控结构回路单元的图像信息实施检测，促使其功能的有效发挥，同时实现科学有效的对比与评估。隧道监控设施硬件单元控制信息的设计与操作都离不开主控结构单元的支持，即使各硬件单元结构控制功能各不相同，对于监控设备的故障检测也需要依据系统采集的监控信息，通过对比分析隧道现场采集的数据信息，进一步完善监控设施各单元控制。

4 高速公路隧道机电设施检测控制措施

机电设施的稳定运行对于高速公路隧道功能的正常发挥具有十分重要的意义，但机电设施的运行会受到诸多方面因素的影响，加之隧道机电设施自身特征独特，为了保证其能够安全平稳运行，就需要制定一系列相应的管理和维护控制措施[4]。考虑隧道机电设施运行过程投入成本比较高，在制定管理维护控制措施的之后，应尽量保证人力物力等各项资源的充足性，为设备功效的正常发挥奠定基础保障。

4.1 对高速公路隧道机电设施整体状况的检测

高速公路隧道机电设施属于一个完整的系统，所以要求检测工作也要做到全面覆盖，实际检测过程中，工作人员应将各类机电设施看作一个统一的整体进行故障检测和设备性能评估。其中最为关键的一点就是各机电设施之间的联动状态，当出现紧急情况的时候可以通过机电设备实施联动控制，检测的时候就可以通过有效的模拟，分析隧道机电设施系统各子系统可能出现的紧急状况，进一步实施检测，对整个机电设施系统运行状态做出准确的判断[5]。这就要求隧道监控设施能够实时准确反映出现场的实际交通运行状况，及时发布隧道内部出现的交通事故信息，第一时间对其他车辆提出警示，同时借助交通信号灯对拥堵车辆进行快速有序疏散。环境检测设施能够迅速采集和检测隧道内部的风速和风向，通过和正常规定参考数值的对比分析，确定相应的控制措施。无论何时都要保证高速公路隧道内部紧急电话处于正常使用状态，保证被困隧道内的人员能够和外界及时取得联系，并保证隧道内的火灾探测器能够准确检测出隧道内的温度和烟雾状况，只有保证整个机电设施系统的相互协同运作，才能为高速公路隧道车辆提供一个安全可靠的运行环境。

4.2 高速公路隧道机电设施的预防性检验

预防性检测技术的融入，其主要目的是能够及早发现高速公路隧道机电设施一些潜在的隐患和问题，事先做好相应的防范对策，避免故障影响范围进一步扩大，造成不必要的损失。预防性检测具体执行过程中，首先要选定检测目标，然后结合实际情况制定合理的检测方案，检测中如果发现设备存在故障，应组织工作人员立即实施维修和调试，直至机电设施性能满足技术规定要求。

4.3 远程控制系统养护检测

远程控制系统养护检测在高速公路隧道机电设施中的应用主要体现在通风系统和照明系统当中，基于系统构架可以将隧道机电设施远程控制系统分成上位机和下位机两种，上位机即中央计算机，应用中多架设在监控中心，其主要作用是实现对隧道机电设施运行状况的远程监测与控制；下位机即可编程控制器，主要是针对隧道机电设施通信、数据传输和逻辑的控制。远程控制系统实际应用中，其实就是监控中心通过中央计算机给可编程控制器发送指令，之后隧道机电设施作出响应，最终实现对机电设施的远程控制。对于该控制系统的检测和维护保养，主要包括数据是否达标和功能是否正常两个方面，根据检测结果评定远程控制系统运行状态是否良好，进一步制定最为科学合理的养护方案。

4.4 实行风险分级管控措施

众所周知，高速公路隧道实施封道施工存在较大的难度，针对隧道机电设施故障的检测和风险评估，我们可以对其实行风险分级管控，即一级风险管控、二级风险管控和三级风险管控。一级风险即特重大风险，比如：车道指示设施故障、供配电故障和消防设施故障等一些会严重威胁隧道行车安全的机电设施故障，此类故障往往会使隧道应急抢险功能完全丧失，所以要求检修人员和相关养护单位在2h以内作出响应，并在4h以内赶到现场做出响应的处理。二级风险主要包括卷帘门远程控制失效、部分区域监控失效，此类故障所造成的不良影响程度稍弱一些，可能会使隧道应急抢险功能部分丧失，恶化行车环境，要求检修人员和养护单位8h内作出响应，24h内对故障进行排除处理。三级风险危害相对比较小，包括环境监测设备故障无法收集隧道环境数据、少数灯具故障（不影响隧道正常照明）等，要求检修人员和养护单位12h内作出响应，48h内对故障作出处理。对高速公路隧道机电设施采取风险分级管控措施，主要是因为机电设施故障体现出较强的偶发性特征[6]，采取这样的管控方式可以在保证隧道机电设施故障快速恢复的同时，最大限度减轻养护工作人员的工作量，使有限的养护力量发挥最大的价值。

4.5 以激励手段加强日常巡检力度

高速公路隧道环境通常比较恶劣，而且各类机电设施还需要全天候工作，所以日常运行中难免会出现一定的故障，而机电设施一旦出现问题会对隧道交通安全造成严重的影响，这就要求我们加强隧道机电设施日常的巡检养护工作，提升隧道机电设施系统整体运行的稳定性，同时也为高速公路的通常运行和安全提供基础保障。由于高速公路隧道机电设施种类繁多，检修周期不统一，分布比较疏散，所以日常巡检工作量比较大，基于此，我们可以采取三级巡检模式：监控中心按日巡检、养护单位月度巡检、机电部门月度抽检，这一巡检方式的提出和应用，不仅强化了各管理部门之间的相互监督作用，同时还有效避免了因为责任心不强而导致设备维护不及时和巡检不到位现象的发生，最大程度规避了单一化模式下无法保证巡检的全面性和完整性，真正实现了对隧道机电设施故障的及时发现和快速处理，缩短了故障排除时间，降低了设施故障发生率。除此之外，养护单位还可以结合实际情况完善奖惩制度，通过物质或者精神奖励刺激工作人员的积极性和热情，实行保洁养护定量包干，在规定时间内定量完成保洁任务，保障了保洁养护质量，提高了机电设施运行安全等级。

4.6 延伸机电管养智能化趋势

随着时代的发展，特别是互联网时代的带来和5G技术的普及，在高速公路隧道机电设施检测与控制工作中融入现代化物联网技术已经成为了一种必然发展趋势。具体需要从以下四个方面进行考虑：

（1）系统结构方面。隧道机电设施系统的控制应逐步从集中式控制向着现场自动化控制迈进，从多级控制向扁平化方向发展，借助于现代化物联网技术和互联网平台，实现信息和数据的及时共享与调控，更好地保证机电设施系统维护保养工作的便捷性和可靠性。

（2）系统设备方面。不断提高隧道机电设施检测设备的智能化水平，积极引进智能检测仪表（智能摄像头、遥控器、遥测等），研发5G通讯和控制产品，利用这些智能化仪器可以快速获取更加准确的隧道通风和交通运行情况，即使设备发生故障，利用智能手机等便携式设备就可以实现对其的远程控制。

（3）系统功能方面。实现应急预案一键联动，包括信号灯自动疏导、照明灯自动打开、视频自动切换、防火卷帘门自动开闭、情报板信息发布、风机自动运转等。系统会充分结合事故发生区域采取最为科学合理的应急预案。

（4）可靠性方面。监控计算机或者其他任一控制点的失效都不会影响正常智能节点对现场设施的有效控制。

5 结束语

总而言之，想要保证高速公路隧道的行车安全，就必须加强对隧道机电设施的检测和养护控制，在检测工作中融入更多的现代化先进技术和设备，不断提高养护人员的专业技能，保证隧道机电设施检测和养护管理质量，提升机电系统运行效率，增强系统对于各类突发事件的处理能力，有利于降低故障率，保证隧道畅通，保障人们的生命财产安全。