城市隧道运营交通安全技术方案研究

周铸

深圳市粤通建设工程有限公司 广东 深圳 518112

引言

城市隧道建设数量随着城市建设规模的发展而不断攀升，具有介质复杂多变和不可预见风险多等特点，加大其运营期间的安全风险。因此，加强对城市隧道运营交通安全技术方案的优化对提高隧道运营管理有着重要的作用。基于此，下文主要结合自身工程实践经验，借助现代先进理论研究文献，从安全管理的角度，探索城市隧道运营期的安全管理策略与技术方案。

1 城市隧道运营安全风险分类

为了更加精准进行城市隧道运营安全管理技术方案优化，下面首先根据我国城市隧道相关安全规范标准，从应急逃生救援系统、交通安全设施、监控系统、隧道路面、运营管理等方面对城市隧道运营安全风险进行具体分类分析。

1.1 隧道交通安全设施

主要从隧道交通标志、隧道交通标线、隧道交通护栏及防撞设施、隧道交通诱导设施4个方面进行安全风险的分析。首先，在城市隧道交通标志上，从标志位置设置是否合理、版面是否破损、版面光度性能是否符合规范要求、信息是否缺失等方面分析落实是否存在安全风险。其次，在城市隧道交通标线上，从光度性、磨损和标线施划合理等方面进行风险点的分析。再次，在隧道交通护栏及防撞设施上，从隧道入口前护栏与洞壁搭接过渡规范性、反光防撞桶和护栏设置的牢固性等方面分析是否存在安全风险。最后在隧道交通诱导设施上，从设置的规范性、标记的完好性、是否脱落等方面分析是否存在安全风险。

1.2 照明系统

照明系统作为城市隧道运营期间影响隧道安全的重要一部分，主要包括隧道照明和隧道洞外路灯。其中隧道照明需要从控制系统、灯具的照度、设备线路、防水性等方面对其存在的安全风险进行分析。隧道洞外路灯则可以从外观、亮度、线路方面进行安全风险的分析。

1.3 交通监控系统

主要从隧道可变标志、隧道各类检测器和隧道监控系统三方面分析期存在的运营风险。首先，在隧道可变标志上，可以结合驾驶员安全驾驶视认需求进行交通信号灯、可变信息等隧道可变标志的位置、数量和完好性的安全确定。其次，在隧道各类检测器上，结合监视隧道的交通运行状况的需求对监控设施进行安全性分析[1]。最后，在隧道监控系统上，从设备完好性、设备线缆完好性、视频切换、控制正常性、软件安装及参数设置正确性、防灾控制的联动正常性、使用功能验证及测试完善性等几方面进行安全分析。

1.4 通风系统

通风系统作为城市隧道运营安全的重要一环，主要从风机外观检查、风机运转是否存在、隧道通风设施设置是否符合驾驶的舒适性要求、通风系统设备安装的可靠性、测试功能的完善性等几个方面进行期安全风险分析。

1.5 应急逃生救援系统

应急逃生救援系统包括的内容较多，主要可从火灾报警器联动功能正常性、紧急电话和广播等设施设置的合理性、消火栓喷水射程检测、火灾报警设施设置的有效性、火灾探测器报警设施与紧急呼叫设施正常性、相关指示标志设置的合理性、水泵和电机运转是正常性、隧道火灾报警器音量检测、电光标志显示功能正常性、隧道消防设施设置位置的规范性等。

1.6 城市隧道路面条件

为了确定行车安全，需要对隧道路面性能进行检测，确保其不存在拱起、沉陷、错台、积水、结冰、开裂、溜滑、有碎落物等安全问题。

1.7 隧道运行管理

由于隧道地理构造的特殊性，其救援难度较大，需要提升隧道安全运行管理和应急处置能力，以确保更快更好处理安全管理。隧道运行安全分析可以从隧道运行管理规章制度合理性、应急预案处理的合理性、各运行管理机构分工合理性和相关制度措施的落实情况等。

2 城市隧道运营交通安全技术方案

为了提高城市隧道运营交通安全技术方案的有效性，基于以上安全风险分离，下面主要结合具体隧道案例，对其存在运营交通安全问题，提出隧道智慧运营安全管控技术方案优化。

2.1 工程概况

某隧道内主要设置交通控制设施（含隧道监控系统传输网络系统）、火灾报警系统（手动报警按钮、火灾自动检测、声光报警设施）、通风照明控制子系统（照度检测仪、通风控制器、照明控制设施、照度检测仪）、电力监控子系统及视频监控子系统、紧急电话子系统（洞内和洞外紧急电话）、有线广播子系统（隧道洞外和洞内广播号角等）等。

本隧道内设备运行状况良好，业主、交警巡查密度较高，结合以往交通运营状况调查，本隧道总体运行平稳，截至目前，未发生较大事故和严重堵车现象。但结合调查分析，由于本隧道附属系统较为庞大，整体控制方案较为复杂，但在具体的功能应用上分析，系统的功能不足，整体效能低下[2]。同时交通运营管理与建设相对独立割裂，导致系统设计目标与隧道的交通运营功能不够完善。另外，隧道机电设施虽然普遍存在安全报警联动，但交通运营控制与照明的关联性与互动性不足、诱导信息发布和信息检测不同步等问题。

目前，随着该隧道车流量的加大，运营压力逐渐增大，下面主要从运营角度出发，结合隧道实际运营交通现在，提出隧道智慧运营安全管控技术方案，充分体现技术与运营管理的深度融合，提高隧道运营安全。

2.2 隧道智慧运营安全管控技术方案思路

隧道智慧运营安全管控技术方案主要从运营角度出发，基于人工智能、大数据和交通工程等多学科技术融合，借助数字孪生、全时空坐标映射技术和深度学习高清视频分析等技术，构建实时数字孪生系统，能自动识别监控图像中的车辆目标，并实时感知、采集、分析和记录车辆的情况，并在孪生模型中进行具体真实的展示，为相关人员做应急处置决策提供重要的技术支持。

2.3 隧道智慧运营安全管控技术方案优化内容

在本隧道智慧运营安全管控技术方案过程中，主要结合隧道运营现存问题，对其运行管控系统进行技术创新优化，打造由感知层、服务器集群和显示系统构成的智慧隧道数字孪生运行管控系统[3]。其中感知层主要包括隧道内摄像机、洞口摄像机、洞口高清卡口、隧道内机电设施等，通过借助高清视频传感器，实现全天候的隧道交通视频图像采集和上传。同时洞口高清卡口的设计，能实时识别进入隧道的车辆的车牌，方便后头软件的对比分析，提高隧道安全运营响应效率。

为了更好对隧道运营、环境和管理状态进行监测和管理，通过数字孪生与隧道内机电设施的状态、控制和运营管理信息相关结合，打造隧道运行、控制、应急一张图。

在服务器集群的数据层的技术优化上，借助深度学习等技术，同时采用CPU、GPU并行运算架构，实现对交通违法信息的实时预警和记录；另外通过实现AI人工智能算法与其他传感器数据的融合，实现了数字镜像的创建和输出。

在服务器集群的应用层技术优化上，打造集采集、数据库、WEB应用、交通数字孪生展示等多功能的系统。通过使用采集服务器对各种传感器数据进行采集和记录调度；通过借助数据库服务器有效分析各传感器数据；通过借助WEB应用服务器，打造交通数字镜像系统，实现对各业务功能支持模块的部署。

2.4 隧道智慧运营安全管控技术方案与系统优化功能

隧道智慧运营安全管控技术优化主要实现虚拟数字空间中对现实交通系统进行仿真重建，具备数字孪生平台、交通态势监测、跨境头追踪和行车轨迹分析、交通感知、事件检测、运维管理孪生、通风照明系统孪生、火灾手报孪生、消防系统孪生、交通信号管控、风速风向采集、—氧化碳及能见度采集等功能。其中数字孪生平台可将车辆运行相关信息进行融合，并进行实景建模融合展示，为交通指挥决策提供可靠技术支持；交通态势监测功能能实时获取隧道内行驶的车辆等目标，实时反映隧道交通状况；跨境头追踪和行车轨迹分析功能通过信息感知和系统抓拍，自动生成车轨迹；交通感知功能可实时接收系统报警数据和视频信息，同时借助数字孪生界面进行可视化展示，方便对交通异常时间的查询和浏览；运营管理孪生功能通过对接隧道综合监控等平台，能及时采集和监测各系统异常报警情况，实现对设备故障的智能分析，提高隧道运营管理水平；通风照明系统孪生主要通过借助过PL等智能控制器自动采集风机风速等信息，并能结合隧道交通状况自动调控通风照明设施运行状况；火灾手报孪生功能主要结合相关类型传感器实现对火灾情况的智能检测、分析和可视化展示[4]。

3 城市隧道运营安全技术发展趋势分析

建立和提高城市隧道运营技术和管理水平是我国城市隧道运营安全供给侧改革的发展趋势，相关从业人员选聘结合隧道运营安全技术标准体系，进行创新、高效的隧道安全技术改进。具体可通过建立健全运营安全技术标准体系和建立常态化的隧道安全评价机制、制定专业化的隧道设施运行手册或指南、应用创新技术以提升隧道运营安全和建立高效的应急救援机制等措施进行落实。

在应用创新技术上，可借助新一轮科技革命的发展，以物联网技术、云计算、人工智能、大数据挖掘等信息技术集成应用于交通系统，有利于提升运营安全。构建和应用城市隧道大数据，可从不同维度观察分析数据，并加以应用，实施有效的安全管理，制定运营安全计划和成效监测、实施结构灾害监测与预测、以更全面的方式识别交通事故风险类型和位置、预防未来风险等，建立基于数据驱动的公路隧道多维度风险预警及管控体系。应用物联网技术实施隧道设施的自动化监测，实现隧道异常情况自动检测和报警，采用GIS可视化和集中监控技术对隧道异常情况实施预警等[5]。以提高安全为目标，云计算、物联网、大数据等创新技术、装备与城市隧道运营的深度融合，可构建形成具备感知、通信、计算、应用能力的“智慧隧道”，支撑隧道安全运营。

建立高效的应急救援机制。建立运转高效的应急联动机制，例如整合危险品运输企业GPS监控平台、交通运行监控系统、公安交警安全管理系统等信息平台，强化应急响应和处置，建立完善的应急救援体系及预案。同时，加强应急救援队伍建设，提高业务技能和应急救援处置能力等。

4 结束语

结合目前国外相关城市隧道工程运营情况和大量实践经验，证明我国在城市隧道建设方面取得了长足的科技进步，获得丰富的工程经验，已成为世界上城市隧道最多、最复杂、发展最快的国家。目前我国城市隧道由大规模建设期进入运营管理期，如何提升隧道运营安全水平、提高运营效率，满足人民群众对出行品质日益增长的需求，促进城市隧道的高质量发展，成为全行业共同面对和思考的问题。以上通过对城市隧道运营交通安全风险进行分类分析，并在此基础上，结合具体的隧道案例，对其运营交通安全技术方案进行优化分析，提出隧道智慧运营安全管控技术方案，重点对智慧运营安全管控技术优化思路、优化内容、优化功能介绍进行分析，希望能对提高城市隧道运营交通安全管理提供帮助。