高速公路隧道机电智慧管控系统运行与控制研究

高速公路隧道机电智慧管控系统运行与控制研究

周刚

陕西交控集团运营管理公司白泉分公司   陕西安康725000

摘要：本文对高速公路隧道机电智慧管控系统设计要点进行分析，并从智慧巡检、综合监控、设备集中管理等方面阐述隧道机电智慧管控系统运行与控制功能，旨在实现高速公路隧道机电系统智慧化管控，提高整个机电系统运行效率，切实保障高速公路隧道内行车安全。

关键词：高速公路；隧道机电；智慧管控系统

引言：机电系统作为重要的公路基础设施之一，是高速公路高效、安全运营的重要保障，机电系统在高速公路隧道内部完善布置并正常运行，可以充分保障隧道内部行车安全性。由于组成机电系统的各子系统均相互独立，再加上日常养护及管理工作落实不到位，极易引发潜在风险，增加交通事故发生几率。因此，本文提出一种将相互独立系统进行集中智慧管控的运行与控制模式，实时监控机电系统运行情况，保证安全隐患发现和处置及时性，进一步提升高速公路运营水平。

1.高速公路隧道机电智慧管控系统设计要点

1.1机电智慧管控系统架构设计

（1）以现代先进技术手段为依托，搭建一体化监管平台，实现机电智慧管控系统可以全方位感知高速公路隧道内部各方面情况，并支持资源整合与信息共享，进一步提高机电智慧管控系统运行效率以及综合控制成效，同时有效预防潜在风险，切实保障隧道内行车安全性。

（2）充分利用高精度地图、智慧融合感知技术等先进技术优势，即可通过一体化监管平台可视化展示高速公路隧道内部交通状况，并实时获取隧道内的运行数据，实现安全风险预警及时性。

（3）将隧道机电系统中相互独立的子系统在一体化平台上集成管理，既能保证整个机电系统运行效率，又能充分满足智慧化管控高速公路隧道机电系统运行的需求。

1.2机电智慧管控系统组成

1.2.1供配电系统

（1）供电稳定和可靠是保证隧道内机电系统及相关基础设施（照明、通风、监控、消防等）正常运营的关键要素；因此，在机电智慧管控系统设计环节，必须保证供配电系统完善性，综合考虑不同机电设施的用电需求，再结合高速公路隧道环境的特殊性，明确供配电系统的用电负荷，通常为一级、三级负荷。重要基础设施使用一级负荷，其他基础设施均以三级负荷为主。

（2）设计双电源供电模式，并在隧道两侧布设10kV电缆，同时做好相应防护措施，防止电缆裸露于隧道内[1]。

1.2.2照明系统

（1）照明系统是高速公路隧道机电系统的重要组成部分，其功能是为隧道内行驶车辆提供照明，确保人们行车安全。由于隧道长度不同，对其照明设计亮度也有着不同要求，3000m≥L＞1000m，即为长隧道；1000m≥L＞500m，中隧道；L≤500m，则是短隧道。例如，可通过下述公式计算中、长隧道入口段照明设计亮度：

式中，—入口段1亮度；—入口段亮度折减系数；—洞外亮度；—入口段2亮度。

（2）在隧道拱顶处设置单光带，其内部以双排单光带设置为主，既能保证隧道不同位置的照明效果，同时可将加强照明灯在隧道内较暗区域设置，确保照明充足。

（2）同时需要在隧道内部设置应急供电系统，并要保证应急照明供电电源维持时间≮30分钟。应急照明启用时，隧道内路面亮度不得小于中间部位设计亮度的20%；当发生应急照明情况时，即可通过与其相连的机电智慧管控系统将隧道内照明状况信息第一时间获取，并向一体化监控平台反馈，将该情况信息及时发布，以便相关人员快速处置，确保隧道内车辆行驶安全。

1.2.3监控系统

（1）将监控系统在高速公路隧道内部合适位置布设，其中所安装的摄像机设备必须全方面、实时性监控隧道内行驶车辆，确保突发意外事故时能够短时间内快速获取相关信息，保证安全事故发现和处置及时性，提升隧道内车辆行驶安全性。另外，也可以通过摄像机对隧道内车辆的超速行驶、违规变道等违章行为精准记录，预防隧道内行车安全隐患。针对机电智慧管控系统中监控系统及配套监控设备运用和选择，应综合考虑隧道内部环境的特殊性，适宜选用高清晰度网络摄像机等功能丰富、综合性能优越的监控设备，其中隧道弧线位置则是最佳安全部位。

（2）以设计要求为依据，并多次核对摄像机安装位置，避免因安装位置不准确而影响隧道内部情况获取不全面、不完整。参照图纸，控制预埋螺栓中心距离与监控设备底座法兰孔之间的距离，二者应保持一致。并借助经纬仪对垂直柱的垂直度进行测量，确认是否存在较大偏差问题；一般情况下，可以使用垫片调节垂直度，将其控制在规定要求范围内[2]。

（3）待监控设备安装工序结束后，需要立即开展安装效果检测工作，直接连接机电智慧管控系统，确认所安装的摄像机功能是否可以正常使用，工作状态是否稳定等，经多次调试，且无任何问题后，即可对其进行最后验收。

2.机电智慧管控系统的运行与控制功能

2.1智慧巡检

利用机电智慧管控系统的智慧巡检功能，实现非接触、远程检查隧道内部各类机电设施，实时掌握机电设施运行状态同时，又能减少隧道机电维修养护方面的人力资源投入。使用虚拟巡逻车，替代传统人工巡检，并依托一体化监控平台，结合隧道内部环境情况，科学规划巡检路线，使虚拟巡逻车按照拟设的路线完成隧道内的机电设施巡检工作，平台也会向相关人员提供巡检结果。

当检测到隧道内机电设备存在故障时，巡逻车则会以声光报警方式提醒运维人员，同时在一体化监控平台上可视化展示故障检查结果，为后续安排维修计划提供可靠依据。

2.2综合监控

从上述高速公路隧道机电智慧管控系统组成来看，主要依托一体化监控平台，为机电智慧监控系统全面感知与综合监控隧道内各类机电设施工作状态提供支持。利用与该平台相配套的监控软件，即可对隧道内现有机电设施综合监控，并发挥GPS技术优势，将机电设施所获取的各类数据（如事故信息、交通流数据、实时监控视频等）加以整合，并在计算机界面中直接显示，为相关人员判断各类机电设备运行状态是否正常、是否存在故障隐患提供精准数据支持，进而保证高速公路隧道机电系统高效运行。

2.3设备集中管理

由于高速公路隧道内部环境复杂性，以及满足保证隧道内行车安全要求，使得现阶段隧道机电系统架构愈加复杂，并涉及诸多类型设备使用，传统设备管理模式仅以简单的设备维修、日常养护、设备更换等内部为主，除了需要花费大量人力、物力资源以外，也无法保证设备管理效率。

基于此，即可运用隧道机电智慧管控系统，实现将隧道内不同类型机电设备运行状态在一体化监控平台上直接展示，满足远程控制、集中管理机电设备的需求，同时又能及时更新与设备相关的各项信息，如设备维修时间、设备报废记录等，为运营单位高效管控机电系统以及机电设备提供方便，提升设备运行稳定性和可靠性。

3.结语：综上所述，机电智慧管控系统在高速公路运营管理中合理运用，尤其是将其布设在公路隧道内部，不仅可以对各机电系统进行实时监督，又能保证潜在安全隐患或突发事故发现和处置及时性。并根据该系统所获取的信息，为合理安排检修计划提供可靠依据，提升隧道机电系统管控智慧化水平，从根本上保障高速公路运营安全。

参考文献：

[1]王辰晨, 林森, 陈劲宇. 运营高速公路隧道机电系统现状及提质升级研究[J]. 科技创新与应用, 2024, 14 (14): 124-127+132.

[2]陈忠良. 高速公路隧道机电系统管理浅析[J]. 中国交通信息化, 2023, (S1): 144-146.

[3]梁云龙, 赵云涛. 高速公路隧道机电智慧管控系统的应用与研究[J]. 交通世界, 2023, (07): 181-183.