1、高速公路机电三大系统|浅谈高速公路隧道机电系统工程 摘要：机电工程系统为高速公路隧道的安全运行提供保障，本文从监控、通风、照明、供配电、火灾报警等五大系统介绍了隧道机电工程的各系统设置、特点及工作模式，为高速公路隧道机电工程的安全便捷运行铺平道路。 关键词：高速公路；隧道工程；机电工程；中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：1引言随着我国经济的发展，越来越多高速公路向山区修建了，这就必然导致隧道越来越多，而隧道作为路段的特殊构造物，它的形状及其封闭性造成了洞内空气污染严重、洞内外亮度差异悬殊、环境照度低、噪音高、交通空间受限和火灾难于消防等一系列严重影响交通安全运行的问
2、题，隧道内的安全保障是隧道建设和运营过程中特别关注的问题，隧道机电工程作为应用而生的一门新兴的学科，肩负着在满足隧道日常运行的基础上，切实做好防灾、减灾目的地重要任务。高速公路隧道机电系统设计为了实现其安全、可靠、经济、稳定等功能，划分为以下几个系统：监控系统、通风系统、照明系统、供配电系统、火灾报警系统。本文从这几大系统做粗浅的探讨。2监控系统1在高速公路隧道监控系统中一般有：现场控制网络、交通监控系统、闭路电视系统、紧急电话系统、有线广播系统、环境检测系统。（1）现场控制网络隧道控制网络一般分为三级。第一级为隧道管理所分中心控制，与隧道变电所监控环网构成控制、通信环网。第二级为隧道本地区域
3、控制，与隧道内监控设备构成现场总线系统。第三级为主本地控制器控制级。（2）交通监控系统交通监控系统由现场控制网络和隧道现场监控设备组成。现场控制网络主要由隧道上、下行区域控制器ACU、变电所内的区域控制器ACU、工业以太网交换机、连接光缆等组成，隧道的现场控制网络采用工业以太网方式。（3）闭路电视系统隧道闭路电视系统由中控室内闭路电视监控设备、图像传输设备、外场摄像机等组成。具体的设备布设按设计要求。比如：1、外场设备：在隧道的洞口设置全方位彩色摄像机(含云台、变倍镜头、自动光圈、解码器等)；在隧道内每间隔150m设一台具有背光补偿及强光抑制的固定彩色摄像机，配有自动光圈以适应光线的变化；隧道
4、内行车横洞前增设1台全方位彩色摄像机(含云台、变倍镜头、自动光圈、解码器等)。2、传输设备：隧道内摄像机传输方案：外场视频图像传输至隧道管理站采用节点式传输方式。具体方式为：隧道外场每3台摄像机通过同轴电缆接入1台三路视频数字非压缩节点机，3台三路视频数字非压缩节点机通过占用一芯光纤可将隧道内810路图像传输至隧道管理站内的10路视频数字非压缩节点机。视频图像在隧道管理站进行集中监视。（4）紧急电话系统当隧道内行驶的车辆发生故障或隧道内出现交通事故及火灾等情况时，司机或有关人员可通过隧道沿线设置的紧急电话分机及时向中控室发出报警，以便通知有关部门迅速采取措施，确保隧道内的行车及人身安全。紧急电
5、话系统由紧急电话控制台、紧急电话分机和传输线路构成。其中，紧急电话分机的一般布设形式：在隧道内沿行车方向右侧每隔约200m左右布设一部紧急电话分机，隧道外距隧道洞口约5m左右布设一部紧急电话分机。隧道入口是驾驶员适应光线变化的路段，在此路段停车容易造成交通事故的发生。为此，在隧道入口200米范围内不布设紧急电话分机。（5）有线广播系统广播系统都包括有线和无线两部分。有线通讯是为了解决洞内人员与外界的联络和出现事故时的及时报警，通过在隧道中每隔一定距离设置一处报警电话，实现于控制中心的联络；无线通讯则是通过洞内定向无线系统为进入洞内的无线通讯设备提供服务；有线和无线广播主要用于交通信息发布、现场
6、管理等，有线广播一般每两个横洞之间设置一组。3隧道通风系统2、3公路隧道按其长度和交通量的不同可采用不同的通风方式，分为自然通风、纵向通风和竖井纵向组合通风方式。自然通风主要是利用自然风和汽车运动时产生的活塞效应进行空气对流来达到通风的目的。从世界各国的实践来看，长度在200米以下，甚至200500米的双向隧道，在交通量较低的情况下都可以考虑自然通风。纵向通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一个洞口把污染空气排出的方式，主要适用于中长距离的隧道和交通量适中的情况，通常是沿隧道纵向以适当的间隔安装射流风机，在自然通风不足的情况下，用射流风机补充新鲜空气来实现通风的目的。竖井纵向组合通风是在纵向
7、通风的基础上，在隧道内设置竖井，实现将长隧道分段的通风方式。主要适用于特长隧道和大交通量的情况，根据不同类型隧道分别设置在中间或出口侧，起到不同的作用。针对隧道的不同长度和不同的通风方式，通过布设在隧道内的CO检测器检测的CO值和烟雾透过率检测器检测的VI值，将检测值与控制目标值相比较，经通风控制计算机（PLC） 处理后，给出控制方案，指挥隧道内风机启动。对于任何一个隧道，通风设计都会有多种设计方案，关键是要选择建设安装投资少、营运管理费用低、综合经济效益佳的方案。4照明系统隧道照明系统是机电系统中最为重要的设施之一，按照规范长度大于100米的隧道都应设置电光照明设施。按照视觉适应的要求，隧道
8、照明主要由白天照明和夜晚照明两种工况组成，分为洞内照明和洞外照明，洞内照明包括入口段、中间段、过渡段、出口段、应急照明；洞外照明包括引道照明、接近段减光照明等。同时由于隧道建筑物自身的特殊性，其白天照明问题比夜晚照明更加复杂。设计过程中，在充分考虑行车速度和通行交通量等因素下，针对各种工况分别进行分段照度和亮度计算。对于洞外复杂的天气亮度变化，则通过洞口外照度仪和洞内照度仪的数据采集，由照明控制计算机（PLC） 自动进行控制和调节，以达到在满足照明要求的情况下实现节能的目的。5隧道供配电系统供配电系统运行好坏，直接关系到整座隧道能否正常营运。所以在供配电过程中必须满足安全、可靠、优质、经济的要
9、求。根据规范要求，隧道通风、照明、监控、消防等重要电力负荷为一级负荷，应由两路电源供电，同时还应设置独立的备用电源和应急电源。故在实际设计过程中，通常采用高压双回路（来自不同的供电回路） 供电、高压计量、低压无功补偿的供电方式（或增设自动化发电机组）。对于特长隧道或隧道群，考虑到由于供电线路距离太长可能带来较大的线路损耗，可采用高压集中配电，设置多个变配电所的方式进行供电，以减少线路损耗。对于中短隧道，为节省投资、减少人员运行费用，可考虑采用箱式变电站。为保证隧道内设备用电的可靠性，必须采用UPS供电。当供电系统发生停电时，UPS供电电源将在发电机没有完全启动之前取代市电，继续向用电设备供电，
10、以确保特别重要负荷电源不间断。6隧道火灾报警系统隧道消防系统有水消防和火灾报警系统。火灾报警系统也可以划分到监控系统。水消防均由具有相关资质的专业施工公司承建。火灾报警系统一般由隧道机电工程施工单位施工。隧道内火灾报警系统采用光纤分布式温度监测系统。相邻的隧道变电所火灾报警控制器利用光端机以及火灾报警光缆相连后再接入隧道管理站火灾报警控制器，实现火灾报警联网功能。隧道的火灾报警控制器和光缆感温探测器控制单元设于隧道变电所内，接收并处理火灾报警按钮的报警信号，产生声光报警信号，接入变电所的区域控制器内。火灾报警信号通过以太网传输至隧道管理站的消防火灾报警计算机，此计算机主要用于加强隧道管理站、对
11、隧道火灾集中监控的能力。可控制CCTV系统显示火灾和事故发生的区段，报警可自动或人工解除。光缆探测器和手动火灾报警按钮设于隧道内。隧道内火灾报警按钮每间隔50m设一个，光缆探测器则沿着隧道纵向全长敷设在隧道顶部。火灾报警控制器能自动报火警、故障，显示报警具体位置，同时发出声报警信号。能同时实时监测隧道的所有探测单元；能显示每个探测单元的温度值和温升速率值；发生火灾报警时，能准确显示报警位置；可根据实际现场情况，任意设定探测器的灵敏度；具有数据存储功能。手动火灾报警按钮由按钮、绿色工作表示灯和红色报警表示灯组成，按下面盖，能立即向火灾报警控制器报警，同时点亮按钮上方的红色表示灯，经人工复原后，该按钮可重复使用。另外系统内设备还有：光缆检测控制器、光缆探测器、声光报警器、智能烟感探测器、数据光端机等。7结语本文从监控、通风、照明、供配电、火灾报警等五大系统粗浅的探讨了高速公路隧道机电系统工程，为以后逐步完善，更好运用新技术、新工艺，为高速公路隧道安全便捷运行铺平道路。参考文献：1赵忠杰公路隧道机电工程M北京人民交通出版社，20072公路隧道设计规范（JTJ026-2004）.交通部标准.北京：人民交通出版社，2004.3公路隧道施工技术细则（JTG/T F60-2009）.交通部推荐性标准.北京：人民交通出版社，2009.
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