長下坡橋隧相連隧道群高速公路運(yùn)營安全體系設(shè)計與實施

劉 春，陳 帥

(重慶市華馳交通科技有限公司， 重慶 400067)

長下坡橋隧相連隧道群高速公路運(yùn)營安全體系設(shè)計與實施

劉 春，陳 帥

(重慶市華馳交通科技有限公司， 重慶 400067)

結(jié)合貴州省畢都高速公路長下坡橋隧相連隧道群路段機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)實施過程和運(yùn)營管理要求，以提高通車運(yùn)營安全保障管理能力和降低此類特殊路段安全風(fēng)險為目標(biāo)，基于工程環(huán)境和施工特點(diǎn)對相關(guān)施工設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)，對如何提高此特殊路段運(yùn)營期間的安全性進(jìn)行系統(tǒng)研究，并制訂專項方案，以期能夠?qū)︻愃菩陆ɑ蚋脑旃こ烫峁┮欢ǖ慕梃b。

高速公路；長下坡；隧道群；運(yùn)營安全體系

貴州省畢都高速公路是杭瑞高速公路G56在貴州境內(nèi)的重要組成部分，全長139.468 km，雙向4車道。其中三家寨隧道至下寨隧道段(K1929～K1937)全長7.8 km，起始海拔1 763 km，終點(diǎn)海拔1 552 km，平均路面斜度2.71%。該隧道群路段依次包含三家寨隧道(320 m)、深溝隧道(3 040 m，特長隧道)、耿家屋基隧道(1 905 m，長隧道)、崔家坡隧道(260 m)、馬鞍山隧道(415 m)、下寨隧道(315 m)。隧道區(qū)屬多雨霧區(qū)，氣候變化無常，特別是團(tuán)霧的生成、持續(xù)、消散無規(guī)律[1]，致使行車能見度非常差。由于隧道與隧道之間的道路連接大部分為橋梁，故該路段為特殊的長下坡橋隧相連的隧道群路段，且深溝隧道與耿家屋基隧道之間還是特殊彎道路段，通車運(yùn)營后期易成為交通事故的多發(fā)點(diǎn)。

由于高速公路隧道空間有限、地形復(fù)雜、視線差、光線不足，一旦發(fā)生火災(zāi)和事故，就會產(chǎn)生極大的危害。然而目前對于長下坡橋隧相連隧道群高速公路的安全運(yùn)營保障尚無成熟的經(jīng)驗和模式可借鑒，尤其是此類路段發(fā)生火災(zāi)和安全事故的控制預(yù)案，因其現(xiàn)場情況十分復(fù)雜，實施起來極其困難。此外，隧道監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)往往過于重視前期的設(shè)計，對后期運(yùn)營管理的成本和實際維護(hù)等因素考慮較少，導(dǎo)致設(shè)計和后期的運(yùn)營管理脫節(jié)，不能很好地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟(jì)效益，給交通安全帶來隱患[2]。針對這類情況，本文基于畢都高速公路特殊的長下坡橋隧相連的隧道群路段工程環(huán)境和施工特點(diǎn)，從該項目建設(shè)期開始介入，通過改進(jìn)和升級相關(guān)施工設(shè)計方案，并制訂專項應(yīng)急保障預(yù)案，以提高該路段通車運(yùn)營安全保障能力。

1 總體思路

從降低車輛行駛安全風(fēng)驗，保障長下坡隧道群路段車輛運(yùn)行安全角度出發(fā)，在深溝隧道和耿家屋基隧道按規(guī)范要求設(shè)置了通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控設(shè)施，在此基礎(chǔ)上，通過采取“隧道入口增加安全警示設(shè)施，升級隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)，隧道洞內(nèi)增設(shè)LED誘導(dǎo)標(biāo)志燈，改進(jìn)隧道水消防供水系統(tǒng)，增設(shè)路基與隧道進(jìn)口連接段交通安全設(shè)施”等措施來保障通車運(yùn)營后隧道的安全運(yùn)營管理，減少此類特殊路段的安全風(fēng)險。同時，針對此路段制定專項安全保障預(yù)案，加強(qiáng)動態(tài)監(jiān)控管理。

2 具體改進(jìn)措施

2.1 隧道入口增加安全警示設(shè)施

在深溝和耿家屋基隧道入口設(shè)置洞口可變信息標(biāo)志、交通信號燈、自動欄桿機(jī)、LED誘導(dǎo)報警裝置等監(jiān)控警示設(shè)施，以對行駛車輛起警示或引導(dǎo)作用。深溝隧道右線入口增加設(shè)施安裝位置如圖1所示。

圖1 深溝隧道右線入口監(jiān)控設(shè)施示意

2.2 隧道高清視頻監(jiān)控方案

隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)成熟，設(shè)備可靠，除了能實時、直觀、準(zhǔn)確地觀察、監(jiān)視隧道內(nèi)的交通情況、車流密度及各種信號狀態(tài)外，還能對隧道內(nèi)的火災(zāi)報警信息、交通阻塞信息等異常事件予以確定，并能為有關(guān)單位事后分析處理事故提供直接依據(jù)[3]。為了讓視頻監(jiān)控圖像源更加清晰，更能真實地反映現(xiàn)場情況，對于深溝和耿家屋基2隧道洞內(nèi)的監(jiān)控采用720P標(biāo)準(zhǔn)高清攝像機(jī)。對2隧道洞口這些特殊區(qū)域，因既要保證監(jiān)控范圍廣，又要保證緊急情況時實時顯示和錄制細(xì)節(jié)，故采用1 080P標(biāo)準(zhǔn)高清攝像機(jī)。下面以深溝隧道和俄腳隧道管理站為例，對其高清視頻監(jiān)控方案進(jìn)行簡要介紹。

深溝隧道監(jiān)控攝像機(jī)輸出高清碼流，1～3路匯集接入工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，通過此類交換機(jī)組成的視頻傳輸環(huán)網(wǎng)接入該隧道值守點(diǎn)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。俄腳隧道管理站管轄的幾個隧道值守點(diǎn)其工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)以星型組網(wǎng)方式接入隧道管理站千兆3層以太網(wǎng)交換機(jī)，并通過千兆3層以太網(wǎng)交換機(jī)接入通信系統(tǒng)綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，利用接入網(wǎng)提供的通道傳輸至所屬的上級六盤水片區(qū)監(jiān)控中心[4]。深溝隧道和俄腳隧道管理站的高清視頻傳輸如圖2、圖3所示。

2.3 全路段LED誘導(dǎo)燈方案

LED隧道誘導(dǎo)系統(tǒng)主要是為隧道內(nèi)的行駛車輛提供主動式安全行駛誘導(dǎo)。安裝在隧道兩側(cè)的LED誘導(dǎo)標(biāo)志可指示道路的線形、車行道的邊界等，可有效改善隧道路面邊界的視覺光度效果，提高駕駛員對隧道路面的辨別能力，從而保障車輛行駛安全[5]。

圖2 深溝隧道高清視頻傳輸示意

圖3 俄腳隧道管理站高清視頻傳輸示意

在高速公路常規(guī)隧道入口及出口約300 m LED誘導(dǎo)燈間距按10～15 m布設(shè)，隧道洞內(nèi)LED誘導(dǎo)燈間距按25～30 m布設(shè)。三家寨隧道至下寨隧道段長下坡隧道群涉及的6個隧道，其LED誘導(dǎo)燈間距全部按10～15 m布設(shè)；曲率半徑≥1 000 m的曲線路段，LED誘導(dǎo)燈布設(shè)間距可按直線路段處理；曲率半徑≤1 000 m的曲線路段，可減小誘導(dǎo)燈的布設(shè)間距，可按直線路段布設(shè)間距的50%～70%布置。常規(guī)隧道和深溝隧道LED誘導(dǎo)燈安裝對比如圖4所示。

2.4 消防系統(tǒng)穩(wěn)高壓供水方案

由于深溝隧道與耿家屋基隧道均為橋隧相接隧道，進(jìn)出口位置海拔相差較大(深溝隧道為77.8 m，耿家屋基隧道為52.92 m)，且隧道口地勢陡峭、地形復(fù)雜。因此，根據(jù)隧道現(xiàn)場地形情況，2座隧道消防供水系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)方案，在實現(xiàn)消防功能的同時可降低建造成本，減少洞外消防管網(wǎng)，消除因項目所處高寒地區(qū)致洞外管道消防水可能凝凍的隱患，提高消防供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

穩(wěn)高壓供水系統(tǒng)包含消防水源、消防低位水池、穩(wěn)壓泵、隔膜氣壓罐、消防主泵、消防管網(wǎng)、消防水箱、液位計、壓力表、壓力控制器及消防控制柜等設(shè)施[6]。深溝隧道穩(wěn)高壓供水系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 穩(wěn)高壓供水系統(tǒng)示意

根據(jù)JTG D70/2—2014《公路隧道設(shè)計規(guī)范》，隧道消防用水可采用市政自來水、地下水或地表水[7]。因深溝和耿家屋基2座隧道靠近云貴交界的主線收費(fèi)站，而主線收費(fèi)站引水采用市政自來水，因此，通過敷設(shè)消防引水管道至主線收費(fèi)站，將市政自來水引入2座隧道的低位水池，保證隧道消防用水。

考慮到深溝和耿家屋基2座隧道進(jìn)口側(cè)高程高于出口側(cè)高程，故將消防低位水池設(shè)置于進(jìn)口側(cè)，并在隧道內(nèi)設(shè)置減壓閥，以使隧道內(nèi)最不利點(diǎn)滿足消防設(shè)計要求。同時消防水池的容積除應(yīng)能容納隧道內(nèi)1次消防用水量外，還應(yīng)能容納隧道內(nèi)沖洗所需的調(diào)節(jié)用水量。因此，深溝隧道與耿家屋基隧道低位水池設(shè)計容量分別為500 m3和300 m3。

2.5 深溝隧道出口設(shè)置緊急避險道及相關(guān)交通安全設(shè)施

深溝隧道右線出口緊鄰一處避險車道(相距170 m)，因此增設(shè)該避險車道的監(jiān)控設(shè)施，包括1 080P高清攝像機(jī)、車輛檢測器，同時還設(shè)置了緊急電話平臺、保護(hù)使用人員安全的設(shè)施以及路燈，并按照GB T24969—2010《公路照明技術(shù)條件》相關(guān)要求在K1931+530、K1932+530、K1933+030處設(shè)置了3處避險車道預(yù)告標(biāo)志。考慮到受隧道路段明暗視覺的影響，在避險車道入口前方路面增加了導(dǎo)向箭頭和路面文字標(biāo)記、輪廓標(biāo)等，同時在2座隧道路面上設(shè)置了強(qiáng)制減速帶。

在深溝和耿家屋基隧道入口和緊急停車帶增設(shè)了以下交通安全設(shè)施：隧道入口前(50～250 m)設(shè)置“請開燈行駛”標(biāo)志，如圖6所示；隧道緊急停車帶位置設(shè)置“緊急停車帶位置提示”標(biāo)志，如圖7所示。

圖6 隧道入口交通安全標(biāo)牌示意

圖7 隧道緊急停車帶交通安全標(biāo)牌

3 專項應(yīng)急保障預(yù)案

高速公路隧道運(yùn)營過程中的災(zāi)害包括自然災(zāi)害、交通事故、火災(zāi)，高速公路管理部門主要包括交警、路政、應(yīng)急大隊、區(qū)域運(yùn)營管理中心等。對于畢都高速公路這一特殊路段，運(yùn)營中心隧道管理部門應(yīng)有效評價隧道路段運(yùn)營安全狀況，并采取有效措施進(jìn)行運(yùn)營安全管理，建立有效的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)[8]。同時還需制定專項應(yīng)急保障預(yù)案，配備由消防、監(jiān)控、電工等人員組成的專業(yè)班組，做好管轄路段隧道群的日常管理和突發(fā)事故應(yīng)急救援工作。其日常管理和突發(fā)事故應(yīng)急救援工作主要內(nèi)容如下。

3.1 日常管理

隧道日常管理主要包括日常巡邏、監(jiān)控設(shè)備維護(hù)、電力設(shè)施維護(hù)、故障車輛前期安全布控、清理路面障礙物以及隧道設(shè)施防盜等，并通過采取實時監(jiān)控手段，與俄腳隧道管理站監(jiān)控中心聯(lián)動。

3.2 突發(fā)事故應(yīng)急救援

當(dāng)遇到突發(fā)性事件時，監(jiān)控中心值班人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場反饋信息及時通知交警、消防、路政等有關(guān)部門，相關(guān)部門應(yīng)統(tǒng)一協(xié)作地采取封閉道路、指揮車輛、反饋情況、調(diào)整燈光、變化情報板、變化信號燈等措施，防止次生災(zāi)害或2次事故發(fā)生。高速公路隧道事故應(yīng)急救援主要針對交通異常事故和隧道火災(zāi)事故2大類事故。

3.2.1 交通異常事故

隧道內(nèi)交通異常事故主要是由車輛追尾、翻覆、碰撞等所致，尚未引發(fā)火災(zāi)時，此類交通事故具體救援預(yù)案如下：

1) 接到報警時，監(jiān)控人員通過視頻檢測系統(tǒng)和緊急電話報警信息初步判別事故類別，同時調(diào)取隧道視頻圖像判別是否發(fā)生2次事故等，并及時通知隧道管理人員盡快趕到事發(fā)地點(diǎn)現(xiàn)場查看，且對發(fā)生事故的隧道進(jìn)行布控，對事故的性質(zhì)、地點(diǎn)、人員傷亡等情況在第一時間反饋，通知交警、路政等單位。

2) 根據(jù)現(xiàn)場人員反饋信息和事故級別按照既定預(yù)案處理，如果是輕微事故，隧道半幅通行時，監(jiān)控人員應(yīng)通過洞口情報板發(fā)布“隧道事故，車輛慢行”的警示標(biāo)語，并采取將交通信號燈切換至閃爍黃燈的警示狀態(tài)，車道指示器切換至封道的紅叉狀態(tài)，洞口欄桿機(jī)下降以封閉事故車道等措施，同時將事故隧道監(jiān)控視頻切換至監(jiān)視大屏輪詢，密切注意車輛通行狀況。如果已發(fā)生車輛堵塞，應(yīng)立即封閉隧道，禁止一切車輛進(jìn)入，防止2次事故發(fā)生，避免事態(tài)擴(kuò)大。此外，需通過洞口情報板發(fā)布“隧道事故，車輛禁行”的警示標(biāo)語，并采取將交通信號燈切換至紅燈禁行狀態(tài)并聯(lián)動LED誘導(dǎo)燈聲光報警裝置，車道指示器雙車道均切換至紅叉狀態(tài)，洞口欄桿機(jī)全部下降以封閉隧道進(jìn)口等措施，并通知相關(guān)單位如收費(fèi)站、監(jiān)控中心等進(jìn)行分流作業(yè)。

3.2.2 隧道火災(zāi)事故

隧道火災(zāi)主要是由交通事故和車輛自燃引發(fā)[9]。交通事故引發(fā)的火災(zāi)指因車輛在隧道內(nèi)追尾、翻覆、碰撞等造成車輛或貨物燃燒；車輛自燃指由于車輛本身電氣短路或因剎車制動出現(xiàn)故障引起的車輛起火?；馂?zāi)事故救援預(yù)案如下：

1) 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)檢測到自動報警、手動報警信號或監(jiān)控值班人員接到緊急電話報警時，應(yīng)立即調(diào)取對應(yīng)位置點(diǎn)視頻圖像，初步判斷是否有火災(zāi)事故發(fā)生，同時通知路段隧道管理所巡邏人員趕至事故現(xiàn)場進(jìn)行2次確認(rèn)。若發(fā)生了火災(zāi)事故，應(yīng)立即通知交警、路政、消防等部門。監(jiān)控人員按預(yù)案利用已有監(jiān)控設(shè)施發(fā)布信息，如通過洞口情報板發(fā)布“隧道火災(zāi)，車輛禁行”的警示標(biāo)語，并采取將交通信號燈切換至紅燈狀態(tài)并聯(lián)動LED誘導(dǎo)燈聲光報警裝置，洞口廣播持續(xù)播報“隧道封閉，禁止駛?cè)搿本菊Z音，車道指示器雙車道均切換至紅叉狀態(tài)，洞口欄桿機(jī)全部下降以封閉隧道進(jìn)口等措施，并通知相關(guān)單位如收費(fèi)站、監(jiān)控中心等進(jìn)行分流作業(yè)。

2) 當(dāng)火勢較小時，隧道管理所消防員應(yīng)充分利用隧道內(nèi)的水消防栓和泡沫滅火器等消防設(shè)施積極滅火。當(dāng)火勢較大且無法控制時，應(yīng)查看隧道被困車輛能否駛離現(xiàn)場，并積極指揮滯留車輛迅速離開現(xiàn)場，封閉隧道。此外，需根據(jù)現(xiàn)場情況關(guān)閉車行橫洞防火卷簾門，等待專業(yè)消防人員進(jìn)行聯(lián)合施救。

3) 發(fā)生火災(zāi)后，根據(jù)情況通知監(jiān)控人員將隧道內(nèi)所有通風(fēng)設(shè)施打開，盡可能將隧道火災(zāi)的危害程度降到最低。

當(dāng)然，隧道管理部門還要建立高速公路相關(guān)單位聯(lián)動應(yīng)急預(yù)案，定期組織相關(guān)人員進(jìn)行突發(fā)事件的應(yīng)急演練，設(shè)想隧道區(qū)域可能發(fā)生的突發(fā)事件和地點(diǎn)，并制訂更加詳細(xì)的應(yīng)急救援預(yù)案，分析事故現(xiàn)場容易忽視的細(xì)節(jié)，熟練掌握處理事故的要領(lǐng)，加強(qiáng)處理事故的能力，提高施救速度。

4 結(jié)束語

目前，隨著我國高速公路網(wǎng)的不斷建設(shè)和持續(xù)完善，長下坡橋隧相連隧道群特殊路段也不斷增多。本文對畢都高速公路長下坡橋隧相連隧道群特殊路段建設(shè)期間施工方案改進(jìn)和應(yīng)急預(yù)案制定進(jìn)行了闡述，指出當(dāng)遇到類似特殊路段時，須仔細(xì)分析具體情況，并需根據(jù)現(xiàn)場條件，提高此類路段監(jiān)控等級，采取升級監(jiān)控設(shè)施，提高消防供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增設(shè)交通安全警示和誘導(dǎo)標(biāo)志設(shè)施等措施，同時制定專項應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急演練，以實現(xiàn)對此類特殊路段的有效運(yùn)營管理和應(yīng)急保障。

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Design and Implementation of Highway Operation Safety System for Long Downhill Bridge-Tunnel-Connected Tunnel Group

LIU Chun,CHEN Shuai

This paper discusses the construction process and operation management requirements of electromechanical systems in the section of the bridge-tunnel-connected tunnels with long downhill slopes of Bijie-Duyun Highway in Guizhou Province,aiming at improving the safety management capability and reducing the safety risk of such special road sections. This paper improves construction plane based on the engineering environment and construction characteristics and makes a systematic study on how to improve the safety of this special road section during the operation period and makes a special plan to provide some reference for similar new construction or renovation project.

highway; long downhill slope; tunnel group; operation safety system

10.13607/j.cnki.gljt.2016.06.032

交通運(yùn)輸部科技項目(2012318352100)

2016-08-31

劉 春(1985-)，男，四川省南充市人，本科，工程師。

1009-6477(2016)06-0148-06

U491.5

A