公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估新技術(shù)

勵(lì)曉華

（上海兆億隧橋養(yǎng)護(hù)管理有限公司，上海 201913）

1 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估模型

根據(jù)公路隧道機(jī)電系統(tǒng)中的信息流傳輸方式及特征，將公路隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為4類，圖1所示。

圖1 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)使用功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.1 順序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（a）部分內(nèi)容可知，利用設(shè)備1將采集到的隧道內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行信息，通過數(shù)據(jù)光端機(jī)等設(shè)備，上傳給數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2，并由系統(tǒng)2繼續(xù)將數(shù)據(jù)上傳給具有隧道監(jiān)控能力的監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，系統(tǒng)3對(duì)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果生成相應(yīng)的指令或策略，再經(jīng)由傳輸系統(tǒng)2傳輸給控制系統(tǒng)4，使4能夠充分掌握隧道機(jī)電運(yùn)行狀況的同時(shí)，達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

1.2 繼承拓?fù)涞?種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（b）部分內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的多臺(tái)設(shè)備（C1，C2，…Cn），可將自身收集到的信息內(nèi)容利用設(shè)備1傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的傳輸接收平臺(tái)2，經(jīng)由平臺(tái)2將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼辣O(jiān)管中心內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，系統(tǒng)3通過對(duì)接收信息數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，生成相應(yīng)的指令與策略，并再次經(jīng)由平臺(tái)2傳輸?shù)叫畔⒖刂葡到y(tǒng)4，從而達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。

1.3 集成拓?fù)涞?種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（c）部分內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的設(shè)備采集系統(tǒng)1將采集到的機(jī)電運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)通過光端機(jī)傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)2，數(shù)據(jù)經(jīng)由平臺(tái)2直接傳輸至隧道監(jiān)控中心的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，該系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)后通過迅速判斷分析，并生成相應(yīng)的指令與策略，在此經(jīng)由傳輸平臺(tái)2至信息控制系統(tǒng)4，最終由系統(tǒng)4向不同設(shè)備（E1,E2,…En）發(fā)布指令，達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

1.4 集成拓?fù)涞?種結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1中（d）部分的內(nèi)容可知，隧道內(nèi)的多臺(tái)設(shè)備（C1，C2，…Cn）可將自身收集到的機(jī)電運(yùn)行數(shù)據(jù)信息內(nèi)容利用設(shè)備1傳輸?shù)揭砸蕴W(wǎng)為建立基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)2，數(shù)據(jù)經(jīng)由平臺(tái)2直接傳輸至隧道監(jiān)控中心中的信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，該系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)后，通過迅速的判斷分析，并生成相應(yīng)的指令與策略，在此經(jīng)由傳輸平臺(tái)2至信息控制系統(tǒng)4，最終由系統(tǒng)4向不同設(shè)備（E1,E2,…En）發(fā)布指令，達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

由于我國(guó)公路種類較多，公路隧道面積、深度等均存在不同。而在針對(duì)不同隧道機(jī)電運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，可通過對(duì)上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，選擇較為實(shí)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)用到相應(yīng)設(shè)備的節(jié)點(diǎn)中，通過直接得出該隧道內(nèi)整體機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用功能的影響權(quán)重，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該隧道內(nèi)機(jī)電運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)評(píng)估。

2 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)模型

根據(jù)公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行特征，關(guān)鍵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通常可上傳至隧道監(jiān)控中心，因此隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可實(shí)時(shí)獲得。此外，對(duì)應(yīng)隧道機(jī)電系統(tǒng)的每個(gè)使用功能，各設(shè)備對(duì)于該使用功能的影響關(guān)系，可以根據(jù)其對(duì)應(yīng)的功能拓?fù)潢P(guān)系計(jì)算得出。為此，將公路隧道機(jī)電系統(tǒng)各使用功能的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，表示為隧道機(jī)電系統(tǒng)各機(jī)電設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)與該設(shè)施在對(duì)應(yīng)使用功能拓?fù)潢P(guān)系中權(quán)重的乘積。

通過對(duì)圖1中機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究與分析可知，利用不同的數(shù)據(jù)傳輸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸，能夠得到的權(quán)重也存在差異，而為了進(jìn)一步確定各類公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值的適應(yīng)方式，隧道監(jiān)控部門應(yīng)當(dāng)將公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)，表征為隧道機(jī)電系統(tǒng)各使用功能實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)與其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響權(quán)重的乘積與該機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的比值，即該公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的使用功能損失率，如下式所示：

式中：R為公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值；si為公路隧道機(jī)電系統(tǒng)使用功能的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；wi為該機(jī)電系統(tǒng)使用功能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的影響權(quán)重。根據(jù)式（1）計(jì)算得出的公路隧道機(jī)電系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值，并根據(jù)評(píng)估值的大小與風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行比對(duì)，將公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果分為高、較高、中和低4級(jí)，具體見表1。

表1 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分級(jí)

通過以上分析可知，對(duì)公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行具體的實(shí)時(shí)評(píng)估時(shí)，應(yīng)當(dāng)利用相應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，對(duì)隧道內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至交通部門安全系統(tǒng)，通過對(duì)上傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后依照傳輸方式對(duì)該隧道內(nèi)整體機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的影響權(quán)重進(jìn)行評(píng)估，最后使用上式（1），最終得出機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估數(shù)值，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行最終確認(rèn)。

3 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)

第一，數(shù)據(jù)輸入模塊。首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合交通部門內(nèi)部系統(tǒng)以及公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容等實(shí)際情況進(jìn)行分析，通過利用公路隧道監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)的共享特點(diǎn)，及時(shí)將公路隧道機(jī)電系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，上傳至隧道監(jiān)控中心內(nèi)部計(jì)算機(jī)終端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集與分析。

第二，系統(tǒng)建模模塊。針對(duì)上述提出的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估模型，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行建模，結(jié)合被評(píng)估隧道的機(jī)電系統(tǒng)組成，梳理其功能及數(shù)據(jù)傳輸流程、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立各類評(píng)估模型。

此外，利用風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)與評(píng)估輸出系統(tǒng)，計(jì)算最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值，并傳輸至計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行展示，根據(jù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的等級(jí)提出相關(guān)建議。系統(tǒng)評(píng)估流程如圖2所示。

圖2 公路隧道機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)評(píng)估流程

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上分析可知，由于我國(guó)公路隧道機(jī)電系統(tǒng)在運(yùn)行中，會(huì)受到部分干擾因素的影響而產(chǎn)生問題，通過建立相關(guān)的機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)模型和實(shí)施評(píng)估模型，能夠利用智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)隧道內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，通過實(shí)施評(píng)估，最終將評(píng)估結(jié)果按照4種等級(jí)劃分，能夠直觀的將評(píng)估值顯示出來，而隧道監(jiān)管中心則能夠及時(shí)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)做出相應(yīng)調(diào)整，進(jìn)一步為提升隧道的服務(wù)質(zhì)量提供有利條件，達(dá)到提高隧道安全、提高公路質(zhì)量的目的。