公路隧道機電設(shè)施養(yǎng)護現(xiàn)狀分析與展望

李曰理

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

0 引 言

在交通強國、智慧公路、車路協(xié)同等宏觀政策不斷提出的背景下，公路隧道機電設(shè)施正在扮演著越來越重要的角色，機電設(shè)施的運行狀況會隨著運營年限的增長而逐漸惡化，此時就需要維保人員的科學(xué)養(yǎng)護和精準(zhǔn)施策。筆者多年來一直從事公路機電設(shè)施的設(shè)計檢測等建設(shè)及養(yǎng)護方面的工作，隨著隧道洞內(nèi)外機電設(shè)施逐漸增多，運行精細(xì)化程度的逐步提升，機電設(shè)施的維護養(yǎng)護工作也變得頗受重視，其未來的養(yǎng)護之路仍然任重而道遠。

1 國內(nèi)公路隧道機電設(shè)施的養(yǎng)護類規(guī)范尚不健全

1.1 機電設(shè)施養(yǎng)護規(guī)范指導(dǎo)性不強

目前公路隧道機電養(yǎng)護改造中，暴露出來的問題參差不齊，主要是設(shè)備侵界問題、設(shè)施利舊問題、兼容性問題等，亟需規(guī)范予以指導(dǎo)明確。

1.2 機電設(shè)施養(yǎng)護評價方法難執(zhí)行

《公路隧道養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的評價方法核心是基于隧道機電設(shè)備的完好率。完好率是對隧道機電設(shè)備周期運行過程中設(shè)備運行狀態(tài)的客觀評估，適用于設(shè)備故障特征非常明確且運營管理單位已建立設(shè)備故障臺數(shù)和故障天數(shù)的統(tǒng)計報表的情形。這種方法的主要問題在于現(xiàn)階段基層管養(yǎng)能力不支持，目前全國隧道機電設(shè)施管養(yǎng)尚處在初級階段，人力、物力、財力均難以支撐深度養(yǎng)護，且一線管養(yǎng)人員大多缺乏對機電系統(tǒng)的深刻認(rèn)知，直接導(dǎo)致現(xiàn)階段很難得到完整的完好率數(shù)據(jù)。

2 公路隧道機電設(shè)施檢測技術(shù)存在短板

2.1 斷電檢測執(zhí)行難度高

供配電系統(tǒng)的故障檢測及預(yù)防性養(yǎng)護，往往需要斷電檢測。怎樣逐步實現(xiàn)由停電例行試驗向不停電檢測的轉(zhuǎn)變，以設(shè)備狀態(tài)評價為基礎(chǔ)，以帶電檢測、在線監(jiān)測和專業(yè)巡檢為主要方式，推廣應(yīng)用帶電檢測和在線監(jiān)測新技術(shù)，增加帶電檢測次數(shù)，加裝在線監(jiān)測裝置，動態(tài)評價設(shè)備狀態(tài)，將檢修重點轉(zhuǎn)移到對設(shè)備狀態(tài)的檢測、分析和預(yù)控上來，實時掌握設(shè)備狀態(tài)，大幅減少過修、失修情況，提高設(shè)備可靠性。

2.2 供電電纜斷電檢測復(fù)雜度高

隧道內(nèi)供電電纜由于前期施工工藝問題，加之隧道內(nèi)環(huán)境較為惡劣，電纜老化速度快，所以故障頻發(fā)。在對供電電纜進行故障定位檢測過程中，往往很難精確找到故障點，甚至需要逐個翻開電纜溝蓋板或橋架線槽，耗費巨大的人力財力，且容易產(chǎn)生安全隱患。因為隧道內(nèi)供電電纜一般有較多分接頭，市面上絕大多數(shù)電纜故障測試儀器及技術(shù)均不能對其適用，無法真正找到接觸不良、短路或者斷開的位置。

2.3 機電系統(tǒng)性聯(lián)動檢測內(nèi)容少

高速公路隧道機電設(shè)施是完整的系統(tǒng)，在檢測機電設(shè)施時要做到完全覆蓋，應(yīng)把各個子系統(tǒng)視為整體實施技術(shù)狀況的評估，目前對隧道機電設(shè)施的整體狀況檢測尚無具體有效的指導(dǎo)規(guī)范及操作方法。

3 公路隧道機電設(shè)施養(yǎng)護維修技術(shù)探索

3.1 供配電設(shè)施

供配電設(shè)施的改造主要進步方面，集中在模塊化和集成化方面。如配電柜體結(jié)構(gòu)逐步由原來焊接式向組裝式、固定式向抽屜式過渡。骨架的各個部件向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化發(fā)展，各部件均有模數(shù)化安裝孔，組裝靈活、方便，可以提前做部件庫存，也便于養(yǎng)護維修。配電設(shè)備的智能化及集中控制方面，體現(xiàn)在原來的機械式表被帶有通訊、控制的功能的電子儀表取代，信息本地化向信息遠程化轉(zhuǎn)變，節(jié)省了大量的勞動力及材料，提高了供電和用電的可靠性。

3.2 照明設(shè)施

對于隧道路面亮度、路面亮度總均勻度、路面中線亮度縱向均勻度指標(biāo)不能達到技術(shù)要求的可采用清潔燈具、清洗隧道側(cè)壁；調(diào)整燈具角度；更換光源或燈具；側(cè)墻敷設(shè)反光材料(包括裝飾板、瓷磚、高反光系數(shù)涂料等)；增設(shè)燈具等措施。隨著LED燈具的逐年進步和成熟，傳統(tǒng)的鈉燈、熒光燈、無極燈等在被廣泛替代，其經(jīng)濟價值在行業(yè)內(nèi)形成共識。目前較多隧道采用智能照明控制系統(tǒng)，使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的照明模式進行工作，這些照明模式會按預(yù)先設(shè)定的時間相互自動地進行切換；能對控制區(qū)域內(nèi)的燈具進行智能調(diào)光，當(dāng)隧道外光照較強時，照度自動調(diào)暗，反之調(diào)亮，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能；可調(diào)光燈具能夠適當(dāng)降低燈具工作電壓，延長燈具壽命。一些隧道洞內(nèi)設(shè)置的多色溫?zé)艟撸瑢⒖刂聘泳珳?zhǔn)化。

3.3 隧道火災(zāi)報警設(shè)施

火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備迭代、品類多樣，但因為隧道內(nèi)環(huán)境惡劣，使用場景不同于室內(nèi)，弱電系統(tǒng)的故障累計造成高誤報率的窘境，目前普遍存在報警設(shè)施應(yīng)用滿意度較低的問題。目前應(yīng)用效果較好的圖像型火災(zāi)探測器，規(guī)避了傳統(tǒng)的點式或線形火災(zāi)探測器的不足，二次驗證機制提高了設(shè)備的可靠性。它采用的智能化相機技術(shù)，進行成像型的探測，利用了空間和時間分辨率的探測能力，可以從不同角度進行火焰的分析，具有非接觸式的探測特點，不受空間的高度、溫度、易爆、有毒環(huán)境的影響，迅速的識別火焰，并產(chǎn)生火情報警，支持現(xiàn)場錄像取證，是集防火、防盜、監(jiān)控三位—體的性價比高的產(chǎn)品。

3.4 隧道綜合監(jiān)控平臺

近十年來，我國對公路隧道運營安全方面的要求不斷加強，為克服早期總控平臺的不足，通過不斷實踐、探索、研發(fā)，該類平臺已逐步向系統(tǒng)集成化、應(yīng)急體系化、養(yǎng)護智能化等方面發(fā)展。隨著新技術(shù)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)的綜合管控與決策指揮平臺，在部分省份應(yīng)用效果較好。隨著通訊技術(shù)、運算技術(shù)的提升，目前AR、VR技術(shù)開始向公路隧道行業(yè)涌現(xiàn)，應(yīng)用成功的有高分顯示、綜合展示、三維演示、無線控制等。隧道機電綜合管控平臺依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和隧道應(yīng)急預(yù)案管理經(jīng)驗，實現(xiàn)各類機電系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

圖2 隧道綜合監(jiān)控平臺示意圖

4 公路隧道機電設(shè)施檢測技術(shù)探索

機電設(shè)施本身的特點就是在正常使用一定年限后，會出現(xiàn)性能明顯下降或不穩(wěn)定現(xiàn)象，由于公路隧道機電系統(tǒng)設(shè)備多數(shù)在外場不間斷運行，加之隧道較其他公路界面環(huán)境更加惡劣，更易導(dǎo)致機電系統(tǒng)硬件設(shè)備老化、性能下降，因此對隧道機電設(shè)備運行情況應(yīng)合理地做出科學(xué)評價，才能保證隧道機電設(shè)備的正常工作能力。對隧道機電設(shè)備進行運營檢測可以了解機電設(shè)施的運行狀況，通過采取維護保養(yǎng)措施，更好地保障隧道的行車安全與道路暢通。

4.1 照明快速檢測技術(shù)

隧道照明設(shè)施可以讓駕駛員更好地觀察隧道內(nèi)路面狀況，改善視覺感受減輕疲勞，對隧道的安全運營有著重要作用。隧道內(nèi)一旦發(fā)生交通事故，其嚴(yán)重程度往往高于普通路段，因此隧道照明設(shè)施的良好運行至關(guān)重要。隧道路面亮度作為判斷隧道照明情況優(yōu)劣的主要指標(biāo)，目前其檢測方法一般為照度測試換算法。

這種方法存在較多的缺點，主要有：需要對隧道進行封閉交通，影響行車及經(jīng)濟效益，人工測量時間長，安全風(fēng)險大；人工測量耗費精力體力，心理壓力大，人體陰影易遮擋照度計，影響測量準(zhǔn)確性；照明段落只能進行區(qū)域抽樣檢測，無法對洞內(nèi)路面進行全覆蓋檢測，測量結(jié)果不全面；將照度值轉(zhuǎn)換為亮度值所依賴的經(jīng)驗換算系數(shù)，在不同路面條件下并不相同，而計算時一般采用定值，導(dǎo)致測量值與隧道實際照明情況存在較大誤差。

4.2 智能化檢測評定技術(shù)

公路隧道機電設(shè)施養(yǎng)護檢測數(shù)據(jù)采集階段的主要任務(wù)是大量檢測數(shù)據(jù)的采集和整理，在此過程中需要耗費較多的人力物力。然而行業(yè)內(nèi)并未推出一款操作性強、通用性高的自動化記錄軟件，同時也無法真正完善隧道機電設(shè)施養(yǎng)護檢測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，難以進行歷年設(shè)施狀況的前后對比。目前一些機構(gòu)開發(fā)了現(xiàn)場記錄系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)運營檢測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以隨時進行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)調(diào)用，方便分類、儲存與整理，并在此基礎(chǔ)上建立完善公路隧道機電設(shè)施養(yǎng)護信息綜合發(fā)布平臺，信息可以做到實時更新，給養(yǎng)護管理工作創(chuàng)造了條件。

5 公路隧道機電設(shè)施改造注意事項

公路隧道機電設(shè)施自身和相關(guān)專業(yè)的關(guān)聯(lián)性較強，因此對公路隧道機電設(shè)施進行集中性改造時，與主體或相關(guān)專業(yè)改造統(tǒng)籌規(guī)劃，機電系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)綜合指揮、相互協(xié)調(diào)。如隧道照明改造要結(jié)合隧道路面“白改黑”規(guī)劃進行，外場機電設(shè)備更換時同步進行控制系統(tǒng)升級。

機電改造后的系統(tǒng)要充分考慮與現(xiàn)有系統(tǒng)、遠期設(shè)施的銜接，可以順利融合接入和升級擴展。從全生命周期角度著手，結(jié)合機電設(shè)施的“同周期、同壽命”特性，結(jié)合交通維護、自身養(yǎng)護力量等因素，對設(shè)備維修更換、系統(tǒng)升級改造等多種方案進行比選，綜合判斷工程的經(jīng)濟性。

6 結(jié)束語

綜上所述，目前公路隧道機電設(shè)施的養(yǎng)護工作目前存在一些困難和不足，但同時從業(yè)者們也在從多方面、多渠道地獻計獻策，只為了共同做好日常養(yǎng)護工作。未來的智慧交通離不開公路隧道機電設(shè)施的支持，讓我們腳踏實地鉆研實用技術(shù)并應(yīng)用于實際工作中，為交通強國貢獻自己的力量。