周鑄

深圳市粵通建設(shè)工程有限公司 廣東 深圳 518112

引言

城市隧道建設(shè)數(shù)量隨著城市建設(shè)規(guī)模的發(fā)展而不斷攀升，具有介質(zhì)復(fù)雜多變和不可預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)多等特點(diǎn)，加大其運(yùn)營(yíng)期間的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，加強(qiáng)對(duì)城市隧道運(yùn)營(yíng)交通安全技術(shù)方案的優(yōu)化對(duì)提高隧道運(yùn)營(yíng)管理有著重要的作用?；诖?，下文主要結(jié)合自身工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，借助現(xiàn)代先進(jìn)理論研究文獻(xiàn)，從安全管理的角度，探索城市隧道運(yùn)營(yíng)期的安全管理策略與技術(shù)方案。

1 城市隧道運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)

為了更加精準(zhǔn)進(jìn)行城市隧道運(yùn)營(yíng)安全管理技術(shù)方案優(yōu)化，下面首先根據(jù)我國(guó)城市隧道相關(guān)安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從應(yīng)急逃生救援系統(tǒng)、交通安全設(shè)施、監(jiān)控系統(tǒng)、隧道路面、運(yùn)營(yíng)管理等方面對(duì)城市隧道運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行具體分類(lèi)分析。

1.1 隧道交通安全設(shè)施

主要從隧道交通標(biāo)志、隧道交通標(biāo)線(xiàn)、隧道交通護(hù)欄及防撞設(shè)施、隧道交通誘導(dǎo)設(shè)施4個(gè)方面進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的分析。首先，在城市隧道交通標(biāo)志上，從標(biāo)志位置設(shè)置是否合理、版面是否破損、版面光度性能是否符合規(guī)范要求、信息是否缺失等方面分析落實(shí)是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)。其次，在城市隧道交通標(biāo)線(xiàn)上，從光度性、磨損和標(biāo)線(xiàn)施劃合理等方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分析。再次，在隧道交通護(hù)欄及防撞設(shè)施上，從隧道入口前護(hù)欄與洞壁搭接過(guò)渡規(guī)范性、反光防撞桶和護(hù)欄設(shè)置的牢固性等方面分析是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)。最后在隧道交通誘導(dǎo)設(shè)施上，從設(shè)置的規(guī)范性、標(biāo)記的完好性、是否脫落等方面分析是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)作為城市隧道運(yùn)營(yíng)期間影響隧道安全的重要一部分，主要包括隧道照明和隧道洞外路燈。其中隧道照明需要從控制系統(tǒng)、燈具的照度、設(shè)備線(xiàn)路、防水性等方面對(duì)其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。隧道洞外路燈則可以從外觀、亮度、線(xiàn)路方面進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的分析。

1.3 交通監(jiān)控系統(tǒng)

主要從隧道可變標(biāo)志、隧道各類(lèi)檢測(cè)器和隧道監(jiān)控系統(tǒng)三方面分析期存在的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。首先，在隧道可變標(biāo)志上，可以結(jié)合駕駛員安全駕駛視認(rèn)需求進(jìn)行交通信號(hào)燈、可變信息等隧道可變標(biāo)志的位置、數(shù)量和完好性的安全確定。其次，在隧道各類(lèi)檢測(cè)器上，結(jié)合監(jiān)視隧道的交通運(yùn)行狀況的需求對(duì)監(jiān)控設(shè)施進(jìn)行安全性分析[1]。最后，在隧道監(jiān)控系統(tǒng)上，從設(shè)備完好性、設(shè)備線(xiàn)纜完好性、視頻切換、控制正常性、軟件安裝及參數(shù)設(shè)置正確性、防災(zāi)控制的聯(lián)動(dòng)正常性、使用功能驗(yàn)證及測(cè)試完善性等幾方面進(jìn)行安全分析。

1.4 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)作為城市隧道運(yùn)營(yíng)安全的重要一環(huán)，主要從風(fēng)機(jī)外觀檢查、風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否存在、隧道通風(fēng)設(shè)施設(shè)置是否符合駕駛的舒適性要求、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備安裝的可靠性、測(cè)試功能的完善性等幾個(gè)方面進(jìn)行期安全風(fēng)險(xiǎn)分析。

1.5 應(yīng)急逃生救援系統(tǒng)

應(yīng)急逃生救援系統(tǒng)包括的內(nèi)容較多，主要可從火災(zāi)報(bào)警器聯(lián)動(dòng)功能正常性、緊急電話(huà)和廣播等設(shè)施設(shè)置的合理性、消火栓噴水射程檢測(cè)、火災(zāi)報(bào)警設(shè)施設(shè)置的有效性、火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警設(shè)施與緊急呼叫設(shè)施正常性、相關(guān)指示標(biāo)志設(shè)置的合理性、水泵和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是正常性、隧道火災(zāi)報(bào)警器音量檢測(cè)、電光標(biāo)志顯示功能正常性、隧道消防設(shè)施設(shè)置位置的規(guī)范性等。

1.6 城市隧道路面條件

為了確定行車(chē)安全，需要對(duì)隧道路面性能進(jìn)行檢測(cè)，確保其不存在拱起、沉陷、錯(cuò)臺(tái)、積水、結(jié)冰、開(kāi)裂、溜滑、有碎落物等安全問(wèn)題。

1.7 隧道運(yùn)行管理

由于隧道地理構(gòu)造的特殊性，其救援難度較大，需要提升隧道安全運(yùn)行管理和應(yīng)急處置能力，以確保更快更好處理安全管理。隧道運(yùn)行安全分析可以從隧道運(yùn)行管理規(guī)章制度合理性、應(yīng)急預(yù)案處理的合理性、各運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)分工合理性和相關(guān)制度措施的落實(shí)情況等。

2 城市隧道運(yùn)營(yíng)交通安全技術(shù)方案

為了提高城市隧道運(yùn)營(yíng)交通安全技術(shù)方案的有效性，基于以上安全風(fēng)險(xiǎn)分離，下面主要結(jié)合具體隧道案例，對(duì)其存在運(yùn)營(yíng)交通安全問(wèn)題，提出隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案優(yōu)化。

2.1 工程概況

某隧道內(nèi)主要設(shè)置交通控制設(shè)施（含隧道監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（手動(dòng)報(bào)警按鈕、火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)、聲光報(bào)警設(shè)施）、通風(fēng)照明控制子系統(tǒng)（照度檢測(cè)儀、通風(fēng)控制器、照明控制設(shè)施、照度檢測(cè)儀）、電力監(jiān)控子系統(tǒng)及視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、緊急電話(huà)子系統(tǒng)（洞內(nèi)和洞外緊急電話(huà)）、有線(xiàn)廣播子系統(tǒng)（隧道洞外和洞內(nèi)廣播號(hào)角等）等。

本隧道內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況良好，業(yè)主、交警巡查密度較高，結(jié)合以往交通運(yùn)營(yíng)狀況調(diào)查，本隧道總體運(yùn)行平穩(wěn)，截至目前，未發(fā)生較大事故和嚴(yán)重堵車(chē)現(xiàn)象。但結(jié)合調(diào)查分析，由于本隧道附屬系統(tǒng)較為龐大，整體控制方案較為復(fù)雜，但在具體的功能應(yīng)用上分析，系統(tǒng)的功能不足，整體效能低下[2]。同時(shí)交通運(yùn)營(yíng)管理與建設(shè)相對(duì)獨(dú)立割裂，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與隧道的交通運(yùn)營(yíng)功能不夠完善。另外，隧道機(jī)電設(shè)施雖然普遍存在安全報(bào)警聯(lián)動(dòng)，但交通運(yùn)營(yíng)控制與照明的關(guān)聯(lián)性與互動(dòng)性不足、誘導(dǎo)信息發(fā)布和信息檢測(cè)不同步等問(wèn)題。

目前，隨著該隧道車(chē)流量的加大，運(yùn)營(yíng)壓力逐漸增大，下面主要從運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，結(jié)合隧道實(shí)際運(yùn)營(yíng)交通現(xiàn)在，提出隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案，充分體現(xiàn)技術(shù)與運(yùn)營(yíng)管理的深度融合，提高隧道運(yùn)營(yíng)安全。

2.2 隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案思路

隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案主要從運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，基于人工智能、大數(shù)據(jù)和交通工程等多學(xué)科技術(shù)融合，借助數(shù)字孿生、全時(shí)空坐標(biāo)映射技術(shù)和深度學(xué)習(xí)高清視頻分析等技術(shù)，構(gòu)建實(shí)時(shí)數(shù)字孿生系統(tǒng)，能自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控圖像中的車(chē)輛目標(biāo)，并實(shí)時(shí)感知、采集、分析和記錄車(chē)輛的情況，并在孿生模型中進(jìn)行具體真實(shí)的展示，為相關(guān)人員做應(yīng)急處置決策提供重要的技術(shù)支持。

2.3 隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案優(yōu)化內(nèi)容

在本隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案過(guò)程中，主要結(jié)合隧道運(yùn)營(yíng)現(xiàn)存問(wèn)題，對(duì)其運(yùn)行管控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，打造由感知層、服務(wù)器集群和顯示系統(tǒng)構(gòu)成的智慧隧道數(shù)字孿生運(yùn)行管控系統(tǒng)[3]。其中感知層主要包括隧道內(nèi)攝像機(jī)、洞口攝像機(jī)、洞口高清卡口、隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)施等，通過(guò)借助高清視頻傳感器，實(shí)現(xiàn)全天候的隧道交通視頻圖像采集和上傳。同時(shí)洞口高清卡口的設(shè)計(jì)，能實(shí)時(shí)識(shí)別進(jìn)入隧道的車(chē)輛的車(chē)牌，方便后頭軟件的對(duì)比分析，提高隧道安全運(yùn)營(yíng)響應(yīng)效率。

為了更好對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)、環(huán)境和管理狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，通過(guò)數(shù)字孿生與隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)施的狀態(tài)、控制和運(yùn)營(yíng)管理信息相關(guān)結(jié)合，打造隧道運(yùn)行、控制、應(yīng)急一張圖。

在服務(wù)器集群的數(shù)據(jù)層的技術(shù)優(yōu)化上，借助深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，同時(shí)采用CPU、GPU并行運(yùn)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通違法信息的實(shí)時(shí)預(yù)警和記錄；另外通過(guò)實(shí)現(xiàn)AI人工智能算法與其他傳感器數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字鏡像的創(chuàng)建和輸出。

在服務(wù)器集群的應(yīng)用層技術(shù)優(yōu)化上，打造集采集、數(shù)據(jù)庫(kù)、WEB應(yīng)用、交通數(shù)字孿生展示等多功能的系統(tǒng)。通過(guò)使用采集服務(wù)器對(duì)各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄調(diào)度；通過(guò)借助數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器有效分析各傳感器數(shù)據(jù)；通過(guò)借助WEB應(yīng)用服務(wù)器，打造交通數(shù)字鏡像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各業(yè)務(wù)功能支持模塊的部署。

2.4 隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案與系統(tǒng)優(yōu)化功能

隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)優(yōu)化主要實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字空間中對(duì)現(xiàn)實(shí)交通系統(tǒng)進(jìn)行仿真重建，具備數(shù)字孿生平臺(tái)、交通態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、跨境頭追蹤和行車(chē)軌跡分析、交通感知、事件檢測(cè)、運(yùn)維管理孿生、通風(fēng)照明系統(tǒng)孿生、火災(zāi)手報(bào)孿生、消防系統(tǒng)孿生、交通信號(hào)管控、風(fēng)速風(fēng)向采集、—氧化碳及能見(jiàn)度采集等功能。其中數(shù)字孿生平臺(tái)可將車(chē)輛運(yùn)行相關(guān)信息進(jìn)行融合，并進(jìn)行實(shí)景建模融合展示，為交通指揮決策提供可靠技術(shù)支持；交通態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)功能能實(shí)時(shí)獲取隧道內(nèi)行駛的車(chē)輛等目標(biāo)，實(shí)時(shí)反映隧道交通狀況；跨境頭追蹤和行車(chē)軌跡分析功能通過(guò)信息感知和系統(tǒng)抓拍，自動(dòng)生成車(chē)軌跡；交通感知功能可實(shí)時(shí)接收系統(tǒng)報(bào)警數(shù)據(jù)和視頻信息，同時(shí)借助數(shù)字孿生界面進(jìn)行可視化展示，方便對(duì)交通異常時(shí)間的查詢(xún)和瀏覽；運(yùn)營(yíng)管理孿生功能通過(guò)對(duì)接隧道綜合監(jiān)控等平臺(tái)，能及時(shí)采集和監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)異常報(bào)警情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的智能分析，提高隧道運(yùn)營(yíng)管理水平；通風(fēng)照明系統(tǒng)孿生主要通過(guò)借助過(guò)PL等智能控制器自動(dòng)采集風(fēng)機(jī)風(fēng)速等信息，并能結(jié)合隧道交通狀況自動(dòng)調(diào)控通風(fēng)照明設(shè)施運(yùn)行狀況；火災(zāi)手報(bào)孿生功能主要結(jié)合相關(guān)類(lèi)型傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)情況的智能檢測(cè)、分析和可視化展示[4]。

3 城市隧道運(yùn)營(yíng)安全技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

建立和提高城市隧道運(yùn)營(yíng)技術(shù)和管理水平是我國(guó)城市隧道運(yùn)營(yíng)安全供給側(cè)改革的發(fā)展趨勢(shì)，相關(guān)從業(yè)人員選聘結(jié)合隧道運(yùn)營(yíng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)行創(chuàng)新、高效的隧道安全技術(shù)改進(jìn)。具體可通過(guò)建立健全運(yùn)營(yíng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和建立常態(tài)化的隧道安全評(píng)價(jià)機(jī)制、制定專(zhuān)業(yè)化的隧道設(shè)施運(yùn)行手冊(cè)或指南、應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)以提升隧道運(yùn)營(yíng)安全和建立高效的應(yīng)急救援機(jī)制等措施進(jìn)行落實(shí)。

在應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)上，可借助新一輪科技革命的發(fā)展，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)挖掘等信息技術(shù)集成應(yīng)用于交通系統(tǒng)，有利于提升運(yùn)營(yíng)安全。構(gòu)建和應(yīng)用城市隧道大數(shù)據(jù)，可從不同維度觀察分析數(shù)據(jù)，并加以應(yīng)用，實(shí)施有效的安全管理，制定運(yùn)營(yíng)安全計(jì)劃和成效監(jiān)測(cè)、實(shí)施結(jié)構(gòu)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)、以更全面的方式識(shí)別交通事故風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型和位置、預(yù)防未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)等，建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的公路隧道多維度風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及管控體系。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)施隧道設(shè)施的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)隧道異常情況自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警，采用GIS可視化和集中監(jiān)控技術(shù)對(duì)隧道異常情況實(shí)施預(yù)警等[5]。以提高安全為目標(biāo)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)、裝備與城市隧道運(yùn)營(yíng)的深度融合，可構(gòu)建形成具備感知、通信、計(jì)算、應(yīng)用能力的“智慧隧道”，支撐隧道安全運(yùn)營(yíng)。

建立高效的應(yīng)急救援機(jī)制。建立運(yùn)轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，例如整合危險(xiǎn)品運(yùn)輸企業(yè)GPS監(jiān)控平臺(tái)、交通運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、公安交警安全管理系統(tǒng)等信息平臺(tái)，強(qiáng)化應(yīng)急響應(yīng)和處置，建立完善的應(yīng)急救援體系及預(yù)案。同時(shí)，加強(qiáng)應(yīng)急救援隊(duì)伍建設(shè)，提高業(yè)務(wù)技能和應(yīng)急救援處置能力等。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合目前國(guó)外相關(guān)城市隧道工程運(yùn)營(yíng)情況和大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，證明我國(guó)在城市隧道建設(shè)方面取得了長(zhǎng)足的科技進(jìn)步，獲得豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，已成為世界上城市隧道最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家。目前我國(guó)城市隧道由大規(guī)模建設(shè)期進(jìn)入運(yùn)營(yíng)管理期，如何提升隧道運(yùn)營(yíng)安全水平、提高運(yùn)營(yíng)效率，滿(mǎn)足人民群眾對(duì)出行品質(zhì)日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)城市隧道的高質(zhì)量發(fā)展，成為全行業(yè)共同面對(duì)和思考的問(wèn)題。以上通過(guò)對(duì)城市隧道運(yùn)營(yíng)交通安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類(lèi)分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的隧道案例，對(duì)其運(yùn)營(yíng)交通安全技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化分析，提出隧道智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)方案，重點(diǎn)對(duì)智慧運(yùn)營(yíng)安全管控技術(shù)優(yōu)化思路、優(yōu)化內(nèi)容、優(yōu)化功能介紹進(jìn)行分析，希望能對(duì)提高城市隧道運(yùn)營(yíng)交通安全管理提供幫助。