大型越江隧道機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)升級改造策略

邵立

（上海兆億隧橋養(yǎng)護(hù)管理有限公司，上海 201913）

當(dāng)前，我國的工程建設(shè)規(guī)模正持續(xù)擴(kuò)大，工程施工對隧道機(jī)電設(shè)備提出了較高要求，這是保障道路運(yùn)行安全的關(guān)鍵所在。但受國內(nèi)行業(yè)技術(shù)水平的限制，機(jī)電設(shè)備的性能受到了抑制，工程人員必須在后續(xù)發(fā)展中做好機(jī)電設(shè)計(jì)工作，從表露出的種種問題入手，做進(jìn)一步優(yōu)化，提升設(shè)備的自動(dòng)化水平，推動(dòng)我國公路事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 當(dāng)前國內(nèi)隧道系統(tǒng)中存在的相關(guān)問題

1.1 通風(fēng)系統(tǒng)

綜合分析技術(shù)規(guī)范以及具體的項(xiàng)目招標(biāo)文件，要做好對射流與軸流風(fēng)機(jī)的控制工作，采取本地與遠(yuǎn)程相綜合的控制方式，且后者又可細(xì)分為手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制形式。工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的手動(dòng)現(xiàn)場控制難度較低，但若要達(dá)到對風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制并非易事，普遍存在配套功能不夠完善的問題，這與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)殘缺有著直接關(guān)聯(lián)，實(shí)際運(yùn)行中即便超出了設(shè)定警戒值，但卻不會(huì)在第一時(shí)間做出報(bào)警行為，且程序缺乏聯(lián)動(dòng)預(yù)案機(jī)制。

1.2 照明系統(tǒng)

以招標(biāo)文件為指導(dǎo)，綜合參考行業(yè)技術(shù)規(guī)范，隧道照明系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行必須建立在自動(dòng)與手動(dòng)兩大功能基礎(chǔ)上。就當(dāng)前的隧道照明系統(tǒng)而言，會(huì)基于事先設(shè)定的方式來達(dá)到自動(dòng)啟停的效果，但考慮到工程成本問題，工程人員設(shè)計(jì)過程中雖適配了隧道內(nèi)外亮度檢測儀，但缺乏高精度亮度檢測程序，不利于亮度檢測儀的運(yùn)行，嚴(yán)重抑制了設(shè)備性能。

1.3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

為保障隧道的安全運(yùn)行，必須適配火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，參考行業(yè)規(guī)范得知，并未對火災(zāi)點(diǎn)火試驗(yàn)做出明確要求，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警行為后，文件中也沒有提及必須增加設(shè)備聯(lián)動(dòng)預(yù)案的相關(guān)規(guī)定，所以在部分隧道工程中雖然適配了火災(zāi)報(bào)警設(shè)備，但并未展開模擬火災(zāi)試驗(yàn)，而是經(jīng)由驗(yàn)收工作后直接呈交給運(yùn)營單位，給后續(xù)運(yùn)行帶來一定程度的安全隱患。在工程驗(yàn)收過程中，部分工程人員對火災(zāi)報(bào)警軟件的認(rèn)知不足，雖然展開了點(diǎn)火試驗(yàn)，但火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的響應(yīng)時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)大于60s，且存在報(bào)警位置與實(shí)際情況不一致的情況，不具備自行切換報(bào)警圖像的能力。不僅于此，隧道綜合監(jiān)控軟件中還缺乏詳細(xì)具體的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)預(yù)案。

1.4 事件檢測系統(tǒng)

依據(jù)招標(biāo)文件相關(guān)要求，對視頻檢測系統(tǒng)提出了特定要求，必須涉及3種報(bào)警功能：異常事件報(bào)警（主要涉及以交通事故為代表的8類狀況）、設(shè)備故障報(bào)警（常見有網(wǎng)絡(luò)通訊故障等）、交通參數(shù)大于閾值報(bào)警（常見有車速過快等）。

經(jīng)項(xiàng)目交（竣）工測試得知，承包人給出的視頻監(jiān)測系統(tǒng)普遍表現(xiàn)出誤報(bào)率高的問題，例如，將車輛誤判為行人等都較為常見，同時(shí)并未涉及人工確認(rèn)環(huán)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保存處理界面的功能，即便是尤為重要的事件錄像，也無法自動(dòng)備份；承包人使用的軟件并未增設(shè)閾值限定功能，雖然可以檢測車速但無法達(dá)到精度要求；面對豐富的交通事件時(shí)難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)與分析。

1.5 緊急電話及廣播系統(tǒng)

以技術(shù)規(guī)范為指導(dǎo)，監(jiān)控中心接到緊急電話后，要隨即發(fā)出報(bào)警信號，基于自動(dòng)化的方式呈現(xiàn)報(bào)警位置以及具體的通話內(nèi)容等相關(guān)信息，同時(shí)能達(dá)到自動(dòng)錄音的效果；若存在特殊要求還可利用現(xiàn)場廣播系統(tǒng)將具體情況傳達(dá)給車輛調(diào)度人員；擴(kuò)寬隧道監(jiān)控關(guān)鍵的功能，要實(shí)現(xiàn)對地點(diǎn)、事故類型等多項(xiàng)因素的分析。交(竣)工驗(yàn)收測試中，警報(bào)功能運(yùn)行狀態(tài)良好，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明該功能均可實(shí)現(xiàn)，但多數(shù)緊急電話報(bào)警軟件中并未增設(shè)人機(jī)操作界面，意味著事故類型、嚴(yán)重程度等信息無法準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來；有時(shí)還出現(xiàn)缺乏統(tǒng)計(jì)查詢功能的現(xiàn)象，無法準(zhǔn)確獲取報(bào)警記錄；最為突出的便是不具備報(bào)警視頻的自動(dòng)切換功能，在此影響下制約了值班人員的日常操作，無法實(shí)時(shí)分析報(bào)警視頻圖像。

2 大型越江隧道機(jī)電控制系統(tǒng)技術(shù)分析——以上海城市運(yùn)營集團(tuán)管養(yǎng)的上海長江隧橋?yàn)槔?/h2>

2.1 上海長江隧橋機(jī)電控制系統(tǒng)介紹

上海長江隧橋工程采用“南隧北橋”方案，南起浦東五號溝，以隧道形式穿越長江口南港水域到達(dá)長興島后，以橋梁形式跨越長江口北港水域北止于崇明縣的陳家鎮(zhèn)，全長25.50km。其中隧道全長8.95km，大橋全長16.55km。該工程機(jī)電設(shè)備量龐大，包括供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及收費(fèi)系統(tǒng)等，其中監(jiān)控系統(tǒng)又分可為中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、視頻檢測系統(tǒng)、環(huán)形線圈車輛檢測系統(tǒng)、交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。依托于各類控制功能，相互輔助下達(dá)到了自動(dòng)化控制的效果，全面保障了隧橋的安全性。

隨著運(yùn)行年限的增加，機(jī)電設(shè)備的使用已經(jīng)從設(shè)備磨合期、設(shè)備穩(wěn)定期進(jìn)入設(shè)備故障多發(fā)期，因此，上海長江隧道機(jī)電設(shè)備高頻率維修保養(yǎng)將更加常態(tài)化。如何提高隧道機(jī)電設(shè)備的完好率和工作效能，并使機(jī)電設(shè)備長期處于良好的運(yùn)行狀態(tài)和技術(shù)狀態(tài)，是機(jī)電設(shè)備后續(xù)養(yǎng)護(hù)運(yùn)行工作的重點(diǎn)，這需要采取合理的診斷措施查找機(jī)電設(shè)備的故障，并借助于先進(jìn)的維修管理模式，選擇合理的維修手段及時(shí)維修，從而為長江隧橋安全、有序、正常運(yùn)行提供有力的保障和堅(jiān)實(shí)的后盾?；诖?，下面以上海長江隧道LED照明系統(tǒng)的運(yùn)維檢修為切入點(diǎn)，總結(jié)運(yùn)維的難點(diǎn)和問題，并給出可行的升級改造策略。

2.2 上海長江隧道照明系統(tǒng)運(yùn)維中存在的困難

上海長江隧道照明系統(tǒng)采用LED照明燈具，其中隧道三號車道上下行共有近3000套LED照明燈具，由于電源接線盒狹小，更換燈具時(shí)必須斷電作業(yè)才能確保作業(yè)人員維修時(shí)安全，然而，LED燈的電源控制開關(guān)裝在1號車道的基本照明電源箱中。維修時(shí)作業(yè)車輛必須在隧道內(nèi)循環(huán)繞圈進(jìn)行檢修，相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維修成本高。隨著時(shí)間的推移，隧道內(nèi)需要維修的燈具越來越多。因平時(shí)機(jī)電人員對隧道三號車道LED照明燈進(jìn)行維修時(shí)必須穿越車道至一號車道關(guān)閉電源方可作業(yè)，在這個(gè)過程中存在極大安全隱患，因此機(jī)電維修班對隧道三號車道LED燈的維修進(jìn)入了停滯階段。

2.3 上海長江隧道照明控制系統(tǒng)升級改造策略

在經(jīng)過了可操作性、可安裝性、改造難易程度和性價(jià)比等方面比較后，上海長江隧道運(yùn)維人員決定采用在LED基本照明箱內(nèi)加裝智能遙控開關(guān)的方式來實(shí)現(xiàn)對車道照明電源的開啟和關(guān)閉操作。通過改造燈具電源的控制方式，也能有效避免維修作業(yè)人員橫穿馬路進(jìn)行人工開關(guān)電源時(shí)產(chǎn)生危險(xiǎn)。上海長江隧道三號車道3000套LED燈具通過90個(gè)16A的三相4P空氣開關(guān)控制電源，平均每個(gè)空氣開關(guān)負(fù)載33個(gè)左右燈具，每套燈具的額定功率為80W，經(jīng)計(jì)算，單相額定電流約為4～5A。由于現(xiàn)場使用的保險(xiǎn)絲和空氣開關(guān)都是16A的，所以改造所使用接觸器的額定電流也相應(yīng)提高，避免燈具在發(fā)生短路等故障時(shí)對接觸器的損壞，25A額定電流的接觸器比較合適。

通過在LED基本照明分路開關(guān)下串接一個(gè)交流接觸器，以無線遙控開關(guān)對接觸器進(jìn)行控制，遙控開關(guān)實(shí)際有效控制距離為100米。達(dá)到對照明電源開關(guān)的控制（具體接線如圖1所示）。

圖1 接線圖

3 結(jié)語

綜上所述，在大型隧道橋梁公路工程的施工及后續(xù)運(yùn)維中，基于對機(jī)電設(shè)備的升級與改造，有助于提升遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化水平，以達(dá)到智能化管理的效果，在第一時(shí)間呈現(xiàn)出隧道內(nèi)車輛與環(huán)境狀況，提升了隧道施工的安全性。在圍繞機(jī)電設(shè)計(jì)展開改進(jìn)工作時(shí)，要合理利用可編程控制器系統(tǒng)，展開全面檢查，分析實(shí)際問題提出改進(jìn)策略，以達(dá)到降低成本，豐富控制系統(tǒng)功能的效果，為隧道的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)設(shè)更多保障。