高速公路隧道運行管理規范

1．公路隧道管理系統的特點

1．1

環境特征

公路隧道是公路的特殊構造物，在空間上的限制而使隧道內的環境狀況具有以下特點：

1)行駛車輛排放出的氣態及游離固態微粒混合成的有害廢氣和車輛攜帶的塵土及卷起的塵埃，因隧道內空間的限制，往往不能很快擴散、消失；

2)因山體豐富的淅瀝水和洞內外溫差的作用，而使隧道內常常處于很潮濕的環境中；

3)因隧道的二次襯砌和隧道內的路面均為剛性體，當重車通過隧道時，洞內震動較大；

4)由于隧道內交通繁忙，加上環境惡劣和空間場地的限制，而使設備的日常維護、故障檢修工作困難、勞動強度大而效果較差

1．2

公路隧道運營管理設施的特點

長大公路隧道中的運營管理設施具有如下幾個特點：

1)設施的種類繁多：主要包括·隧道照明系統、隧道通風系統、隧道消防滅火系統、火災自動檢測及手動報警系統、緊急電話系統、隧道無線調度對講系統、隧道有／無線廣播系統、隧道閉路電視監視系統、交通參數檢測及交通控制和信號提供系統、隧道環境參數檢測及通風、照明控制系統、供配電系統。

2)許多子系統內設備數量大，如照明燈具、自動火災探測器、攝像機、報警按鈕。

3)設備價格高，投資大，運營維護工作量大：如能見度儀、照度儀、通風、照明系統。

4)很多專用設備國內無成熟定型產品，需依賴進口。

綜上所述，從公路隧道本身具有的特殊性及隧道運營管理系統的特點，可以看出隧道運營管理設施的設計、設置、系統配備與路段上的交通監控系統相比，因涉及更多的因素而更為復雜、要求更高。因此，在隧道運營管理系統的設計過程中需根據隧道的土建規模、分期實施方案、投資情況，以及預測的前期交通量和交通量的增長情況，對各個子系統及設備的配置從其實用性、經濟性、可靠性、可維護性等諸方面進行比較，分析它們的功能、作用、使用效果和操作維護的方便性，以及其投資和運營費用，從而確定運營管理系統的規模、系統配置和設備數量。在進行隧道運營管理系統總體方案設計時，需認真考慮各個子系統功能的互補性，并分析它們在作用上的重疊性，處理好前期工程中系統的實用可靠性和后期系統的完整性先進性的關系，使隧道營運管理系統在投資費用、經濟效益方面符合我國的經濟發展水平，不超出業主的承受能力，在技術功能上即能兼顧前期管理需要又適合將來的升級擴展。

2．運營管理系統各子系統分析

2．1

隧道照明及其控制系統

為了避免車輛高速駛入駛出隧道時，產生的“黑洞“和“白洞“效應，保障車輛在隧道中的行車安全，根據公路隧道設計規范，在長度超過100m的公路隧道中，應設置白天的照明設施。關于公路隧道的照明設計，《公路隧道設計規范》中已就照明區段的劃分，各照明區段的長度，路面最低亮度等各個方面均作了詳細具體的規定，照明光源宜選擇高壓鈉燈、低壓鈉燈或熒光燈。為達到隧道內安全行車所要求的亮度，需要配置相當數量的照明燈具，而在隧道運營過程中照明設備使用時間長，耗電量大，在隧道的運營成本中占有很大的比例，所以在公路隧道照明系統設計中一個關鍵的問題是照明燈具的選擇、配置及其控制問題。

(1)照明光源

照明光源的選擇、配置及照明系統的合理控制無論對確保行車安全，提高隧道內的行車舒適性，還是降低運營成本，減少維護工作量，均有著重要的作用。高壓鈉燈和低壓鈉燈光效高。高壓鈉燈約為90～l00lm/W。低鈉燈可達140lm/W以上，且透霧能力強。但低壓鈉燈輻射單色黃光，而高壓鈉燈工作時則發出金白色光。兩者的一個共同缺點，就是顯色性差。顯色指數只有25～40。這兩種光源用于隧道照明，只能達到滿足隧道剛?車觀察、看清路上障礙物的目的，對反映隧道內環境的真實性和提高公路隧道剛?車的舒適性，這兩種光源則不夠理想。因此，為了更好地改善公路隧道內照明系統的照明效果，可考慮采用新型的照明光源，如單燈混光燈。混光單燈燈具的混光效果、光效、顯色性、節能性等均優于雙燈混光燈具，且單燈混光燈在使用維護上比雙光源混光燈更為簡單方便。另外中顯鈉金鹵燈，其光效及顯色性指標均更高，用于隧道照明效果將更好，能獲得很好的照明效果和較低的照明費用，但其價格較貴。

(2)照明控制

隧道內的照明控制是根據隧道照明設計中所確定的照明區段、不同時段氣候條件下的照明要求，控制各個照明回路的開關，從而達到既滿足隧道的照明亮度要求，保證行車安全，又節省能源的目的。其控制方式大致可分為手動控制方式、分時段進行的時序控制方式和根據洞內外的亮度值自動控制照明回路的全自動控制方式三種。手動控制方式主要用于公路等級低，隧道長度較短、照明級別少的隧道照明系統，由人工根據不同的時段及天氣情況而開關不同的照明配電回路。分段時序控制方式則是采用時序控制器控制隧道照明的各個配電回路，根據一天中不同的時間段而開啟(閉合)相應的照明回路，此種控制方式主要也是用于照明回路較少的短隧道和中長隧道。隧道照明的自動控制方式則是利用光照度計分別采集隧道內外的亮度參數，經對比處理后，由計算機系統或照明控制器自動控制各個照明回路的開關，使洞內的照明亮度與外界自然光的亮度相適應。

2．2

隧道通風及其控制系統

(1)通風設施

通風及除塵設施包括風機和靜電除塵器。通風方式有縱向、橫向、半橫向等多種方式。中、長隧道采用射流風機的縱向通風方式就能夠滿足隧道營運安全對通風的要求。對特長公路隧道采用中間加設通風豎(斜)井的縱向通風方式或加裝靜電除塵裝置亦能滿足隧道的通風要求。而很少采用橫向通風方式或半橫向通風方式。

靜電除塵器的主要功能是除去污染空氣中的煙霧，它的應用可減少為排散大量柴油車在隧道中產生的煙霧所需要的通風量。該裝置不太適用于路面上塵土較多、野外公路隧道中汽車攜帶的塵土及交通揚塵很大的地方，因在這樣的隧道環境中靜電除塵器的效果將大受影響且會大大增加該設備的清理維護工作。

(2)通風控制

通風控制是以co的允許濃度、煙霧透光率允許范圍為依據，控制方式可分為人工控制和全自動控制方式。人工控制方式就是通過觀察檢測到的交通量、co濃度等參數，人工手動開啟和關閉風機，主要用于公路等級較低，隧道長度較短，風機數量較少的公路隧道中。對于高速公路中的長大公路隧道由于隧道長、交通量大、風機數量多，其通風控制方式一般均采用全自動的控制方式。它通過設置于隧道中的co和能見度檢測儀實時檢測隧道中的co濃度和能見度值，按照事先確定的通風控制模型和控制流程科學合理地控制風機的啟停，不僅可以保證隧道內的空氣環境質量，同時還可節省大量能源和運營成本。

2．3

隧道消防滅火系統

消防滅火系統是為了保證在因交通事故或車輛故障而引發火災時，能有效地實施消防滅火行動，即時撲滅隧道中的火災，減少人員傷亡和財產損失，防止對隧道洞體造成更大的損害而產生嚴重的后果。《公路隧道設計規范》中規定500m以上的高等級公路隧道需設置消防設備洞室，長大公路隧道還需設置報警、消防及其它應緊設施，按50m的間距，設置消防設備洞，用于存放滅火器、水龍帶、沙桶等滅火器材，并設置消火栓。為此，需沿隧道全線敷設聯通各個消火栓的消防供水管和消防水池。這就為當火災發生時，事故當事人或其它人員進行火災的初期自救行動和隨后由隧道管理所消防人員進行的強勁滅火活動提供了可靠的物質保障。對于特長且交通量較大的隧道可考慮設置自動噴淋滅火系統或移動式滅火系統，而一般無需每間隔5~10m一個地設置自動噴淋消防設施。這是因為：

(1)隧道內本身具有的易燃、可燃物質不多，所發生的火災常為交通事故或車輛故障而產生的火災，此類火災發生的位置和起火的部位具有嚴重的區段性和不均勻性。這種區段性和不均勻性，嚴重限制了自動噴淋滅火消防系統的效果。

(2)采用自動噴淋滅火系統不僅會增加投資，同時為保證其完好性和可靠性，需增加大量管理、維護等方面的工作，因而投資效益比不高。

(3)自動噴淋消防系統要真正發揮其自動、快速滅火的優點，需要將自動火災報警系統與自動消防滅火系統組成聯動控制系統。而火災報警與消防滅火聯動控制系統的設計，是一項法規、政策性要求很強、技術性也較復雜的工作。

目前國內外的各種火災自動檢測系統，在其可靠性、準確性方面，還不能完全可靠地用于直接啟動自動消防聯控系統，還需借助閉路電視等設備對火災事故進行確認。否則隧道內的自動噴淋消防系統如產生誤動作，不但不能充分發揮其作用，還可能防礙車輛正常行駛，誘發交通事故。

所以在設計工作中，應注意不要單純追求消防技術的先進性，還要強調其可靠性和安全性。同時還應根據公路隧道內發生火災的頻率及其特點，考慮維護水平、維護的方便性和經濟性。采用配置各種化學滅火裝置、固定消火栓、水龍帶及隧道管理所專職消防人員的方式，完全能夠滿足我國采用的15min消防的標準。

2．4

手動報警按鈕、火災自動檢測系統及緊急電話系統

目前國內眾多廠家研制生產的，在許多民用建筑中廣泛采用的各種點式火災探測器，在其環境適應性、可靠性、可維護性及檢測域方面均難以滿足公路隧道內的使用要求。并且由于每個點式火災探測器檢測域的限制，在特長隧道中則需安裝成百上千個火災探頭，給日常維護和保證其正常工作帶來極大不便。對于確需設置火災自動檢測系統的長大公路隧道，可采用適合隧道環境的線纜式火災探測器。但要特別注意其探測器等部分在隧道惡劣環境中工作的可靠性和穩定性。如在隧道中不設置自動火災檢測系統，可依靠手動報警按鈕和緊急電話系統向隧道管理所控制室報告火災事故和異常狀況。

緊急電話系統技術成熟，設備穩定可靠，維護簡單，使用方便。作為異常狀況的報警設施，其準確性、可靠性、使用率在幾類報警設備為最高。因此在公路隧道中適當增加緊急電話機的設置密度，就可大大提高隧道內異常狀況報警的方便性和即時性，而無需追加更多的投資。因為一般緊急話系統的容量對公路隧道而言都有較大的富余量，故無需增大緊急電話系統的主機容量和增加傳輸纜線的數量，只要增加緊急電話機部份的投資，就能方便報警，縮短報警時間，準確報告事故種類、性質，便于及時組織有效救援，減少事故損失。

2．5

隧道無線移動通訊系統

無線移動通訊系統可以彌補有線緊急電話系統的不足，使隧道內的各類工作人員隨時隨地都能與隧道管理部門保持聯系，接受各種指揮調度指令，有效地保證隧道內各項工作的順利進行，從而方便隧道內各種設備的調試維護，縮短處理各種意外事故的時間，提高工作效率，保證交通暢通。由于電磁波在傳輸過程中被隧道洞壁吸收和反射，能量損耗較大，傳輸距離有限，所以隧道內無線移動通訊系統的關鍵是選擇電磁波在公路隧道內的傳輸方式。目前主要有如下兩種方案：

(1)采用漏泄電纜方案

該方案為在隧道側壁上方縱向架設一漏泄電纜，電磁波沿漏泄電纜傳送并均勻輻射于整個隧道區域，在隧道區域橫向形成一個均勻的電磁場，隧道區域內各處工作人員的手持電臺均能有效、清晰地與無線通訊系統內的各方保持通訊聯絡。該無線通訊方案信號穩定可靠、質量好，電磁波傳輸不會受來往車輛的影響。漏泄電纜還可以一纜二用，同時傳送無線調頻廣播信號，通過車上的調頻收音機，向駕乘人員播放隧道內行車的各項規定及交通安全信息。此方案技術要求較高，投資成本較大。

(2)采用定向天線方案

此方案是在隧道口和隧道內適當位置(根據隧道長度而定)縱向架設隧道無線通訊系統定向天線，采用無線方式沿隧道縱向傳送電磁波。采用此種電磁波傳送方式，通訊系統需采用較高的載波頻段，一般選擇800MHz或900MHz頻段，以便電磁波能傳得更遠，使有效通訊距離能滿足使用要求。該方案投資成本較低，但當隧道長度較大時需在洞內安裝中繼設備和天線，其易受隧道內腐蝕氣體的損害，影響系統的可靠性且不能傳送隧道無線調頻廣播信號。

2．6

路電視監視系統

閉路電視系統技術成熟、設備可靠。它除了能實時、直觀、準確地觀察、監視隧道內的交通狀況、車流密度及各種信號狀態外，還能對隧道內的火災報警信息、交通阻塞信息等異常事件予以確認。并能為有關部門事后分析處理事故提供直接依據。攝像機的設置原則為無盲角。因此，在洞內一般按每間隔150m左右設置一臺攝像機。在隧道口設置一臺帶遙控云臺的可變焦彩色攝像機。閉路電視信號傳輸宜采用光纖視頻信號傳輸系統。雖然其投資成本大約比同軸電纜傳輸系統高三分之一，但光纖傳輸系統可免受各種電磁波的干擾，保證信號傳輸的質量和圖像清晰度。

2．7

隧道交通檢測控制系統

交通檢測監控系統負責收集隧道區域內的交通信息，向駕駛員提供隧道的基本情況，行車要求及異常信息，檢測監控隧道內的交通遠行狀況，合理誘導交通，保障隧道內的行車安全和交通暢通，其主要由車輛檢測器、車道指示器、可變限速標志、可變情報板、信號燈和超高檢測報警器組成。車輛檢測器一般設置于隧道出、入口附近和隧道內，如果交通流量大，需自動檢測判斷隧道內車輛的擁擠阻塞情況，則需在隧道中每間隔600m左右設置一組環形線圈車輛檢測器；可變情報板和可變限速標志一般設置在隧道洞口前方，(對于特長公路隧道也可在隧道內增設)用于顯示有關隧道狀態的內容、各種緊急異常信號及行車指令、指揮信息，顯示隧道內允許的行車速度；信號燈安裝于雙洞隧道洞外交叉渡線區域的前方，提前告訴駕駛員隧道當前的營運狀態(關閉、單洞單向行車、單洞雙向行車)，指示駕駛員按當時的營運隧道狀態正確行車，以免走錯車道，引起延誤或誘發交通事故；車道指示器設置于洞口處和隧道內，在隧道內車道指示器按每間隔300～500m一組設置。

以上簡要介紹了長大公路隧道營運管理系統各方面的特點，分析了各個子系統的構成、功能、作用和設置原則，以及其適用性和可靠性。對長大公路隧道營運管理系統設計有一定的指導意義。但在設計過程中，還需根據具體隧道的長度、預測交通量、交通量組成及投資費用等具體情況，進行組合優化，保證重點，本著實用、可靠、先進、節約的原則，充分分析投資效益，使長大公路隧道營運管理系統的投資效益和營運效益均得到較好體現。