李曰理

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

0 引 言

在交通強國、智慧公路、車路協同等宏觀政策不斷提出的背景下，公路隧道機電設施正在扮演著越來越重要的角色，機電設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養(yǎng)護和精準施策。筆者多年來一直從事公路機電設施的設計檢測等建設及養(yǎng)護方面的工作，隨著隧道洞內外機電設施逐漸增多，運行精細化程度的逐步提升，機電設施的維護養(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 國內公路隧道機電設施的養(yǎng)護類規(guī)范尚不健全

1.1 機電設施養(yǎng)護規(guī)范指導性不強

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，主要是設備侵界問題、設施利舊問題、兼容性問題等，亟需規(guī)范予以指導明確。

1.2 機電設施養(yǎng)護評價方法難執(zhí)行

《公路隧道養(yǎng)護技術規(guī)范》中規(guī)定的評價方法核心是基于隧道機電設備的完好率。完好率是對隧道機電設備周期運行過程中設備運行狀態(tài)的客觀評估，適用于設備故障特征非常明確且運營管理單位已建立設備故障臺數和故障天數的統計報表的情形。這種方法的主要問題在于現階段基層管養(yǎng)能力不支持，目前全國隧道機電設施管養(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的深刻認知，直接導致現階段很難得到完整的完好率數據。

2 公路隧道機電設施檢測技術存在短板

2.1 斷電檢測執(zhí)行難度高

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

2.2 供電電纜斷電檢測復雜度高

隧道內供電電纜由于前期施工工藝問題，加之隧道內環(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，且容易產生安全隱患。因為隧道內供電電纜一般有較多分接頭，市面上絕大多數電纜故障測試儀器及技術均不能對其適用，無法真正找到接觸不良、短路或者斷開的位置。

2.3 機電系統性聯動檢測內容少

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

3 公路隧道機電設施養(yǎng)護維修技術探索

3.1 供配電設施

供配電設施的改造主要進步方面，集中在模塊化和集成化方面。如配電柜體結構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準化、模塊化發(fā)展，各部件均有模數化安裝孔，組裝靈活、方便，可以提前做部件庫存，也便于養(yǎng)護維修。配電設備的智能化及集中控制方面，體現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不能達到技術要求的可采用清潔燈具、清洗隧道側壁；調整燈具角度；更換光源或燈具；側墻敷設反光材料(包括裝飾板、瓷磚、高反光系數涂料等)；增設燈具等措施。隨著LED燈具的逐年進步和成熟，傳統的鈉燈、熒光燈、無極燈等在被廣泛替代，其經濟價值在行業(yè)內形成共識。目前較多隧道采用智能照明控制系統，使照明系統工作在全自動狀態(tài)，系統按預先設定的照明模式進行工作，這些照明模式會按預先設定的時間相互自動地進行切換；能對控制區(qū)域內的燈具進行智能調光，當隧道外光照較強時，照度自動調暗，反之調亮，從而能夠充分利用自然光實現節(jié)能；可調光燈具能夠適當降低燈具工作電壓，延長燈具壽命。一些隧道洞內設置的多色溫燈具，將控制更加精準化。

3.3 隧道火災報警設施

火災預警系統設備迭代、品類多樣，但因為隧道內環(huán)境惡劣，使用場景不同于室內，弱電系統的故障累計造成高誤報率的窘境，目前普遍存在報警設施應用滿意度較低的問題。目前應用效果較好的圖像型火災探測器，規(guī)避了傳統的點式或線形火災探測器的不足，二次驗證機制提高了設備的可靠性。它采用的智能化相機技術，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，并產生火情報警，支持現場錄像取證，是集防火、防盜、監(jiān)控三位—體的性價比高的產品。

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集成化、應急體系化、養(yǎng)護智能化等方面發(fā)展。隨著新技術的發(fā)展，業(yè)內涌現的綜合管控與決策指揮平臺，在部分省份應用效果較好。隨著通訊技術、運算技術的提升，目前AR、VR技術開始向公路隧道行業(yè)涌現，應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網技術和隧道應急預案管理經驗，實現各類機電系統的互聯互通。

圖2 隧道綜合監(jiān)控平臺示意圖

4 公路隧道機電設施檢測技術探索

機電設施本身的特點就是在正常使用一定年限后，會出現性能明顯下降或不穩(wěn)定現象，由于公路隧道機電系統設備多數在外場不間斷運行，加之隧道較其他公路界面環(huán)境更加惡劣，更易導致機電系統硬件設備老化、性能下降，因此對隧道機電設備運行情況應合理地做出科學評價，才能保證隧道機電設備的正常工作能力。對隧道機電設備進行運營檢測可以了解機電設施的運行狀況，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

隧道照明設施可以讓駕駛員更好地觀察隧道內路面狀況，改善視覺感受減輕疲勞，對隧道的安全運營有著重要作用。隧道內一旦發(fā)生交通事故，其嚴重程度往往高于普通路段，因此隧道照明設施的良好運行至關重要。隧道路面亮度作為判斷隧道照明情況優(yōu)劣的主要指標，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，影響行車及經濟效益，人工測量時間長，安全風險大；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，影響測量準確性；照明段落只能進行區(qū)域抽樣檢測，無法對洞內路面進行全覆蓋檢測，測量結果不全面；將照度值轉換為亮度值所依賴的經驗換算系數，在不同路面條件下并不相同，而計算時一般采用定值，導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

公路隧道機電設施養(yǎng)護檢測數據采集階段的主要任務是大量檢測數據的采集和整理，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施養(yǎng)護檢測數據庫系統，難以進行歷年設施狀況的前后對比。目前一些機構開發(fā)了現場記錄系統，關聯運營檢測數據庫系統，可以隨時進行數據查詢和數據調用，方便分類、儲存與整理，并在此基礎上建立完善公路隧道機電設施養(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 公路隧道機電設施改造注意事項

公路隧道機電設施自身和相關專業(yè)的關聯性較強，因此對公路隧道機電設施進行集中性改造時，與主體或相關專業(yè)改造統籌規(guī)劃，機電系統內部應綜合指揮、相互協調。如隧道照明改造要結合隧道路面“白改黑”規(guī)劃進行，外場機電設備更換時同步進行控制系統升級。

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

6 結束語

綜上所述，目前公路隧道機電設施的養(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施的支持，讓我們腳踏實地鉆研實用技術并應用于實際工作中，為交通強國貢獻自己的力量。