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)見風(fēng)險多等特點，加大其運營期間的安全風(fēng)險。因此，加強(qiáng)對城市隧道運營交通安全技術(shù)方案的優(yōu)化對提高隧道運營管理有著重要的作用?；诖?，下文主要結(jié)合自身工程實踐經(jīng)驗，借助現(xiàn)代先進(jìn)理論研究文獻(xiàn)，從安全管理的角度，探索城市隧道運營期的安全管理策略與技術(shù)方案。

1 城市隧道運營安全風(fēng)險分類

為了更加精準(zhǔn)進(jìn)行城市隧道運營安全管理技術(shù)方案優(yōu)化，下面首先根據(jù)我國城市隧道相關(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、運營管理等方面對城市隧道運營安全風(fēng)險進(jìn)行具體分類分析。

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、隧道交通護(hù)欄及防撞設(shè)施、隧道交通誘導(dǎo)設(shè)施4個方面進(jìn)行安全風(fēng)險的分析。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是否存在安全風(fēng)險。其次，在城市隧道交通標(biāo)線上，從光度性、磨損和標(biāo)線施劃合理等方面進(jìn)行風(fēng)險點的分析。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。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。

1.2 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)作為城市隧道運營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)備線路、防水性等方面對其存在的安全風(fēng)險進(jìn)行分析。隧道洞外路燈則可以從外觀、亮度、線路方面進(jìn)行安全風(fēng)險的分析。

1.3 交通監(jiān)控系統(tǒng)

主要從隧道可變標(biāo)志、隧道各類檢測器和隧道監(jiān)控系統(tǒng)三方面分析期存在的運營風(fēng)險。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，在隧道各類檢測器上，結(jié)合監(jiān)視隧道的交通運行狀況的需求對監(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)動正常性、使用功能驗證及測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)作為城市隧道運營安全的重要一環(huán)，主要從風(fēng)機(jī)外觀檢查、風(fēng)機(jī)運轉(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、測試功能的完善性等幾個方面進(jìn)行期安全風(fēng)險分析。

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)報警器聯(lián)動功能正常性、緊急電話和廣播等設(shè)施設(shè)置的合理性、消火栓噴水射程檢測、火災(zāi)報警設(shè)施設(shè)置的有效性、火災(zāi)探測器報警設(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)運轉(zhuǎn)是正常性、隧道火災(zāi)報警器音量檢測、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

為了確定行車安全，需要對隧道路面性能進(jìn)行檢測，確保其不存在拱起、沉陷、錯臺、積水、結(jié)冰、開裂、溜滑、有碎落物等安全問題。

1.7 隧道運行管理

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。隧道運行安全分析可以從隧道運行管理規(guī)章制度合理性、應(yīng)急預(yù)案處理的合理性、各運行管理機(jī)構(gòu)分工合理性和相關(guān)制度措施的落實情況等。

2 城市隧道運營交通安全技術(shù)方案

為了提高城市隧道運營交通安全技術(shù)方案的有效性，基于以上安全風(fēng)險分離，下面主要結(jié)合具體隧道案例，對其存在運營交通安全問題，提出隧道智慧運營安全管控技術(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)報警系統(tǒng)（手動報警按鈕、火災(zāi)自動檢測、聲光報警設(shè)施）、通風(fēng)照明控制子系統(tǒng)（照度檢測儀、通風(fēng)控制器、照明控制設(shè)施、照度檢測儀）、電力監(jiān)控子系統(tǒng)及視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、緊急電話子系統(tǒng)（洞內(nèi)和洞外緊急電話）、有線廣播子系統(tǒng)（隧道洞外和洞內(nèi)廣播號角等）等。

本隧道內(nèi)設(shè)備運行狀況良好，業(yè)主、交警巡查密度較高，結(jié)合以往交通運營狀況調(diào)查，本隧道總體運行平穩(wěn)，截至目前，未發(fā)生較大事故和嚴(yán)重堵車現(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]。同時交通運營管理與建設(shè)相對獨立割裂，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)與隧道的交通運營功能不夠完善。另外，隧道機(jī)電設(shè)施雖然普遍存在安全報警聯(lián)動，但交通運營控制與照明的關(guān)聯(lián)性與互動性不足、誘導(dǎo)信息發(fā)布和信息檢測不同步等問題。

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

2.2 隧道智慧運營安全管控技術(shù)方案思路

隧道智慧運營安全管控技術(shù)方案主要從運營角度出發(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)建實時數(shù)字孿生系統(tǒng)，能自動識別監(jiān)控圖像中的車輛目標(biāo)，并實時感知、采集、分析和記錄車輛的情況，并在孿生模型中進(jìn)行具體真實的展示，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 隧道智慧運營安全管控技術(shù)方案優(yōu)化內(nèi)容

在本隧道智慧運營安全管控技術(shù)方案過程中，主要結(jié)合隧道運營現(xiàn)存問題，對其運行管控系統(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，通過借助高清視頻傳感器，實現(xiàn)全天候的隧道交通視頻圖像采集和上傳。同時洞口高清卡口的設(shè)計，能實時識別進(jìn)入隧道的車輛的車牌，方便后頭軟件的對比分析，提高隧道安全運營響應(yīng)效率。

為了更好對隧道運營、環(huán)境和管理狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和管理，通過數(shù)字孿生與隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)施的狀態(tài)、控制和運營管理信息相關(guān)結(jié)合，打造隧道運行、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)，同時采用CPU、GPU并行運算架構(gòu)，實現(xiàn)對交通違法信息的實時預(yù)警和記錄；另外通過實現(xiàn)AI人工智能算法與其他傳感器數(shù)據(jù)的融合，實現(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、WEB應(yīng)用、交通數(shù)字孿生展示等多功能的系統(tǒng)。通過使用采集服務(wù)器對各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄調(diào)度；通過借助數(shù)據(jù)庫服務(wù)器有效分析各傳感器數(shù)據(jù)；通過借助WEB應(yīng)用服務(wù)器，打造交通數(shù)字鏡像系統(tǒng)，實現(xiàn)對各業(yè)務(wù)功能支持模塊的部署。

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

隧道智慧運營安全管控技術(shù)優(yōu)化主要實現(xiàn)虛擬數(shù)字空間中對現(xiàn)實交通系統(tǒng)進(jìn)行仿真重建，具備數(shù)字孿生平臺、交通態(tài)勢監(jiān)測、跨境頭追蹤和行車軌跡分析、交通感知、事件檢測、運維管理孿生、通風(fēng)照明系統(tǒng)孿生、火災(zāi)手報孿生、消防系統(tǒng)孿生、交通信號管控、風(fēng)速風(fēng)向采集、—氧化碳及能見度采集等功能。其中數(shù)字孿生平臺可將車輛運行相關(guān)信息進(jìn)行融合，并進(jìn)行實景建模融合展示，為交通指揮決策提供可靠技術(shù)支持；交通態(tài)勢監(jiān)測功能能實時獲取隧道內(nèi)行駛的車輛等目標(biāo)，實時反映隧道交通狀況；跨境頭追蹤和行車軌跡分析功能通過信息感知和系統(tǒng)抓拍，自動生成車軌跡；交通感知功能可實時接收系統(tǒng)報警數(shù)據(jù)和視頻信息，同時借助數(shù)字孿生界面進(jìn)行可視化展示，方便對交通異常時間的查詢和瀏覽；運營管理孿生功能通過對接隧道綜合監(jiān)控等平臺，能及時采集和監(jiān)測各系統(tǒng)異常報警情況，實現(xiàn)對設(shè)備故障的智能分析，提高隧道運營管理水平；通風(fēng)照明系統(tǒng)孿生主要通過借助過PL等智能控制器自動采集風(fēng)機(jī)風(fēng)速等信息，并能結(jié)合隧道交通狀況自動調(diào)控通風(fēng)照明設(shè)施運行狀況；火災(zāi)手報孿生功能主要結(jié)合相關(guān)類型傳感器實現(xiàn)對火災(zāi)情況的智能檢測、分析和可視化展示[4]。

3 城市隧道運營安全技術(shù)發(fā)展趨勢分析

建立和提高城市隧道運營技術(shù)和管理水平是我國城市隧道運營安全供給側(cè)改革的發(fā)展趨勢，相關(guān)從業(yè)人員選聘結(jié)合隧道運營安全技術(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)。具體可通過建立健全運營安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和建立常態(tài)化的隧道安全評價機(jī)制、制定專業(yè)化的隧道設(shè)施運行手冊或指南、應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)以提升隧道運營安全和建立高效的應(yīng)急救援機(jī)制等措施進(jìn)行落實。

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)，有利于提升運營安全。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，實施有效的安全管理，制定運營安全計劃和成效監(jiān)測、實施結(jié)構(gòu)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)測、以更全面的方式識別交通事故風(fēng)險類型和位置、預(yù)防未來風(fēng)險等，建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的公路隧道多維度風(fēng)險預(yù)警及管控體系。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實施隧道設(shè)施的自動化監(jiān)測，實現(xiàn)隧道異常情況自動檢測和報警，采用GIS可視化和集中監(jiān)控技術(shù)對隧道異常情況實施預(yù)警等[5]。以提高安全為目標(biāo)，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)、裝備與城市隧道運營的深度融合，可構(gòu)建形成具備感知、通信、計算、應(yīng)用能力的“智慧隧道”，支撐隧道安全運營。

建立高效的應(yīng)急救援機(jī)制。建立運轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制，例如整合危險品運輸企業(yè)GPS監(jiān)控平臺、交通運行監(jiān)控系統(tǒng)、公安交警安全管理系統(tǒng)等信息平臺，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，加強(qiáng)應(yīng)急救援隊伍建設(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

結(jié)合目前國外相關(guān)城市隧道工程運營情況和大量實踐經(jīng)驗，證明我國在城市隧道建設(shè)方面取得了長足的科技進(jìn)步，獲得豐富的工程經(jīng)驗，已成為世界上城市隧道最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國家。目前我國城市隧道由大規(guī)模建設(shè)期進(jìn)入運營管理期，如何提升隧道運營安全水平、提高運營效率，滿足人民群眾對出行品質(zhì)日益增長的需求，促進(jìn)城市隧道的高質(zhì)量發(fā)展，成為全行業(yè)共同面對和思考的問題。以上通過對城市隧道運營交通安全風(fēng)險進(jìn)行分類分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的隧道案例，對其運營交通安全技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化分析，提出隧道智慧運營安全管控技術(shù)方案，重點對智慧運營安全管控技術(shù)優(yōu)化思路、優(yōu)化內(nèi)容、優(yōu)化功能介紹進(jìn)行分析，希望能對提高城市隧道運營交通安全管理提供幫助。