贵州山区高墩大跨度隧道机电系统设计

贵州山区高墩大跨度隧道机电系统设计

崇溪-遵义高速公路位于贵州北部。从重庆雷神店和崇溪高速公路的终点出发，至遵义的忠庄铺，途经贵阳至遵义高速公路。全长117.7公里，两条车道，60公里。崇遵高速公路为多隧道路段,沿线共有隧道18座,其中隧道2,B类隧道4座,C类隧道4座,D类隧道8座。其中凉风垭隧道系崇遵高速公路上单洞长度超过4000m的双洞单向行车特长隧道,也是崇遵高速公路上最长的的隧道。针对凉风垭隧道存在空间环境狭窄,光线变化大、视野不清、空气质量差、事故危害大、救援难度大等特点。我们需要设计一套完善的隧道机电系统以保证其能安全、环保、高效、经济地运行。1监控管理系统凉风垭隧道设计主要考虑隧道的入口段、过渡段、出口段的照明状况,隧道内车流量和车速控制,交通控制诱导,电力参数检测,全程无死角图像监控、火灾报警等环节。整个隧道机电系统分为隧道交通监控系统、隧道照明系统、电力监控系统、闭路电视监控系统、火灾报警系统、通风系统、紧急电话系统及隧道消防系统。1.1隧道的视觉环境隧道以其特殊的行车环境要求隧道内应具有较好的照明系统,从而保障洞内车辆的行车安全和行车舒适度。车辆通过隧道,白天和黑夜的视觉环境不同。黑夜洞内只是洞外环境的延续,白天则经历突然从亮道暗和由暗到亮的急剧变化过程,人的视觉产生强烈的不适应。凉风垭隧道隧道照明设计分为以下2种情况:正常情况下照明、特殊情况下照明。1.1.1不同阴阳天气照明强度隧道正常情况照明根据天气状况来分为:晴天照明——隧道在天气较晴朗的情况下,由于洞内外亮度差异较大,故在隧道出入口处需设置较强的照明光源;阴、雨天照明——由于阴雨天气的自然照度较晴天要弱,不会像晴天时隧道内外会形成较强的视觉差异。所以在阴雨天气的情况下隧道的出入口照明强度应较弱。隧道正常情况照明根据时间段来分为:早、傍照明——在早晨与傍晚时段由于自然照度较中午时段弱,则隧道照明应设置较弱的照度;中午照明——正午时段是一天中自然照度最强的时段,隧道内外视觉差异较大。故隧道照明应设置较早、傍照明更强的照明光源;夜间照明——夜间时段是一天中自然照度最弱的时段,隧道内外视觉差异不是很大,则隧道照明应设置较早、中、傍时段都弱的照明。1.1.2隧道两侧路肩设计隧道内的特殊照明是一种高效的视线诱导照明系统,用于隧道两侧路肩、人行横道、车行横道、逃生指示标志等现场设施。在隧道发生特殊情况时,为隧道逃生人员提供应急照明和指导逃生方向尤为重要。1.2隧道环境检测系统隧道交通监控系统通过监测和收集隧道内外的交通、环境、机电设施工作状态和其他信息,综合分析处理后向隧道内设备和人员发出控制指令,向交警、消防、医疗等部门通报情况。凉风垭隧道交通监控系统在隧道两端设置了高精度的线圈车检器,实时采集监测点的流量、平均车速及占有率,并在数值超过限定时报警。凉风垭隧道交通监控系统为隧道配置一套完整的环境检测系统用以对隧道内的环境进行实时监控,隧道的环境检测系统主要是由隧道内的一氧化碳/能见度监测器(CO/VI)和光强监测器设备构成。CO/VI检测器自动检测隧道内CO浓度值和烟雾透过率,光强监测器检测隧道洞口环境亮度。当检测的数值超过一定数值时报警。在隧道内环境突然发生变换时,值班人员通过交通监控系统第一时间获得信息,经过综合分析处理后向隧道内设备和人员发出控制指令,同时向交警、消防、医疗等部门通报情况,有效快捷的进行交通疏导、事故救援等工作。1.3资企基础比较，为高校景隧道内各类设备如监视器、摄像机、火灾报警器等都需通过电力系统供电。所以电力系统是保证隧道特别是长隧道各大系统正常工作的基础。凉风垭电力监控系统设计了可以对隧道值守点内的EPS、UPS、柴油发电机的运行状态进行监视,并可以对这个供配电系统进行控制。供配电中应用电力监控系统的目的是使电网及各隧道运行更加安全、可靠,利用计算机代替人去管理机组的合理、正常运行,绘制系统电压波动等曲线,计算电网电量消耗、负载功率因素等。使得设备安全运行的可靠性大大提高。1.4隧道监控系统隧道内的闭路电视监视系统可以把隧道内的情况以图像形式实时传输给隧道管理者,管理者可以通过图像实时监控隧道内的各类情况,所以隧道的闭路电视监视系统是保障公路隧道安全正常运行的重要子系统。凉风垭隧道闭路监视系统在隧道内按每150m安装1台黑白固定摄像机,每个紧急停车带内安装1台固定全彩摄像机,隧道外广场安装可控球形彩色摄像机,以实现对隧道全程、隧道外广场、隧道横通道、逃生通道的实时监控,确保隧道内无间断、无死角的实时监控并设计全程配置视频事件检测仪,保证在事故报警后及时锁定事故场面。1.5火灾系统工作原理中国普遍设计的火灾报警系统一般由中心火灾报警监测器、隧道内自动火灾探测器、智能模块箱、手动按扭组成。凉风垭火灾报警系统采用了感温式火灾检测器,并在隧道内每50m安装1套手动报警按钮,手动报警一般为按钮式,装在隧道侧壁。为防止误触,按扭由透明化学材料密封,80N以下的手力就能将封罩打破而不至伤手。当火灾发生时,火灾报警计算机收到火灾报警信息后,立即将报警信息存入档案库,并传送到图示系统,由火警图形屏幕指示报警点。同时,通过闭路电视监控系统,将火警图象切换到主监视器上。此外,主计算机还根据火警信息选择有利于救援逃生的交通疏导程序、通风及照明程序,并经通信系统将相应程序控制指令发到隧道区域控制墙驱动器的计算机上,计算机收到火警信息后,启动地图板上相应的火灾检测器或报警按钮指示符发出光亮和报警音响。启动水消防水泵等消防设施。进而提供隧道区域内的消防、交通疏导方案。指挥人员决策后同时向现场交通指示灯、信号灯、洞口小型情报板发布交通管制及疏导的信号。1.6通风系统设计隧道由于是一个管状半封闭体,车辆行驶在隧道内时,会排放大量的废气,如果这些废气得不到稀释扩散,不断积聚,浓度逐渐增大,既损害人体健康,有影响行车安全;当隧道内发生火灾时,会大量消耗隧道中的氧气,造成人员缺氧窒息,故应保持隧道通风系统的完好,确保隧道内空气流通,所以隧道通风系统在整个隧道运营系统中起着至关重要的作用。凉风垭隧道通风系统设备组成:CO/IV传感器、射流风机、通风供配电线路、通风控制柜。CO/IV传感器及时检测隧道内的一氧化碳浓度与隧道能见度参数。当上述参数超过标准时,CO/IV传感器将检测到的数据通过PLC传送到风机,风机自动开启,进行及时通风。为满足隧道内行车卫生标准和救灾时洞内所需的安全通风量,我们为凉风垭设计配置8组(2台为1组)射流风机,风机的正风向和车辆通行方向一致。隧道射流风机的动力部分,是1台三相异步感应电动机,其供电三相交流电源,是由隧道配电房的低压风机联络柜供给并进行控制,在单向行车隧道中风机通常设正向旋转运行,即风机送风的方向与行车的方向一致,供隧道中空气气流加强。但在隧道发生火灾时,必须根据当时实际情况,可以控制风机的转向,以阻延火势扩散。1.7高速紧急电话紧急电话及广播系统是为行驶在高速公路上的事故和故障车辆提供紧急救助的工具,随着现代通信系统的发展,驾驶员越来越多地使用手机,但行驶在高速公路上的车辆,由于高速公路的实际情况限制,特别是在高速公路的隧道内,手机的无线网络无法覆盖,如发生事故或车辆发生故障时,高速公路紧急电话就是司乘人员向管理中心人员求助的惟一工具,此时紧急电话就显得特别的重要。设计中凉风垭隧道每隔150m装配1台两线制紧急电话,当遇到紧急情况时,司乘人员按动紧急电话按钮,紧急电话可以自动连接隧道管理中心。管理中心软件界面可自动提示呼叫位置,同时闭路电视监视系统也自动切换至相应位置,隧道管理者通过司乘人员语音反应的情况,综合实时图像信息,及时发现处理紧急情况。1.8隧道内消防设施高速公路上的长大隧道内一旦发生火灾,若不能及时发现,及时扑灭,火势会很快蔓延,烟气造成洞内能见度降低,将造成后续车辆的连锁事故;燃烧产生的热浪和排放的大量有毒有害气体会使隧道内环境急剧恶化,导致隧道内司乘人员和工作人员窒息、伤亡,破坏隧道结构,使隧道外消防和营救人员无法组织有效的灭火和营救工作。因此,隧道内火灾常常以造成大量的人员伤亡和严重的财产损失为结局。不仅如此,隧道火灾还会造成隧道设施的严重毁坏,引起短则数小时,长则数十小时甚至更长时间的道路交通中断,造成无法估计的经济损失,因此隧道内应配备一套有效的消防设施。凉风垭隧道内的消防设备均采用自动和手动报警装置,且消防设备上均设有蓄光自发型诱导标志牌,确保在紧急事件中导致供电中断时,人员能及时通过诱导标志找到消防救灾设备,将火势在未蔓延时得以有效控制。凉风垭隧道内每隔50m设置1组消防箱和灭火箱,箱内配置2个用于A、B、C类火灾的MFZL8型干粉灭火器和消防水阀以及1组手动报警器,用于小型或初期火灾。2隧道机电系统的发展趋势凉风垭整体机电系统的设计,在达到国家技术标准的基础上,有效加大了一些关键子系统的功能,并合理将各个子系统兼容在一个大的机电系统平台。但伴随着隧道设计理论和施工技术的发展,隧道机电系统技术也有很大的发展,相关的新技术、新设备不断得到应用(例如视频事件自动检