从普通运营公路隧道向智慧隧道管理转变设计方法

张杨 王常青

（1.陕西省交通建设集团公司秦岭终南山公路隧道分公司，陕西 西安 710000；2.陕西省公路应急中心，陕西 西安 710000）

一、引言

近年来，我国正从公路隧道的建设期向管养期进行过渡，而通风、照明、监控、通讯、消防、交通控制、供配电等关键机电系统在不同工况的使用，需要我们对管养数据的采集和深度分析，通过建立数字隧道的模型，找到关键设备系统管养的规律，进行全寿命养护周期管理，更好地服务隧道管养。

二、隧道建设情况和运营状况

1949年以前，中国只有10座公路隧道，最长的不超过200米，大部分是单车道。截至2019年初，我国高速公路里程超过14.26万km。其中，公路隧道为17738处、17236.1km，特长公路隧道1058处，长4706.6km，长隧道4315处，长7428.1km。

随着我国高速公路承担的运输任务越来越繁重，隧道内由于各种事故引发的险情也不断增多，造成人民群众生命财产损失和交通中断的事故时有发生。公路隧道安全管理制度相对缺失，公路隧道安全管理涉及机电管理、消防管理、危化品管理运输车辆管理、超限运输车辆管理、通行秩序管理、基本设施保护等多个方面，具有极强的技术性、专业性、系统性。技术规范缺项较大。隧道运营管理涉及通风、照明、机电、监控、安全等，但是国家很多的技术规范还不能完全满足隧道管理的要求。比如说机电设备的配置标准，安全等级的防护等级标准。

三、提炼管养数据，建立数字隧道

（一）信息采集

对设备的关键数据进行收集，包括隧道内消防系统、监控系统、供配电、交通控制、照明系统等，特别是通风系统，对隧道管养的数据进行汇总，对设备使用效率、故障率、设备率、备件使用率及养护的难度进行综合统计。这些数据直接影响到养护专项计划的规划。

对隧道事故数据进行收集，包括交通事故、不占道、占单道、占双道的交通事故；火灾事故；机电设备故障事故（影响交通通行的，比如隧道供配电系统中断）；抛洒物、对交通无影响、占单道、占双道；恐怖袭击；危险化学品泄漏事故；大件运输车辆不可解体占双道事故等，建立统计分析表，按照人、车、路、环境进行深度分析，有针对性地制定各类事故的预防措施。

对隧道的结构进行定期检测，包括围岩和支护，分析结构的安全性能、使用性能、稳定性能、耐久性能、管理性能等，从结构安全上进行分析，建立全寿命的围岩监测。

（二）数字管养平台的建立

隧道建成以后，很快转入运营管理模式，我们可以利用现有的管理体制，分系统建立相应的数据台账，隧道和桥梁、路面及其他工程有结构上的区别，管养的范围比较宽泛，比较综合，很多机电系统是在配合的情况下，才能发挥出预期的效果，这都需要我们对管养的数据进行深挖、比较、联系，找出最不利因素的共同点。

（三）数据的分析

前期就要求运营单位对管养的数据进行统计，分类整理，比如一个隧道的通风，需要统计不同时段、不同工况、连续的隧道进出口、隧道内、通风竖井外山及通风井底部的同间距过渡段的风速、风压、温度，找到自然通风规律，合理计算开启轴流风机、射流风机后机械排风效能。同时对机电设备故障数量，更换的位置，造成的原因进行分析，反馈给供货单位，提出保护和升级的要求。

四、智慧隧道管养体系的搭建

融入物联网、大数据、云计算等新型技术手段，对综合管养信息进行动态感知，实施处理和智能应用，快速解决隧道行业快速发展面对的问题，实现管养信息化和运营工作的完美结合，对有效的数据进行汇总和成果推广，便于将管养的成果在隧道前期的勘察和施工图设计阶段进行结合，优化设计，更好地服务隧道的运营安全。

（一）智能管理平台的建立

围绕智能监控系统、智能预警联动、智能机电巡检、智能隐患督改、智能宣传警示、智能演练设计、智能应急救援、智能责任追究、智能风险管控等进行模块设计，建立各类采集和传输模块，也可按照需求进行联调和功能扩展。

（二）多源异构数据层框架的设立

隧道内的土建机构、机电系统的管理，由于建立的时间不同、控制的系统不同、传输的协议不同，因此信息无法汇聚到一个控制平台，且每个系统的开发由各系统供应商的软件负责人进行设计，框架协议各有不同，鉴于此，各系统可开放协议，打破数据垄断，从信息的感知层、数据处理层、智能应用层在原有的基础上进行整合，实现可视化显示运行状态的目的。

（三）物联网技术的延深

需用用网络的方式连接众多的机电系统，形成一个多元素传感器的网络空间，通过安全可靠的系统将采集的数据上传至互联网平台，对数据进行分析、处理、挖掘，使其具有更高的决策力。

五、建设智慧隧道的建议

（一）数据采集的真实性

隧道应急救援时效性要求强，必须以信息化、智能化为引领，进一步完善长大隧道内的安全防灾设施，提高隧道内突发事件的自动化监测与报警能力。加强隧道运营科学管理，以满足行车安全需要为基本原则，全面考虑隧道内交通、环境、紧急状态等多种因素，实现交通控制、通风控制、消防控制和照明控制等各项功能协调配合。

（二）健全运营管理体制

管养单位应根据隧道特点、安全等级等相关因素建立专业的管养机构及严格的安全管理体制和应急联动机制，编制切实可行的应急预案，细化应急预案流程、明确各工作岗位职责、规范各班组工作程序，并定期组织演练检验。

（三）打造高素质管理团队

高起点、高标准、严要求，全面加强隧道运营管理人才队伍建设。组织有针对性的技能知识培训，强化管理人员专业技术水平和队伍的整体能力，经常性地开展应急演练，提高急救人员的安全意识及应急处置能力。结合隧道特点，有必要时建立专家库，在应急事故救援中可请相关专家指导。

六、结语

随着我国公路隧道数量不断增加，运营管理工作面临的压力也越来越大。面对目前我国隧道运营管理方面存在的不足，必须充分发挥先进技术和高端人才的引领作用，建立标准化、规范化的管理体制，编制切实可行、实效显著的应急管理预案，打造高水准、严要求的应急救援队伍，最大程度地减少事故中人员、财产损失，保障隧道安全、顺畅运行。