貴州山區(qū)高墩大跨度隧道機電系統(tǒng)設(shè)計

貴州山區(qū)高墩大跨度隧道機電系統(tǒng)設(shè)計

崇溪-遵義高速公路位于貴州北部。從重慶雷神店和崇溪高速公路的終點出發(fā)，至遵義的忠莊鋪，途經(jīng)貴陽至遵義高速公路。全長117.7公里，兩條車道，60公里。崇遵高速公路為多隧道路段,沿線共有隧道18座,其中隧道2,B類隧道4座,C類隧道4座,D類隧道8座。其中涼風埡隧道系崇遵高速公路上單洞長度超過4000m的雙洞單向行車特長隧道,也是崇遵高速公路上最長的的隧道。針對涼風埡隧道存在空間環(huán)境狹窄,光線變化大、視野不清、空氣質(zhì)量差、事故危害大、救援難度大等特點。我們需要設(shè)計一套完善的隧道機電系統(tǒng)以保證其能安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟地運行。1監(jiān)控管理系統(tǒng)涼風埡隧道設(shè)計主要考慮隧道的入口段、過渡段、出口段的照明狀況,隧道內(nèi)車流量和車速控制,交通控制誘導,電力參數(shù)檢測,全程無死角圖像監(jiān)控、火災(zāi)報警等環(huán)節(jié)。整個隧道機電系統(tǒng)分為隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)及隧道消防系統(tǒng)。1.1隧道的視覺環(huán)境隧道以其特殊的行車環(huán)境要求隧道內(nèi)應(yīng)具有較好的照明系統(tǒng),從而保障洞內(nèi)車輛的行車安全和行車舒適度。車輛通過隧道,白天和黑夜的視覺環(huán)境不同。黑夜洞內(nèi)只是洞外環(huán)境的延續(xù),白天則經(jīng)歷突然從亮道暗和由暗到亮的急劇變化過程,人的視覺產(chǎn)生強烈的不適應(yīng)。涼風埡隧道隧道照明設(shè)計分為以下2種情況:正常情況下照明、特殊情況下照明。1.1.1不同陰陽天氣照明強度隧道正常情況照明根據(jù)天氣狀況來分為:晴天照明——隧道在天氣較晴朗的情況下,由于洞內(nèi)外亮度差異較大,故在隧道出入口處需設(shè)置較強的照明光源;陰、雨天照明——由于陰雨天氣的自然照度較晴天要弱,不會像晴天時隧道內(nèi)外會形成較強的視覺差異。所以在陰雨天氣的情況下隧道的出入口照明強度應(yīng)較弱。隧道正常情況照明根據(jù)時間段來分為:早、傍照明——在早晨與傍晚時段由于自然照度較中午時段弱,則隧道照明應(yīng)設(shè)置較弱的照度;中午照明——正午時段是一天中自然照度最強的時段,隧道內(nèi)外視覺差異較大。故隧道照明應(yīng)設(shè)置較早、傍照明更強的照明光源;夜間照明——夜間時段是一天中自然照度最弱的時段,隧道內(nèi)外視覺差異不是很大,則隧道照明應(yīng)設(shè)置較早、中、傍時段都弱的照明。1.1.2隧道兩側(cè)路肩設(shè)計隧道內(nèi)的特殊照明是一種高效的視線誘導照明系統(tǒng),用于隧道兩側(cè)路肩、人行橫道、車行橫道、逃生指示標志等現(xiàn)場設(shè)施。在隧道發(fā)生特殊情況時,為隧道逃生人員提供應(yīng)急照明和指導逃生方向尤為重要。1.2隧道環(huán)境檢測系統(tǒng)隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)測和收集隧道內(nèi)外的交通、環(huán)境、機電設(shè)施工作狀態(tài)和其他信息,綜合分析處理后向隧道內(nèi)設(shè)備和人員發(fā)出控制指令,向交警、消防、醫(yī)療等部門通報情況。涼風埡隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)在隧道兩端設(shè)置了高精度的線圈車檢器,實時采集監(jiān)測點的流量、平均車速及占有率,并在數(shù)值超過限定時報警。涼風埡隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)為隧道配置一套完整的環(huán)境檢測系統(tǒng)用以對隧道內(nèi)的環(huán)境進行實時監(jiān)控,隧道的環(huán)境檢測系統(tǒng)主要是由隧道內(nèi)的一氧化碳/能見度監(jiān)測器(CO/VI)和光強監(jiān)測器設(shè)備構(gòu)成。CO/VI檢測器自動檢測隧道內(nèi)CO濃度值和煙霧透過率,光強監(jiān)測器檢測隧道洞口環(huán)境亮度。當檢測的數(shù)值超過一定數(shù)值時報警。在隧道內(nèi)環(huán)境突然發(fā)生變換時,值班人員通過交通監(jiān)控系統(tǒng)第一時間獲得信息,經(jīng)過綜合分析處理后向隧道內(nèi)設(shè)備和人員發(fā)出控制指令,同時向交警、消防、醫(yī)療等部門通報情況,有效快捷的進行交通疏導、事故救援等工作。1.3資企基礎(chǔ)比較，為高校景隧道內(nèi)各類設(shè)備如監(jiān)視器、攝像機、火災(zāi)報警器等都需通過電力系統(tǒng)供電。所以電力系統(tǒng)是保證隧道特別是長隧道各大系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。涼風埡電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了可以對隧道值守點內(nèi)的EPS、UPS、柴油發(fā)電機的運行狀態(tài)進行監(jiān)視,并可以對這個供配電系統(tǒng)進行控制。供配電中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的目的是使電網(wǎng)及各隧道運行更加安全、可靠,利用計算機代替人去管理機組的合理、正常運行,繪制系統(tǒng)電壓波動等曲線,計算電網(wǎng)電量消耗、負載功率因素等。使得設(shè)備安全運行的可靠性大大提高。1.4隧道監(jiān)控系統(tǒng)隧道內(nèi)的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)可以把隧道內(nèi)的情況以圖像形式實時傳輸給隧道管理者,管理者可以通過圖像實時監(jiān)控隧道內(nèi)的各類情況,所以隧道的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)是保障公路隧道安全正常運行的重要子系統(tǒng)。涼風埡隧道閉路監(jiān)視系統(tǒng)在隧道內(nèi)按每150m安裝1臺黑白固定攝像機,每個緊急停車帶內(nèi)安裝1臺固定全彩攝像機,隧道外廣場安裝可控球形彩色攝像機,以實現(xiàn)對隧道全程、隧道外廣場、隧道橫通道、逃生通道的實時監(jiān)控,確保隧道內(nèi)無間斷、無死角的實時監(jiān)控并設(shè)計全程配置視頻事件檢測儀,保證在事故報警后及時鎖定事故場面。1.5火災(zāi)系統(tǒng)工作原理中國普遍設(shè)計的火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由中心火災(zāi)報警監(jiān)測器、隧道內(nèi)自動火災(zāi)探測器、智能模塊箱、手動按扭組成。涼風埡火災(zāi)報警系統(tǒng)采用了感溫式火災(zāi)檢測器,并在隧道內(nèi)每50m安裝1套手動報警按鈕,手動報警一般為按鈕式,裝在隧道側(cè)壁。為防止誤觸,按扭由透明化學材料密封,80N以下的手力就能將封罩打破而不至傷手。當火災(zāi)發(fā)生時,火災(zāi)報警計算機收到火災(zāi)報警信息后,立即將報警信息存入檔案庫,并傳送到圖示系統(tǒng),由火警圖形屏幕指示報警點。同時,通過閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),將火警圖象切換到主監(jiān)視器上。此外,主計算機還根據(jù)火警信息選擇有利于救援逃生的交通疏導程序、通風及照明程序,并經(jīng)通信系統(tǒng)將相應(yīng)程序控制指令發(fā)到隧道區(qū)域控制墻驅(qū)動器的計算機上,計算機收到火警信息后,啟動地圖板上相應(yīng)的火災(zāi)檢測器或報警按鈕指示符發(fā)出光亮和報警音響。啟動水消防水泵等消防設(shè)施。進而提供隧道區(qū)域內(nèi)的消防、交通疏導方案。指揮人員決策后同時向現(xiàn)場交通指示燈、信號燈、洞口小型情報板發(fā)布交通管制及疏導的信號。1.6通風系統(tǒng)設(shè)計隧道由于是一個管狀半封閉體,車輛行駛在隧道內(nèi)時,會排放大量的廢氣,如果這些廢氣得不到稀釋擴散,不斷積聚,濃度逐漸增大,既損害人體健康,有影響行車安全;當隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時,會大量消耗隧道中的氧氣,造成人員缺氧窒息,故應(yīng)保持隧道通風系統(tǒng)的完好,確保隧道內(nèi)空氣流通,所以隧道通風系統(tǒng)在整個隧道運營系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。涼風埡隧道通風系統(tǒng)設(shè)備組成:CO/IV傳感器、射流風機、通風供配電線路、通風控制柜。CO/IV傳感器及時檢測隧道內(nèi)的一氧化碳濃度與隧道能見度參數(shù)。當上述參數(shù)超過標準時,CO/IV傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)通過PLC傳送到風機,風機自動開啟,進行及時通風。為滿足隧道內(nèi)行車衛(wèi)生標準和救災(zāi)時洞內(nèi)所需的安全通風量,我們?yōu)闆鲲L埡設(shè)計配置8組(2臺為1組)射流風機,風機的正風向和車輛通行方向一致。隧道射流風機的動力部分,是1臺三相異步感應(yīng)電動機,其供電三相交流電源,是由隧道配電房的低壓風機聯(lián)絡(luò)柜供給并進行控制,在單向行車隧道中風機通常設(shè)正向旋轉(zhuǎn)運行,即風機送風的方向與行車的方向一致,供隧道中空氣氣流加強。但在隧道發(fā)生火災(zāi)時,必須根據(jù)當時實際情況,可以控制風機的轉(zhuǎn)向,以阻延火勢擴散。1.7高速緊急電話緊急電話及廣播系統(tǒng)是為行駛在高速公路上的事故和故障車輛提供緊急救助的工具,隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展,駕駛員越來越多地使用手機,但行駛在高速公路上的車輛,由于高速公路的實際情況限制,特別是在高速公路的隧道內(nèi),手機的無線網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋,如發(fā)生事故或車輛發(fā)生故障時,高速公路緊急電話就是司乘人員向管理中心人員求助的惟一工具,此時緊急電話就顯得特別的重要。設(shè)計中涼風埡隧道每隔150m裝配1臺兩線制緊急電話,當遇到緊急情況時,司乘人員按動緊急電話按鈕,緊急電話可以自動連接隧道管理中心。管理中心軟件界面可自動提示呼叫位置,同時閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)也自動切換至相應(yīng)位置,隧道管理者通過司乘人員語音反應(yīng)的情況,綜合實時圖像信息,及時發(fā)現(xiàn)處理緊急情況。1.8隧道內(nèi)消防設(shè)施高速公路上的長大隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi),若不能及時發(fā)現(xiàn),及時撲滅,火勢會很快蔓延,煙氣造成洞內(nèi)能見度降低,將造成后續(xù)車輛的連鎖事故;燃燒產(chǎn)生的熱浪和排放的大量有毒有害氣體會使隧道內(nèi)環(huán)境急劇惡化,導致隧道內(nèi)司乘人員和工作人員窒息、傷亡,破壞隧道結(jié)構(gòu),使隧道外消防和營救人員無法組織有效的滅火和營救工作。因此,隧道內(nèi)火災(zāi)常常以造成大量的人員傷亡和嚴重的財產(chǎn)損失為結(jié)局。不僅如此,隧道火災(zāi)還會造成隧道設(shè)施的嚴重毀壞,引起短則數(shù)小時,長則數(shù)十小時甚至更長時間的道路交通中斷,造成無法估計的經(jīng)濟損失,因此隧道內(nèi)應(yīng)配備一套有效的消防設(shè)施。涼風埡隧道內(nèi)的消防設(shè)備均采用自動和手動報警裝置,且消防設(shè)備上均設(shè)有蓄光自發(fā)型誘導標志牌,確保在緊急事件中導致供電中斷時,人員能及時通過誘導標志找到消防救災(zāi)設(shè)備,將火勢在未蔓延時得以有效控制。涼風埡隧道內(nèi)每隔50m設(shè)置1組消防箱和滅火箱,箱內(nèi)配置2個用于A、B、C類火災(zāi)的MFZL8型干粉滅火器和消防水閥以及1組手動報警器,用于小型或初期火災(zāi)。2隧道機電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢涼風埡整體機電系統(tǒng)的設(shè)計,在達到國家技術(shù)標準的基礎(chǔ)上,有效加大了一些關(guān)鍵子系統(tǒng)的功能,并合理將各個子系統(tǒng)兼容在一個大的機電系統(tǒng)平臺。但伴隨著隧道設(shè)計理論和施工技術(shù)的發(fā)展,隧道機電系統(tǒng)技術(shù)也有很大的發(fā)展,相關(guān)的新技術(shù)、新設(shè)備不斷得到應(yīng)用(例如視頻事件自動檢