摘 要 本文分析了公路隧道内的环境状况及长大公路隧道营运管理设施的特点，全面论述了长大公路隧道营运管理系统中各个子系统的构成、功能、作用及其适用性和使用效果，对公路隧道营运管理系统的设计、系统配置具有一定的指导意义。
　　关键词 公路隧道 特点 营运管理系统

　　1．公路隧道管理系统的特点
　　1．1 环境特征
　　公路隧道是公路的特殊构造物，在空间上的限制而使隧道内的环境状况具有以下特点：
　　1)行驶车辆排放出的气态及游离固态微粒混合成的有害废气和车辆携带的尘土及卷起的尘埃，因隧道内空间的限制，往往不能很快扩散、消失；
　　2)因山体丰富的淅沥水和洞内外温差的作用，而使隧道内常常处于很潮湿的环境中；
　　3)因隧道的二次衬砌和隧道内的路面均为刚性体，当重车通过隧道时，洞内震动较大；
　　4)由于隧道内交通繁忙，加上环境恶劣和空间场地的限制，而使设备的日常维护、故障检修工作困难、劳动强度大而效果较差
　　1．2 公路隧道运营管理设施的特点
　　长大公路隧道中的运营管理设施具有如下几个特点：
　　1)设施的种类繁多：主要包括·隧道照明系统、隧道通风系统、隧道消防灭火系统、火灾自动检测及手动报警系统、紧急电话系统、隧道无线调度对讲系统、隧道有／无线广播系统、隧道闭路电视监视系统、交通参数检测及交通控制和信号提供系统、隧道环境参数检测及通风、照明控制系统、供配电系统。
　　2)许多子系统内设备数量大，如照明灯具、自动火灾探测器、摄像机、报警按钮。
　　3)设备价格高，投资大，运营维护工作量大：如能见度仪、照度仪、通风、照明系统。
　　4)很多专用设备国内无成熟定型产品，需依赖进口。
　　综上所述，从公路隧道本身具有的特殊性及隧道运营管理系统的特点，可以看出隧道运营管理设施的设计、设置、系统配备与路段上的交通监控系统相比，因涉及更多的因素而更为复杂、要求更高。因此，在隧道运营管理系统的设计过程中需根据隧道的土建规模、分期实施方案、投资情况，以及预测的前期交通量和交通量的增长情况，对各个子系统及设备的配置从其实用性、经济性、可靠性、可维护性等诸方面进行比较，分析它们的功能、作用、使用效果和操作维护的方便性，以及其投资和运营费用，从而确定运营管理系统的规模、系统配置和设备数量。在进行隧道运营管理系统总体方案设计时，需认真考虑各个子系统功能的互补性，并分析它们在作用上的重叠性，处理好前期工程中系统的实用可靠性和后期系统的完整性先进性的关系，使隧道营运管理系统在投资费用、经济效益方面符合我国的经济发展水平，不超出业主的承受能力，在技术功能上即能兼顾前期管理需要又适合将来的升级扩展。

　　2．运营管理系统各子系统分析
　　2．1 隧道照明及其控制系统
　　为了避免车辆高速驶入驶出隧道时，产生的“黑洞”和“白洞”效应，保障车辆在隧道中的行车安全，根据公路隧道设计规范，在长度超过100m的公路隧道中，应设置白天的照明设施。关于公路隧道的照明设计，《公路隧道设计规范》中已就照明区段的划分，各照明区段的长度，路面最低亮度等各个方面均作了详细具体的规定，照明光源宜选择高压钠灯、低压钠灯或荧光灯。为达到隧道内安全行车所要求的亮度，需要配置相当数量的照明灯具，而在隧道运营过程中照明设备使用时间长，耗电量大，在隧道的运营成本中占有很大的比例，所以在公路隧道照明系统设计中一个关键的问题是照明灯具的选择、配置及其控制问题。
　　(1)照明光源
　　照明光源的选择、配置及照明系统的合理控制无论对确保行车安全，提高隧道内的行车舒适性，还是降低运营成本，减少维护工作量，均有着重要的作用。高压钠灯和低压钠灯光效高。高压钠灯约为90～l00lm/W。低钠灯可达140lm/W以上，且透雾能力强。但低压钠灯辐射单色黄光，而高压钠灯工作时则发出金白色光。两者的一个共同缺点，就是显色性差。显色指数只有25～40。这两种光源用于隧道照明，只能达到满足隧道刚?车观察、看清路上障碍物的目的，对反映隧道内环境的真实性和提高公路隧道刚?车的舒适性，这两种光源则不够理想。因此，为了更好地改善公路隧道内照明系统的照明效果，可考虑采用新型的照明光源，如单灯混光灯。混光单灯灯具的混光效果、光效、显色性、节能性等均优于双灯混光灯具，且单灯混光灯在使用维护上比双光源混光灯更为简单方便。另外中显钠金卤灯，其光效及显色性指标均更高，用于隧道照明效果将更好，能获得很好的照明效果和较低的照明费用，但其价格较贵。
　　(2)照明控制
　　隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段气候条件下的照明要求，控制各个照明回路的开关，从而达到既满足隧道的照明亮度要求，保证行车安全，又节省能源的目的。其控制方式大致可分为手动控制方式、分时段进行的时序控制方式和根据洞内外的亮度值自动控制照明回路的全自动控制方式三种。手动控制方式主要用于公路等级低，隧道长度较短、照明级别少的隧道照明系统，由人工根据不同的时段及天气情况而开关不同的照明配电回路。分段时序控制方式则是采用时序控制器控制隧道照明的各个配电回路，根据一天中不同的时间段而开启(闭合)相应的照明回路，此种控制方式主要也是用于照明回路较少的短隧道和中长隧道。隧道照明的自动控制方式则是利用光照度计分别采集隧道内外的亮度参数，经对比处理后，由计算机系统或照明控制器自动控制各个照明回路的开关，使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。
　　2．2 隧道通风及其控制系统
　　(1)通风设施
　　通风及除尘设施包括风机和静电除尘器。通风方式有纵向、横向、半横向等多种方式。中、长隧道采用射流风机的纵向通风方式就能够满足隧道营运安全对通风的要求。对特长公路隧道采用中间加设通风竖(斜)井的纵向通风方式或加装静电除尘装置亦能满足隧道的通风要求。而很少采用横向通风方式或半横向通风方式。
　　静电除尘器的主要功能是除去污染空气中的烟雾，它的应用可减少为排散大量柴油车在隧道中产生的烟雾所需要的通风量。该装置不太适用于路面上尘土较多、野外公路隧道中汽车携带的尘土及交通扬尘很大的地方，因在这样的隧道环境中静电除尘器的效果将大受影响且会大大增加该设备的清理维护工作。
　　(2)通风控制
　　通风控制是以co的允许浓度、烟雾透光率允许范围为依据，控制方式可分为人工控制和全自动控制方式。人工控制方式就是通过观察检测到的交通量、co浓度等参数，人工手动开启和关闭风机，主要用于公路等级较低，隧道长度较短，风机数量较少的公路隧道中。对于高速公路中的长大公路隧道由于隧道长、交通量大、风机数量多，其通风控制方式一般均采用全自动的控制方式。它通过设置于隧道中的co和能见度检测仪实时检测隧道中的co浓度和能见度值，按照事先确定的通风控制模型和控制流程科学合理地控制风机的启停，不仅可以保证隧道内的空气环境质量，同时还可节省大量能源和运营成本。
　　2．3 隧道消防灭火系统
　　消防灭火系统是为了保证在因交通事故或车辆故障而引发火灾时，能有效地实施消防灭火行动，即时扑灭隧道中的火灾，减少人员伤亡和财产损失，防止对隧道洞体造成更大的损害而产生严重的后果。《公路隧道设计规范》中规定500m以上的高等级公路隧道需设置消防设备洞室，长大公路隧道还需设置报警、消防及其它应紧设施，按50m的间距，设置消防设备洞，用于存放灭火器、水龙带、沙桶等灭火器材，并设置消火栓。为此，需沿隧道全线敷设联通各个消火栓的消防供水管和消防水池。这就为当火灾发生时，事故当事人或其它人员进行火灾的初期自救行动和随后由隧道管理所消防人员进行的强劲灭火活动提供了可靠的物质保障。对于特长且交通量较大的隧道可考虑设置自动喷淋灭火系统或移动式灭火系统，而一般无需每间隔5~10m一个地设置自动喷淋消防设施。这是因为：
　　(1)隧道内本身具有的易燃、可燃物质不多，所发生的火灾常为交通事故或车辆故障而产生的火灾，此类火灾发生的位置和起火的部位具有严重的区段性和不均匀性。这种区段性和不均匀性，严重限制了自动喷淋灭火消防系统的效果。
　　(2)采用自动喷淋灭火系统不仅会增加投资，同时为保证其完好性和可靠性，需增加大量管理、维护等方面的工作，因而投资效益比不高。
　　(3)自动喷淋消防系统要真正发挥其自动、快速灭火的优点，需要将自动火灾报警系统与自动消防灭火系统组成联动控制系统。而火灾报警与消防灭火联动控制系统的设计，是一项法规、政策性要求很强、技术性也较复杂的工作。 目前国内外的各种火灾自动检测系统，在其可靠性、准确性方面，还不能完全可靠地用于直接启动自动消防联控系统，还需借助闭路电视等设备对火灾事故进行确认。否则隧道内的自动喷淋消防系统如产生误动作，不但不能充分发挥其作用，还可能防碍车辆正常行驶，诱发交通事故。
　　所以在设计工作中，应注意不要单纯追求消防技术的先进性，还要强调其可靠性和安全性。同时还应根据公路隧道内发生火灾的频率及其特点，考虑维护水平、维护的方便性和经济性。采用配置各种化学灭火装置、固定消火栓、水龙带及隧道管理所专职消防人员的方式，完全能够满足我国采用的15min消防的标准。
　　2．4 手动报警按钮、火灾自动检测系统及紧急电话系统
　　目前国内众多厂家研制生产的，在许多民用建筑中广泛采用的各种点式火灾探测器，在其环境适应性、可靠性、可维护性及检测域方面均难以满足公路隧道内的使用要求。并且由于每个点式火灾探测器检测域的限制，在特长隧道中则需安装成百上千个火灾探头，给日常维护和保证其正常工作带来极大不便。对于确需设置火灾自动检测系统的长大公路隧道，可采用适合隧道环境的线缆式火灾探测器。但要特别注意其探测器等部分在隧道恶劣环境中工作的可靠性和稳定性。如在隧道中不设置自动火灾检测系统，可依靠手动报警按钮和紧急电话系统向隧道管理所控制室报告火灾事故和异常状况。
　　紧急电话系统技术成熟，设备稳定可靠，维护简单，使用方便。作为异常状况的报警设施，其准确性、可靠性、使用率在几类报警设备为最高。因此在公路隧道中适当增加紧急电话机的设置密度，就可大大提高隧道内异常状况报警的方便性和即时性，而无需追加更多的投资。因为一般紧急话系统的容量对公路隧道而言都有较大的富余量，故无需增大紧急电话系统的主机容量和增加传输缆线的数量，只要增加紧急电话机部份的投资，就能方便报警，缩短报警时间，准确报告事故种类、性质，便于及时组织有效救援，减少事故损失。
　　2．5 隧道无线移动通讯系统
　　无线移动通讯系统可以弥补有线紧急电话系统的不足，使隧道内的各类工作人员随时随地都能与隧道管理部门保持联系，接受各种指挥调度指令，有效地保证隧道内各项工作的顺利进行，从而方便隧道内各种设备的调试维护，缩短处理各种意外事故的时间，提高工作效率，保证交通畅通。由于电磁波在传输过程中被隧道洞壁吸收和反射，能量损耗较大，传输距离有限，所以隧道内无线移动通讯系统的关键是选择电磁波在公路隧道内的传输方式。目前主要有如下两种方案：
　　(1)采用漏泄电缆方案
　　该方案为在隧道侧壁上方纵向架设一漏泄电缆，电磁波沿漏泄电缆传送并均匀辐射于整个隧道区域，在隧道区域横向形成一个均匀的电磁场，隧道区域内各处工作人员的手持电台均能有效、清晰地与无线通讯系统内的各方保持通讯联络。该无线通讯方案信号稳定可靠、质量好，电磁波传输不会受来往车辆的影响。漏泄电缆还可以一缆二用，同时传送无线调频广播信号，通过车上的调频收音机，向驾乘人员播放隧道内行车的各项规定及交通安全信息。此方案技术要求较高，投资成本较大。
　　(2)采用定向天线方案
　　此方案是在隧道口和隧道内适当位置(根据隧道长度而定)纵向架设隧道无线通讯系统定向天线，采用无线方式沿隧道纵向传送电磁波。采用此种电磁波传送方式，通讯系统需采用较高的载波频段，一般选择800MHz或900MHz频段，以便电磁波能传得更远，使有效通讯距离能满足使用要求。该方案投资成本较低，但当隧道长度较大时需在洞内安装中继设备和天线，其易受隧道内腐蚀气体的损害，影响系统的可靠性且不能传送隧道无线调频广播信号。
　　2．6 路电视监视系统
　　闭路电视系统技术成熟、设备可靠。它除了能实时、直观、准确地观察、监视隧道内的交通状况、车流密度及各种信号状态外，还能对隧道内的火灾报警信息、交通阻塞信息等异常事件予以确认。并能为有关部门事后分析处理事故提供直接依据。摄像机的设置原则为无盲角。因此，在洞内一般按每间隔150m左右设置一台摄像机。在隧道口设置一台带遥控云台的可变焦彩色摄像机。闭路电视信号传输宜采用光纤视频信号传输系统。虽然其投资成本大约比同轴电缆传输系统高三分之一，但光纤传输系统可免受各种电磁波的干扰，保证信号传输的质量和图像清晰度。
　　2．7 隧道交通检测控制系统
　　交通检测监控系统负责收集隧道区域内的交通信息，向驾驶员提供隧道的基本情况，行车要求及异常信息，检测监控隧道内的交通远行状况，合理诱导交通，保障隧道内的行车安全和交通畅通，其主要由车辆检测器、车道指示器、可变限速标志、可变情报板、信号灯和超高检测报警器组成。车辆检测器一般设置于隧道出、入口附近和隧道内，如果交通流量大，需自动检测判断隧道内车辆的拥挤阻塞情况，则需在隧道中每间隔600m左右设置一组环形线圈车辆检测器；可变情报板和可变限速标志一般设置在隧道洞口前方，(对于特长公路隧道也可在隧道内增设)用于显示有关隧道状态的内容、各种紧急异常信号及行车指令、指挥信息，显示隧道内允许的行车速度；信号灯安装于双洞隧道洞外交叉渡线区域的前方，提前告诉驾驶员隧道当前的营运状态(关闭、单洞单向行车、单洞双向行车)，指示驾驶员按当时的营运隧道状态正确行车，以免走错车道，引起延误或诱发交通事故；车道指示器设置于洞口处和隧道内，在隧道内车道指示器按每间隔300～500m一组设置。
　　以上简要介绍了长大公路隧道营运管理系统各方面的特点，分析了各个子系统的构成、功能、作用和设置原则，以及其适用性和可靠性。对长大公路隧道营运管理系统设计有一定的指导意义。但在设计过程中，还需根据具体隧道的长度、预测交通量、交通量组成及投资费用等具体情况，进行组合优化，保证重点，本着实用、可靠、先进、节约的原则，充分分析投资效益，使长大公路隧道营运管理系统的投资效益和营运效益均得到较好体现。

参考文献
  1．广东省清潭、柚树下隧道营运管理系统设计文件
  2．浙江省桑州岭．麻岙岭隧道营运管理系统设计文件
  3．“公路隧道”杂志及公路隧道学术会议论文集
  4．吴建勋．建筑防火设计
  5．照明光源产品手册等