随着我国山区高速公路建设通车里程的不断增加,特别是在“”国家高速公路网规划和“一带一路”建设不断推进的历史机遇下,公路隧道建设进入了一个高速发展的时期。截至年底,全国公路隧道处、.66万米(较年增加处),其中特长隧道处、.75万米(较年增加处),长隧道处、.31万米,我国已经成为世界上隧道工程数量最多、最复杂、发展最快的国家。随着运行通车的隧道尤其长大公路隧道数量的不断增多,大大缩短了山区公路通行距离、提高了通行效率,但也因长大公路隧道道路及交通环境的特殊性,暴露出大量的运营安全问题,造成了较严重的社会影响,使得长大隧道的安全管理成为运营管理的首要任务。秦岭终南山公路隧道是国家高速公路网内蒙古包头至广东茂名线的控制性工程,也是陕西省“”高速公路网西安至安康高速公路的重要组成部分,单洞长18.02公里,双洞全长36.04公里,其建设规模居世界第一,隧道建设规模为双洞四车道,净宽10.92米,限高5米,是我国高速公路隧道示范工程和标志性工程。近5年来,秦岭终南山公路隧道交通量年平均增长率为10.9%,年累计绝对交通量万余辆(日均绝对交通量1.8万余辆,周末绝对交通量3万余辆,法定节假日绝对交通量5万余辆),已达到隧道交通量设计饱和状态。随着交通量的不断增长,隧道内交通事故、车辆故障、抛洒物等突发事件也随之增多(仅全年隧道内共发生车辆故障占道起,货车抛洒物起),隧道养护施工风险提高、养护施工难度增大,应急事件处置效率和安全性难以兼顾,隧道安全运营管理压力巨大。针对秦岭终南山公路隧道日益增长的交通流量,结合隧道运营安全管理面临的实际问题,依据驾驶人、环境和运营管理等影响因素,从驾驶员安全预警、隧道养护管理、应急事件处置等方面进行了不断探索和改进,提出了具有可操作性和实用性的管理创新措施和应对实践,有效保障隧道内车辆和人员安全通行。安全预警创新智能安全预警诱导信号灯当隧道内发生突发事件情况下(如交通事故、车辆异常停滞、货物抛洒等),监控指挥中心一般通过更改隧道车道指示器状态,对突发事件迅速响应并加强交通诱导,以提醒后方车辆改道或禁行,避免二次事故发生。但通过长期监测表明,如果在隧道行车方向下游突发应急事件,隧道上游车道指示器“红叉”状态的单一提示模式,不能对每位司乘人员起到足够的视觉警示和提醒作用,甚至有些社会车辆在通过车道指示器禁行标志后仍高速行驶,引发二次事故。秦岭终南山公路隧道每隔米一组车道指示器,如图1所示,利用隧道现有车道指示器,外框体上沿安装报警器,下沿安装警示红蓝爆闪灯,并且对车道指示器进行内部相关线路、模块改造及PLC控制器输出模式的调整,可实现在车道指示器由“绿箭头(↓)”状态变更为“红叉(×)”状态的瞬间转换过程中,警报器与爆闪灯同时自动联动运转,达到对事故上游驾驶人员做到从视觉到听觉的全方位提示与预警作用,强调前方路段异常,提前放慢车速减速通过事发区域或提前绕行,从而提升隧道行驶的安全性和高效性。图1车道指示器联动声光报警器改造示意与效果图定制可远控LED声光预警一体化提示牌因隧道南北口气候差异大且山区天气多变,为有效提示过往车辆隧道出口天气信息,提高司乘安全驾驶意识,预防交通事故发生,将LED可变提示牌、红蓝爆闪灯、警报器相互结合应用,并将它们进行了“三合一”一体化集成定制,分别在距隧道东西线出口各1千米和米处予以安装,每处LED提示牌分别位于隧道两侧洞壁。该声光预警一体化提示牌不仅具有普通发光亮字功能,可远程操作实时提示洞外天气,而且外置警示红蓝报警灯和警报器更加醒目,“声光字”一体,有效降低隧道洞外雨雪天气情况下车辆出口速度,减少洞口处交通事故发生概率。图2可远控LED声光预警一体化提示牌效果图养护管理创新推行“红、橙、黄、蓝”四色安全风险管控针对秦岭终南山公路隧道机电设施数量多、运行年限长的情况,重点以机电系统故障和土建结构可能发生的病害,对隧道安全运营管理影响程度,全面进行安全风险辨识,在安全风险管控中推行“红、橙、黄、蓝”四色安全风险管控体系,按照风险安全等级不同,分为重大风险(红)、较大风险(橙)、一般风险(黄)和低风险(蓝)4个等级,实施安全风险公告警示。在机电系统故障安全风险等级划分中,逐个按照监控系统、通信系统、通风系统、照明系统、交通控制系统等进行安全风险等级划分,根据各分系统故障数量、系统功能以及对隧道安全通行影响程度定性或定量区分描述。在土建结构安全风险等级划分中,充分依据《公路隧道养护技术规范》和运营实际,按照洞口、洞门、衬砌、渗漏水、隧道路面、排水设施等结构分类详细描述,根据影响行车安全程度严格区分。科学评定相应安全风险等级,通过“分区域、分级别、网格化”原则,实施机电故障、土建病害安全风险差异化动态管理,有效预防各类安全风险,最大限度遏制安全责任事故发生。创新发明吸附式洞壁轮廓标针对隧道内洞壁轮廓标数量大、难清洗等问题,创新研发了一种吸附式洞壁轮廓标。该轮廓标外形、尺寸、反光角度与传统轮廓标和规范要求一致,在固定轮廓标的方式上创新采用了磁力吸附方式,轮廓标分为不锈钢底座和轮廓标壳体两部分(壳体两侧反光膜之间的立面由螺栓连接两处磁性金属片)。需要清洗时,只需要养护人员沿检修道将需清洗的轮廓标逐个取下,并吸附安装备用轮廓标即可,通过安装和应用可有效提高隧道轮廓标清洗效果和效率。对于新建公路隧道项目,一般只需在原有设计轮廓标数量基础上,增加米长度、约个左右的备品备件,就可实现全线隧道轮廓标的循环清洗和重复安装利用,极大降低了养护成本,提升养护效率,减少作业风险。试点隧道“互联网+消防”智慧消防云平台秦岭终南山公路隧道消防水系统有近40千米消防管道、个终端消防栓箱及26个连接点。随着通车年限的增长难免出现漏水现象,而且漏水点一般较为隐蔽,通常人工巡查或逐段查找漏水点,往往需要大量时间且功效低,给隧道安全运营造成了一定安全隐患。该平台通过移动互联网和物联网技术搭建,隧道消防管理人员无论在任何时间、地点,只需利用一台可上网的电脑或手机登录指定网址,就可实时监测试点处的消防管道压力、流量,当发生漏水时管道压力或流量变化超出一定范围,立即发出报警提示,实现了可随时随地监测数据并自动报警功能,大大提高了水消防系统终端监管的效率和实时性。改造插拔式LED诱导灯隧道LED诱导灯一直存在容易被车辆剐蹭、线路故障频率高、更换难度大等问题,经过多次探索与实验,创新设计了一种插拔式隧道LED诱导灯。与传统隧道LED诱导灯相比,其外形、尺寸、发光颜色均保持不变,在接线方式上改变了现有隧道LED诱导灯绑扎式的电线连接方式,而是采用插座固定的接线方式解决。在隧道检修道侧壁提前预埋插座,安装时将自带连接插头的LED诱导灯插入插座即可完成。当隧道LED诱导灯需要维修时,只需维护人员在检修道上将LED诱导灯拔出,便可进行更换或维修,使得拆卸和更换更为便捷,且此种方式无须占道施工,进一步降低了作业安全风险。探索竖井风道内视频及气象参数监控随着隧道交通量和通风需求的不断攀升,通过实时监测轴流风机系统竖井风道相关参数变化,掌握轴流风机运行状态。一是加装红外高清摄像机实时回传竖井风道图像,有效监控轴流风机风阀开启状态和角度,加强通风系统监管效率。二是将隧道专用型气象站从隧道洞壁“请进”竖井风道内,实测并存储竖井风道内风速、风向、温度及湿度等气象参数信息。这样不仅能够同步掌握轴流风机通风量大小,反映轴流风机运行状态,还为合理确定轴流风机维护频率、开启模式及时间提供科学依据,进一步提升了隧道轴流风机的通风效果和效率。高压箱式配电柜首创安装气体自动灭火由于近年来隧道车流量增大、车辆尾气排放量增加,部分箱变环境温度较高,加之设备长期不间断运行,给隧道供电安全运营造成安全隐患。秦岭终南山公路隧道将气体自动灭火系统引入安装至隧道10KV箱变的电容柜和变压器室。当相应柜内任何部位发生火灾时,安装在箱变内部电气设备四周的热敏线缆可快速探测着火点,立即启动灭火装置,释放气体进行灭火。该方式可有效控制初期电气火灾,有效降低电气火灾事故影响。安装方便不需要接入电源,属于物理触发,所释放的气体(氮气、二氧化碳、气溶胶颗粒等)对电气配件无腐蚀,对环境无污染,触发后不影响箱变正常运行。应急管理创新搭建隧道消防高位水池监测与控制智能化系统为保障隧道应急救援用水的充足与便捷,秦岭终南山公路隧道自主研发了高位水池水位监测与控制系统,实现了高位水池供水系统智能化控制(自动控制水池水位,低于水位下限1.5米开启水泵,高于水位上限2.5米关闭水泵)、远程手动开闭主副水泵、自动报警等功能。完成了高位水池监测与控制系统优化工作,确保隧道应急救援用水时刻保持在合理储备量,使消防高位水池水位控制更加方便与快捷。引入应急事件处置新装备在全国高速公路运营管理中率先引入“交通事故现场防闯入预警系统”,用于道路交通事故现场警戒线的设置,当车辆非法闯入警戒区,系统可及时报警,提示事故现场人员及时避让,进而有效防范车辆二次碰撞。同时,为路政执法人员配备折叠电动自行车,使路政执法人员在单向两车道的隧道内堵车时,以最短时间到达事故现场,迅速有效开展交通疏导和事故处置,大大缩短事故救援和拥堵时间,降低二次事故发生风险。秦岭终南山公路隧道自年1月20日开通运营以来,截至年底累计通行车辆约余万辆,至今未发生一起安全责任事故、重特大火灾和交通事故。但是运营安全管理形势依然严峻,困扰长大隧道运营安全的薄弱环节仍旧突出,需从设计、施工、运营中不断进行总结和探索。例如,在降低驾驶员疲劳度的工作中,通过优化隧道特殊灯光带、循环播放警示音等手段提醒驾驶人员,起到了很好的警示作用。但随着交通量的骤增,仍需不断完善和总结相关措施,更加有效降低驾驶员的疲劳度,进一步降低重特大事故发生几率。本文刊载/《大桥养护与运营》杂志年第2期总第10期作者/杨晓珂作者单位/陕西省交通建设集团公司秦岭终南山公路隧道分公司
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