大型越江隧道机电设备控制系统升级改造策略

大型越江隧道机电设备控制系统升级改造策略

邵立

（上海兆亿隧桥养护管理有限公司，上海 201913）

摘要：公路工程大规模建设是适应经济发展的关键基础设施，在当前社会背景下，快速隧道的重要性愈发凸显出来。人们对公路的依赖性更强，道路的智能化、安全化发展已经成为重点发展方向。快速隧道所在区域复杂度较高，运行过程中要得到大量设备的支持，必须做好机电设备运维工作，通过升级改造提升维修养护水平，避免在后续施工中出现各类质量问题。本文以大型越江隧道为背景，围绕其中的机电设备控制系统展开探讨，提出可行的升级与改造措施。

关键词：隧道工程；机电设备；改造与升级

中图分类号：U453   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）11（上）-0092-02

当前，我国的工程建设规模正持续扩大，工程施工对隧道机电设备提出了较高要求，这是保障道路运行安全的关键所在。但受国内行业技术水平的，机电设备的性能受到了抑制，工程人员必须在后续发展中做好机电设计工作，从表露出的种种问题入手，做进一步优化，提升设备的自动化水平，推动我国公路事业的持续发展。1 当前国内隧道系统中存在的相关问题1.1 通风系统

综合分析技术规范以及具体的项目招标文件，要做好对射流与轴流风机的控制工作，采取本地与远程相综合的控制方式，且后者又可细分为手动与自动两种控制形式。工程验收环节，实现对风机的手动现场控制难度较低，但若要达到对风机的自动控制并非易事，普遍存在配套功能不够完善的问题，这与环境监测数据残缺有着直接关联，实际运行中即便超出了设定警戒值，但却不会在第一时间做出报警行为，且程序缺乏联动预案机制。1.2 照明系统

以招标文件为指导，综合参考行业技术规范，隧道照明系统的稳定运行必须建立在自动与手动两大功能基础上。就当前的隧道照明系统而言，会基于事先设定的方式来达到自动启停的效果，但考虑到工程成本问题，工程人员设计过程中虽适配了隧道内外亮度检测仪，但缺乏高精度亮度检测程序，不利于亮度检测仪的运行，严重抑制了设备性能。1.3 火灾报警系统

为保障隧道的安全运行，必须适配火灾报警系统，参考

行业规范得知，并未对火灾点火试验做出明确要求，当出现报警行为后，文件中也没有提及必须增加设备联动预案的相关规定，所以在部分隧道工程中虽然适配了火灾报警设备，但并未展开模拟火灾试验，而是经由验收工作后直接呈交给运营单位，给后续运行带来一定程度的安全隐患。在工程验收过程中，部分工程人员对火灾报警软件的认知不足，虽然展开了点火试验，但火灾自动报警的响应时间已经远大于60s，且存在报警位置与实际情况不一致的情况，不具备自行切换报警图像的能力。不仅于此，隧道综合监控软件中还缺乏详细具体的应急联动预案。1.4 事件检测系统

依据招标文件相关要求，对视频检测系统提出了特定要求，必须涉及3种报警功能：异常事件报警（主要涉及以交通事故为代表的8类状况）、设备故障报警（常见有网络通讯故障等）、交通参数大于阈值报警（常见有车速过快等）。

经项目交（竣）工测试得知，承包人给出的视频监测系统普遍表现出误报率高的问题，例如，将车辆误判为行人等都较为常见，同时并未涉及人工确认环节，无法实现自动保存处理界面的功能，即便是尤为重要的事件录像，也无法自动备份；承包人使用的软件并未增设阈值限定功能，虽然可以检测车速但无法达到精度要求；面对丰富的交通事件时难以实现统计与分析。1.5 紧急电话及广播系统

以技术规范为指导，监控中心接到紧急电话后，要随即发出报警信号，基于自动化的方式呈现报警位置以及具体的

超载问题。4 结语

门式起重机起升机构控制改造工作是维护起升机构的稳定性与可靠性的重要措施。在注重改造措施的科学性的基础上，对起升机构进行优化，可以让设备的运行情况得到有效的改善，也可以让起升机构的故障发生率有所降低。

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通话内容等相关信息，同时能达到自动录音的效果；若存在特殊要求还可利用现场广播系统将具体情况传达给车辆调度人员；扩宽隧道监控关键的功能，要实现对地点、事故类型等多项因素的分析。交(竣)工验收测试中，警报功能运行状态良好，实际运行结果表明该功能均可实现，但多数紧急电话报警软件中并未增设人机操作界面，意味着事故类型、严重程度等信息无法准确呈现出来；有时还出现缺乏统计查询功能的现象，无法准确获取报警记录；最为突出的便是不具备报警视频的自动切换功能，在此影响下制约了值班人员的日常操作，无法实时分析报警视频图像。

2 大型越江隧道机电控制系统技术分析——以上海城市运营集团管养的上海长江隧桥为例2.1 上海长江隧桥机电控制系统介绍

上海长江隧桥工程采用“南隧北桥”方案，南起浦东五号沟，以隧道形式穿越长江口南港水域到达长兴岛后，以桥梁形式跨越长江口北港水域北止于崇明县的陈家镇，全长25.50km。其中隧道全长8.95km，大桥全长16.55km。该工程机电设备量庞大，包括供电系统、照明系统、给排水系统、消防系统、监控系统及收费系统等，其中监控系统又分可为计算机管理系统、闭路电视系统、视频检测系统、环形线圈车辆检测系统、交通信息诱导系统、气象监测系统、广播系统、设备监控系统、火灾自动报警系统等。依托于各类控制功能，相互辅助下达到了自动化控制的效果，全面保障了隧桥的安全性。

随着运行年限的增加，机电设备的使用已经从设备磨合期、设备稳定期进入设备故障多发期，因此，上海长江隧道机电设备高频率维修保养将更加常态化。如何提高隧道机电设备的完好率和工作效能，并使机电设备长期处于良好的运行状态和技术状态，是机电设备后续养护运行工作的重点，这需要采取合理的诊断措施查找机电设备的故障，并借助于先进的维修管理模式，选择合理的维修手段及时维修，从而为长江隧桥安全、有序、正常运行提供有力的保障和坚实的后盾。基于此，下面以上海长江隧道LED照明系统的运维检修为切入点，总结运维的难点和问题，并给出可行的升级改造策略。

2.2 上海长江隧道照明系统运维中存在的困难

上海长江隧道照明系统采用LED照明灯具，其中隧道三号车道上下行共有近3000套LED照明灯具，由于电源接线盒狭小，更换灯具时必须断电作业才能确保作业人员维修时安全，然而，LED灯的电源控制开关装在1号车道的基本照明电源箱中。维修时作业车辆必须在隧道内循环绕圈进行检修，相当费时费力，维修成本高。随着时间的推移，隧道内需要维修的灯具越来越多。因平时机电人员对隧道三号车道LED照明灯进行维修时必须穿越车道至一号车道关闭电源方可作业，在这个过程中存在极大安全隐患，因此机电维修班对隧道三号车道LED灯的维修进入了停滞阶段。2.3 上海长江隧道照明控制系统升级改造策略

在经过了可操作性、可安装性、改造难易程度和性价比等方面比较后，上海长江隧道运维人员决定采用在LED基本照明箱内加装智能遥控开关的方式来实现对车道照明电源的开启和关闭操作。通过改造灯具电源的控制方式，也能有效避免维修作业人员横穿马路进行人工开关电源时产生危险。

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上海长江隧道三号车道3000套LED灯具通过90个16A的三相4P空气开关控制电源，平均每个空气开关负载33个左右灯具，每套灯具的额定功率为80W，经计算，单相额定电流约为4～5A。由于现场使用的保险丝和空气开关都是16A的，所以改造所使用接触器的额定电流也相应提高，避免灯具在发生短路等故障时对接触器的损坏，25A额定电流的接触器比较合适。

通过在LED基本照明分路开关下串接一个交流接触器，以无线遥控开关对接触器进行控制，遥控开关实际有效控制距离为100米。达到对照明电源开关的控制（具体接线如图1所示）。

图1 接线图

3 结语

综上所述，在大型隧道桥梁公路工程的施工及后续运维中，基于对机电设备的升级与改造，有助于提升远程监控的自动化水平，以达到智能化管理的效果，在第一时间呈现出隧道内车辆与环境状况，提升了隧道施工的安全性。在围绕机电设计展开改进工作时，要合理利用可编程控制器系统，展开全面检查，分析实际问题提出改进策略，以达到降低成本，丰富控制系统功能的效果，为隧道的稳定运行创设更多保障。

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