建设与运营“宽带”对接—— 小康高速：智能交通的进一步解读

“山东的路，广东的桥”，这句话曾经在业内广为流传，表达了人们对这两个省份在公路、桥梁建设方面业绩的肯定。如今，人们又在后面续了一句“陕西的隧”。 
　　目前，陕西高速公路已达2500多公里，其中隧道占400多公里，长达18公里的秦岭终南山公路隧道、穿越千年蜀道的西汉高速公路隧道群，奠定了陕西隧道大省的地位，也掀开了我国长大公路隧道运营管理智能化的新一页。今年5月28日，在已建成的高速公路隧道中长度位列全国第二的包家山隧道又在陕西投入运营。该隧道是陕西省小河至安康高速公路的控制性工程，单洞长11.2公里。 
　　除包家山隧道外，小康高速还有隧道15座（按双洞计），其中大棕坡隧道全长6.9公里，谭坝四号隧道全长7.5公里，形成了密集的隧道群。 
　　小康高速是国家高速公路网包茂线陕西境的重要组成部分，全长58.5公里，桥隧比例高达76%，这增加了机电工程施工的难度，但也让小康高速建设者有机会在隧道监控系统软件开发、隧道节能、施工组织等方面作出进一步的探索。 
　　隧道监控水准专业化操作简单化监控软件系统是公路隧道机电工程的重要组成部分。秦岭终南山公路隧道和西汉高速隧道群已经在这方面提供了范例。但对于小康高速而言，实际情况的特殊性使得其监控软件系统又不同于前两者。 
　　小康高速公路上既有特长隧道，又有密集的隧道群。这要求隧道监控软件系统必须将特长隧道监控和隧道群监控结合起来，实施综合监控。该条路采用了安康监控分中心-外场设备、隧道监控站两级管理模式。监控分中心负责全线路段的监控和隧道监控管理，数据图像信息通过光端机上传监控分中心。全线设立了三个现场隧道监控站，进行谭坝隧道群级监控、包家山特长公路隧道监控和大棕坡隧道群级监控。三个隧道监控站既分工独立，又协作统一，将信息传送至安康监控中心。 
　　为了小康高速公路全线机电系统的统一管理，提高运营管理的效率，小康管理处统一采用一套应用软件。该软件适用于监控系统集成、完成监控系统功能要求，并具有扩充功能。业主无需改变程序，只要修改部分基本数据就可以很方便地加入后期增扩设备的显示及查询等功能。该系统软件平台可靠性高、具备容错、自诊断、纠错能力，不会因为软件本身故障，而导致交通监控系统的运转异常，具有开发、修正应用软件的能力。可以说，这套监控软件充分考虑了未来发展需要，集兼容性、扩展性于一体。 
　　在具体操作中，软件实现了隧道监控由复杂向简单的转变。“用户分级使得各个级别的操作者能很快找到适合自己角色的功能，操作很方便。”小康高速隧道监控软件系统项目部的苏涛告诉记者，按用户使用等级的不同，他们将监控系统分为三个子系统，赋予其十大功能。第一个子系统针对隧道监控站的监控员而设，有图像监视、设备控制、基本预案的执行等功能，并涵盖了通风、照明、信息发布、环境监测四个系统。第二个子系统为工程师而设，主要是解决前段预案是否合理并对其编辑、完善，以及以报表方式统计系统状况，并对报警进行处理。第三个子系统为管理级而设，拥有设备管理、用户管理、查询等功能，还可以为第三方系统提供数据服务。 
　　苏涛说，他曾经参与秦岭终南山公路隧道、湖南雪峰山公路隧道、沪蓉西高速公路等监控软件系统的研发、设计。以往的隧道监控将所有功能都集纳在一个系统内，监控员、工程师、管理者要在庞大的系统内寻找适合自己角色的功能，容易使用户对系统产生厌恶情绪。“在监控员看来，监控系统很复杂，在工程师看来很简单，而管理员却找不到自己想要的信息。”苏涛描述其弊端时这样说。 
　　小康高速隧道监控系统具有防病毒和分级保密功能。只有各级经授权的人员使用口令才能进入系统操作，所有功能不能越权使用。不同级别的人员掌握不同的口令，依此口令进入不同的系统，口令三次出错系统将报警，在一定程度上实现系统的保护。 
　　服务型高速图像调取如“视频点播” 
　　随着全国高速公路网络化格局的形成，高速公路建设运营逐步从“建设型”向“管理型”和“服务型”转化，安全及保畅工作也成为高速公路管理的重点和难点，特别是2008年年初的冰雪灾害和四川汶川大地震后，公路管理部门越来越感到，如何科学实现路网联网监控、如何利用高速公路联网监控系统为运营管理提供服务，成为一个亟待探讨的问题。陕西省交通运输厅从2009年起计划用两年的时间完成这方面的工作，小康高速公路建设者已经在这方面开始了探索。 
　　小康高速管理处机电组组长田文苗介绍说：“这条路是第一个全面按照省厅建设高速公路综合监控系统的要求实施的项目，其中视频传输存储方案采用了数字视频光传输交换平台，把传统的模拟信号全部转化为数字信号，图像质量非常清晰，使安康监控分中心、省高速公路监控中心在图像的调度、管理上非常方便，增强了省监控中心的综合决策功能。”据介绍，这种数字视频光传输交换平台可以将视频、音频、计算机网络、数据等非压缩信号汇集起来，进行数字化光传输、交换、管理。 
　　据悉，目前陕西各条高速都能实现图像联网、数据通讯，但采用的产品五花八门，每家协议接口都不一致，最后信号汇集到省高速公路监控中心，造成其设备堆叠，信号不稳定。而且，往往是设备给什么图像，工作人员就看什么，虽然在技术层面也能实现图像调度，但存在权限、级别问题。 
　　“比如，有两个或多个用户同时调取某个路段某个点的图像，设备就不知该听从那个命令，容易出故障。采用光传输平台，只用一台电脑，就可以像视频点播一样随意调取一条路段任何一点的图像。而且图像带宽非常高，不会出现‘卡’的现象。”田文苗说。小康高速公路在陕西首次全线采用光传输平台，这标志着全省高速公路机电工程的提升。 
　　节能降低投资和运营成本目前，我国公路隧道的机电设施配置均达到了较高水平，但也造成了隧道运营中的一个突出问题：机电设备配得起，用不起；多数公路隧道照明灯具及风机不开，仅在特别时刻开启；运营和设计不符。究其原因，沉重的运营费用是其中之一。在国家提倡节能减排的今天，隧道节能研究具有深远的现实意义。 
　　在小康高速谭坝2号、3号隧道，记者注意到这里的照明灯光线呈亮白色，感觉舒适自然，不同于一般隧道高压钠灯的黄色光线。工作人员介绍：“这是采用的新型LED节能灯。这种灯在同样亮度下，要比高压钠灯节能70%,因为无频闪，接近自然光线，所以人眼舒适。” 
　　据悉，目前LED照明灯具在全国高速公路隧道中尚无大规模的工程使用先例，且其价格较高，并存在使用五万小时后，光度有较大衰减等弊端，所以建设者只在小康高速的两个短隧道安装了LED照明灯具。 
　　目前，建设者对隧道运营节能的研究还在进行中。2007年9月，依托包家山公路隧道，陕西省交通部门组织科研人员，开展“长大隧道建设及运营节能技术研究”课题的研究。参与研究的工作人员介绍说：“我们通过对隧道通风技术和防灾研究、隧道照明技术研究和隧道运营节能控制技术研究，提出公路隧道交通工程设施合理的配置规模，促进交通运输业向节能、环保和更加安全的方向发展。” 
　　以隧道照明技术研究为例。科研人员根据视觉理论，通过对不同人群不同亮度条件下，行驶暗适应、亮适应的实验数据，验证隧道照明的新思路。随后，科研人员选择现有照明技术各种应用实例隧道，对高压钠灯、金卤灯及LED隧道灯进行对比照明，分析其照度、用电量、使用寿命、衰减性能。最后，他们根据研究结果提出了包家山隧道灯具选择和优化布置的方案。 
　　2008年4月，该课题被交通运输部纳为西部交通科研项目《富水岩溶地区隧道修建关键技术及防灾救援研究》的子课题。通过该课题的研究，建设者最终将总结出一套公路隧道通风、照明以及交通工程设计的新思路，在不降低隧道运营安全的情况下，与设计预算相比，能够降低我国公路隧道机电工程的投资。不仅如此，这个课题的研究可以提出对现有规范进行修订的参考意见，具有重大的社会效益和经济效益。