隧道是指在既有的建筑或土石結(jié)構(gòu)中挖出來的通道，供交通立體化、穿山越嶺、地下通道、越江、過海、管道運輸、電纜地下化、水利工程等使用。隧道不一定全是地下通道，僅位于地面下稱作地下隧道，在臺灣有時以地下道稱之。
隧道大部分的功能，為提供行人、腳踏車（自行車）、一般道路交通、機動車、鐵路交通、或運河使用，而部份隧道只運送水、石油或其他特定服務(wù)，包括軍事及商業(yè)物流等。
按照功能劃分如下：
● 公路隧道
● 鐵路隧道
● 人行隧道
● 輸水隧道
● 排水隧道（下水道為其一種）
● 電纜隧道
依隧道所在位置劃分如下：
● 運河隧道
● 山嶺隧道
● 城市地下隧道
● 水底隧道
● 海底隧道
● 過江隧道
經(jīng)過近十年的高速發(fā)展，目前中國已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的隧道與地下工程建設(shè)市場，據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2010年底，我國建成的鐵路隧道總長度已經(jīng)超過7000公里，公路隧道總里程數(shù)超過3000公里，而目前，全國有軌道交通規(guī)劃線路總長超過4000公里，其中需要建設(shè)隧道的線路占了相當大的比例，另外，包括西部大開發(fā)的鐵路、公路隧道，地鐵、地下公用設(shè)施、頂管機械及其它西氣東輸、水電站工程等，一年也有450公里的隧道建設(shè)量。我國到2020年前規(guī)劃建設(shè)5000座隧道，長度超過9000公里。
隧道的建筑結(jié)構(gòu)不在本文撰述范圍內(nèi)，而僅從運行系統(tǒng)和安全設(shè)備的需求出發(fā)，并結(jié)合各國的相關(guān)標準，整理出相應(yīng)的布線要求和產(chǎn)品選型。
1隧道應(yīng)用系統(tǒng)總覽
隧道中常見的應(yīng)用系統(tǒng)包括電源、照明、通風、標示、監(jiān)控、通信和控制、布線和輔助系統(tǒng)。這些系統(tǒng)無論多么復(fù)雜，在本人理解里，最終為兩個目的：
● 正常情況下的交通安全
● 緊急情況下的乘客安全
下圖用三維效果圖展示了各種系統(tǒng)在隧道內(nèi)的分布情況：
2各國相關(guān)標準的相關(guān)內(nèi)容
1.1.國家標準《智能建筑設(shè)計標準》GB/T50314-2006 11
11.3.3 城市公共軌道交通站
8.公務(wù)及專用電話系統(tǒng)（包括軌旁電話）應(yīng)符合以下要求：
4）隧道區(qū)間及道岔區(qū)段的有關(guān)作業(yè)人員應(yīng)能通過軌旁電話與相鄰站車站值班員通話，并可采用切換方式與公務(wù)電話用戶通信。
1.2.國外標準匯總
公路隧道規(guī)則
國際
● PIARC世界公路協(xié)會（推薦）
PIARC (World Road Association) recommendations
歐盟
● 歐洲議會和理事會指令2004/54/EC，泛歐道路網(wǎng)絡(luò)中隧道的最低安全要求
Directive 2004/54/EC of the European Parliament and of the Council of 29 April 2004 on minimum safety requirements for tunnels in the Trans-European Road Network
● 委員會決定2008/163/EC，關(guān)于“鐵路隧道的安全”跨歐洲常規(guī)和高速鐵路系統(tǒng)的互操作性的技術(shù)規(guī)范
Decision 2008/163/EC of 20 December 2007 concerning the technical specification of interoperability relating to “safety in railway tunnels” in the trans-European conventional and high speed rail system
瑞士
● SIA 197/1-2003 隧道工程規(guī)劃—鐵路隧道
SIA 197/1-2003 Projektierung Tunnel –Bahntunnel
● SIA 197/2-2003 隧道工程規(guī)劃—公路隧道
SIA 197/2-2003 Projektierung Tunnel --Strassentunnel
● ASTRA 指引—公路隧道
ASTRA guidelines --road tunnels
● ASTRA 規(guī)劃手冊—公路隧道
ASTRA planning handbook--road tunnels
● 交通指引聯(lián)邦辦公室
Guideline Bundesamt für Verkehr BAV --railway tunnels
德國
● 公路隧道內(nèi)部設(shè)施及運營標準2006—公路隧道
RABT 2006 (road tunnels)
● 聯(lián)邦鐵路局指引—鐵路隧道
Guideline Eisenbahn-Bundesamt EBA (railway tunnels)
奧地利
● RVS 項目指引—公路隧道
RVS project guidelines (road tunnels)
● ASFiNAG規(guī)劃手冊—公路隧道
ASFiNAG planning handbook (road tunnels)
備注：ASFiNAG ：Autobahnen- und Schnellstraβen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft
高速公路和高速公路融資公司
3電源系統(tǒng)
3.1電源系統(tǒng)概覽
● 控制系統(tǒng)
● 中壓(1 kV to 20 kV)
● 低壓
● 應(yīng)急電源
對UPS 的要求
● 在緊急情況下，為安全設(shè)備供電1個小時
● 每個控制系統(tǒng)1套UPS系統(tǒng)
● 電源系統(tǒng)的纜線敷設(shè)需采用獨立的管路
● UPS 常規(guī)400/230VAC
3.2對布線的需求
4照明
4.1照明子系統(tǒng)分類
● 傳感器
● 隧道照明
● 感控照明
● 火災(zāi)應(yīng)急照明
● 光引導(dǎo)系統(tǒng)
● 逃離通道照明
● 公路照明
● 布線
下圖中涵蓋了上述各個系統(tǒng)的示意：
4.2與安全相關(guān)的照明系統(tǒng)
為了清晰闡述各子系統(tǒng)在隧道內(nèi)的分布情況，將各子系統(tǒng)分解示意如下：
常規(guī)照明
火災(zāi)應(yīng)急照明
光引導(dǎo)系統(tǒng)
緊急逃離通道照明
傳感器
感控照明
隧道照明
公路照明
4.3對布線的需求
上述系統(tǒng)對布線的需求總結(jié)如下：
● 低煙無鹵類型線纜，并要求具有阻燃性、無腐蝕性氣體釋放。
● 標準線纜，具有線路完整性，等級FE05
● 安全纜線，線路完整性等級FE180（適用于安全相關(guān)的系統(tǒng)組件和應(yīng)急電源的連接件）
● 隧道外電纜需具備防嚙齒動物功能（隧道入口）
● 從控制中心到照明系統(tǒng)的主干布線布線通過管道敷設(shè)。
● 隧道頂?shù)木€纜路線僅僅用于電燈的小電纜敷設(shè)。
● 各子系統(tǒng)必須敷設(shè)進獨立的管道并分為幾個部分。
● 電源需求是： 230/400 VAC / 50 Hz的常規(guī)供電和應(yīng)急電源
根據(jù)上述分析，產(chǎn)品對各子系統(tǒng)的產(chǎn)品選型總結(jié)如下：
5通風系統(tǒng)
5.1通風系統(tǒng)簡介
5.1.1通風系統(tǒng)的目的
● 控制操作
● 要提供足夠的新型空氣
● 要保證足夠的能見度
● 防止不必要的污染
● 事故
● 為確保隧道使用者自救，要減少公路和逃跑通道上的煙霧和熱量
● 為施救工作人員保持無熱量和煙霧的可用通道
● 火災(zāi)后，將煙霧從隧道內(nèi)抽走
● 確保遠離具有揮發(fā)性的有毒氣體
5.1.2通風系統(tǒng)分類
● 自然通風系統(tǒng)
● 交通壓力效應(yīng)（活塞效應(yīng)）
● 溫度差異的壓力效應(yīng)
● 出入口之間的氣象壓力差
● 在事故中無抽風的機械通風系統(tǒng)
綜合的通風系統(tǒng)
5.2通風系統(tǒng)中的主要部件
● 排煙風機（軸流風機）
● 溫度穩(wěn)定性: 250°C/120 min. 或者 400°C/120 min.
● 兩套獨立網(wǎng)絡(luò)控制
● 防火閥
● 溫度穩(wěn)定性: 250°C/120 min.
● 噴氣風扇
● 溫度穩(wěn)定性: 250°C/120 min.
● 兩套獨立網(wǎng)絡(luò)控制
● 探測和檢測設(shè)備
● 可見度檢測
● 一氧化碳檢測
● 氣流檢測
● 溫度檢測
● 火災(zāi)報警系統(tǒng)
各組件在隧道內(nèi)的分布參考下圖：
5.3布線產(chǎn)品選型
6標識
6.1標識子系統(tǒng)
● 信號控制系統(tǒng)
● 本地控制
● 靜態(tài)標識
● 閃光、光
● 照明車道信號
● 交替標志/ LED 標志
● 交替標志/棱鏡標志
● 替代路線指引
● 信息實時發(fā)布
● 流量計數(shù)器
● 地板照明
● 中心保留過路控制系統(tǒng)
其中本地控制解決方案的現(xiàn)場圖如下：
6.2標識系統(tǒng)的設(shè)計需求
首先，線纜設(shè)計需滿足：
直接控制信號，傳輸距離不超過250m。
總線系統(tǒng)信號，傳輸距離不超過500m。
其次，在隧道內(nèi)可變通的安裝方式：
● 本地控制僅適用于控制中心
● 本地控制分布于控制中心和交叉連接之間
● 以下情況也同樣適用
● 本地控制系統(tǒng)的連接和應(yīng)急電源系統(tǒng)的標志
● 本地控制系統(tǒng)的獨立管道結(jié)構(gòu)，包括電力和光纖接入
● 本地控制系統(tǒng)位于控制中心時，可能的情況下請注意：最大的標志長度
6.3布線產(chǎn)品選型
7監(jiān)控系統(tǒng)
7.1監(jiān)控子系統(tǒng)
● 隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)
● 交通電視系統(tǒng)
● 黑冰預(yù)警系統(tǒng)
● 落石、雪崩警告和氣象系統(tǒng)
● 高度和超重測量系統(tǒng)
● 下圖是各監(jiān)控子系統(tǒng)在隧道內(nèi)的分布情況：
7.2隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)的目的
自動化的火災(zāi)探測系統(tǒng)被安裝在整個隧道內(nèi)，包括安全設(shè)備和特殊事件時的通風系統(tǒng)。其目的整理如下：
● 快速檢測火勢或煙密度增加情況
● 基于事故運行的隧道通風系統(tǒng)的報警和初始化
● 在隧道恢復(fù)時段，通報緊急服務(wù)，通過公路上的標識警告隧道使用者，基于事件的交通管理
7.3設(shè)計等級
● 0級:探測器
● 火災(zāi)探測（火災(zāi)報警線纜）線性熱探測器
● 煙霧探測（煙霧探測器）:光學煙霧探測器
● 1級:本地控制
● 所有探測信息的顯示
● 通報檢測到的火災(zāi)或煙霧信號給主機控制系統(tǒng)和通風系統(tǒng)
● 監(jiān)測火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的所有連接組件
● 所有傳感數(shù)據(jù)歸檔
● 2級: 系統(tǒng)控制
● 顯示所有火災(zāi)報警系統(tǒng)的信息
● 與主機控制系統(tǒng)通信
● 所有相關(guān)信息的數(shù)據(jù)歸檔
7.4原理方案
下圖中展示了火災(zāi)報警系統(tǒng)的工作原理：
7.5布線產(chǎn)品選型
8交通電視系統(tǒng)
8.1交通電視系統(tǒng)簡介
8.1.1主要任務(wù)
● 便于視覺評估交通情況
● 交通事件檢測
● 事件歸檔
● 交通監(jiān)控
● 交通信息
8.1.2需求
● 隧道內(nèi)的視頻監(jiān)控必須無死角
● 通過圖像進行事件分析時必須保證無死角。圖像必須被傳送到控制點。
8.1.3子系統(tǒng)
● 攝像機和視頻分發(fā)
● 圖像存儲
● 事件檢測（圖像分析）
● 編碼器和解碼器
● 顯示器和大屏幕顯示
● 視頻管理系統(tǒng)（VMS）
8.1.4設(shè)計等級
● 0級: 區(qū)域級別
● 在隧道區(qū)固定攝像機
● 在露天固定攝像機
● 1級: 本地控制
● 不需要本地控制系統(tǒng)
● 2級: 系統(tǒng)控制
● 接口為主控制級
● 接口從外視頻源（區(qū)域級別）
● 4級:操作控制
● 控制水平接口
● 從視頻源的視頻接收器接口
8.1.5原理方案
下圖展示了交通電視系統(tǒng)在實際隧道工程的結(jié)構(gòu)：
上述系統(tǒng)的各種組成部分歸納為如下系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)：
8.1.6 布線產(chǎn)品選型
9廣播系統(tǒng)
9.1基本原理
● 操作模式
● 單工（半雙工）
● 半雙工
● 全雙工
● 模擬廣播/無線電系統(tǒng)
● 模擬無線電服務(wù)，如模擬移動警察、消防隊、救護車服務(wù)和維護
● 調(diào)頻收音機
● 數(shù)字廣播系統(tǒng)
● 數(shù)字廣播服務(wù)，如對警察的移動數(shù)字無線廣播服務(wù)
● 集群無線電服務(wù)s (TETRAPOL or TETRA)
● 尋呼服務(wù)
● 移動電話系統(tǒng)(GSM, DCS 和 UMTS)
● DAB (數(shù)據(jù)音頻廣播)
9.2隧道廣播系統(tǒng)的組成
● 運營中心
● 基站
● 外接天線
● 總站
● 饋線
● 隧道基站
● 傳輸線路
● 接收器/發(fā)射器
● 入口天線
各組成部分在隧道中的位置參見如下示意圖：
9.3布線產(chǎn)品選型
10通信/控制系統(tǒng)
10.1通信控制系統(tǒng)中的術(shù)語和任務(wù)
● 路段
國家公路網(wǎng)絡(luò)的一部分，其運行和維護是被檢測和控制的，手段是通過獨立的運行控制電腦。
● 區(qū)段
國家公路行進路線上，各路段，在功能上形成了自成體系的運行和安全設(shè)備單位。
● 區(qū)段的一部分
國家公路路段的一部分，根據(jù)某種功能或技術(shù)目的而劃分的。
● 物業(yè)
具有運行和安全設(shè)備的建筑物，如隧道管理和控制中心。
● 區(qū)域級別
這種級別通過傳輸器檢測物理量，執(zhí)行機構(gòu)實施控制水平的的控制命令。
● 智能系統(tǒng)
運行和安全設(shè)備的一部分，如電源系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，通風系統(tǒng)和標識系統(tǒng)。
● 子系統(tǒng)
智能系統(tǒng)的某一部分，如火災(zāi)應(yīng)急照明是照明系統(tǒng)的一部分。
● 通信級別
這種級別發(fā)生在主從級別之間。在功能上，各部門之間的通信與國家公路網(wǎng)段之間的通信是不同的。
● 控制級別
這種級別是各系統(tǒng)單元的控制，調(diào)節(jié)和監(jiān)控。各地的系統(tǒng)控制器可以點對點連接，也可以通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
● 系統(tǒng)控制
在一個路段內(nèi)控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)控各區(qū)段的各系統(tǒng)的執(zhí)行器和傳感器，要么直接根據(jù)本地命令通過本地控制器，要么通過區(qū)段計算機。
● 本地控制
這是在一個子區(qū)段內(nèi)控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)控各系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)的執(zhí)行器和傳感器，根據(jù)本地控制器手動命令。
● 操作控制級別（主控制級別）
這種級別是通過運行控制計算機實現(xiàn)對該路段所有系統(tǒng)的監(jiān)控和運行，既可以針對警察提供的事件，也可以針對特殊的業(yè)務(wù)問題。
● 操作控制計算機（主控制系統(tǒng)/信息和指揮系統(tǒng)）
這使得通過公安機關(guān)監(jiān)察、特殊運行事件和維護服務(wù)確保控制和監(jiān)控某路段的所有系統(tǒng)。
● 過程控制（區(qū)段級別）
在這個級別，某路段的系統(tǒng)控制器和主機控制器都是通過該路段計算機進行監(jiān)控和控制。該計算機通過通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)控制器連接。
● 區(qū)電腦/節(jié)點計算機/計算機/主站頭：
這是用于控制和監(jiān)視系統(tǒng)控制器和執(zhí)行整體控制（隧道反射）內(nèi)一節(jié)，無論是根據(jù)上一節(jié)電腦或操作控制計算機執(zhí)行，或根據(jù)預(yù)定義的場景存儲的部分計算機（隧道反射）上手動命令。
10.2各子系統(tǒng)通信拓撲
11計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
11.1通信需求
● 數(shù)據(jù)通信
● 某級別內(nèi)部或上下級之間
● 語音傳輸
● 應(yīng)急電話
● 運營電話
● 手機
● 無線電
● 圖像傳輸
● 交通電視/視頻歸檔
11.2需求
● 高可靠性
● 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須是一個閉合的環(huán)路
● 所有的接入交換機都必須有冗余路由設(shè)計
11.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和拓撲
傳輸技術(shù)
● 必須采用有線傳輸確保高可靠性，在任何情況下都禁止采用無線。
● 各種網(wǎng)絡(luò)級別都必須采用以太網(wǎng)技術(shù)，傳輸速率滿足 10 Gbit / s，以滿足:
● 用戶連接 10/100/1000 Mbps
● 攝像機內(nèi)的圖像被直接加密通過IP傳輸。
● 語音通信系統(tǒng)內(nèi)各種語音信號被直接加密通過IP傳輸
● 與現(xiàn)有的ATM網(wǎng)絡(luò)，它可以檢查是否有任何的擴展，可以通過千兆節(jié)點實現(xiàn)
11.4布線產(chǎn)品選型
12綜合布線系統(tǒng)
12.1組成部分
12.2設(shè)計
隧道的綜合布線系統(tǒng)設(shè)計原理仍然采用ISO11801或者EN50173結(jié)構(gòu)化布線：
● 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的布線必須通過綜合布線系統(tǒng)完成，從通信插座到機柜配線架，再到系統(tǒng)控制中心都必須符合相應(yīng)綜合布線系統(tǒng)標準。
● 接地系統(tǒng),EMC設(shè)計，照明保護
● 應(yīng)急電話系統(tǒng)
應(yīng)急電話系統(tǒng)使用一根集束銅纜(比如. 40x4x1.0 mm)將機動車道旁的所有應(yīng)急電話都連通至控制中心。其他的需要銅纜鏈接的設(shè)備，如連接至配線點或管理中心，同樣適用應(yīng)急電話主干線纜。應(yīng)急電話主干線纜正越來越多地被光纖取代。
12.3布線產(chǎn)品選型
13輔助系統(tǒng)
為滿足隧道的正常運行，還需有部分子系統(tǒng)的支撐，但不在本文撰述范圍內(nèi)，如：
● 控制中心的加熱、通風和空調(diào)
● 起重和電梯設(shè)備
● 抽水站、油分離器和防洪水庫
● 消防用水和水供應(yīng)
● 壁壘
● 活動地板
● 附加設(shè)備控制中心
14總結(jié)
RPOUST公司是一個系統(tǒng)解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，我們不僅可以提供高質(zhì)量的銅纜、光纜、安全纜線和電梯電纜系統(tǒng)產(chǎn)品，還能提供最佳的信息和決策幫助。
我們在實施階段自然的支持，還包括保障制度保證、外部系統(tǒng)測試，以及決策幫助，為未來的擴展設(shè)計。
作為隧道的運營商，在建設(shè)和維護期間都必須確保用戶有足夠的機會逃生或救援中發(fā)生事故時，例如：故障，事故或火災(zāi)。此外，他必須保證外界的援助或救助，也盡可能降低可能出現(xiàn)的風險的影響。
安全概念的關(guān)鍵標準是事故發(fā)生至被糾正之間的時間。有一個規(guī)則10分鐘可以讓火災(zāi)四處蔓延，這就是為什么最初幾分鐘是如此重要。隧道使用者能否快速逃跑，監(jiān)控情況可否快速評估，工作人員和控制措施能否盡早開始，實時數(shù)據(jù)和視頻傳輸是至關(guān)重要的。如果沒有，時間或重要信息的丟失。多年來，在數(shù)以百計的安裝中，我們的系統(tǒng)已經(jīng)被證明可以滿足隧道運用中的所有特性需求，即使是高安全需求領(lǐng)域我們產(chǎn)品的穩(wěn)定性足以確保夠長的服務(wù)生命周期。
在隧道電氣基礎(chǔ)設(shè)施安裝和升級階段，RPOUST是值得信賴的專家。由于在眾多隧道工程的創(chuàng)新發(fā)展和多年的經(jīng)驗，在電力，安全，數(shù)據(jù)通信和控制系統(tǒng)的等領(lǐng)域提供系統(tǒng)解決方案，確保了所有操作設(shè)備和安全設(shè)備的長期正常工作，為每一位隧道使用者的安全作出了貢獻。
15案例介紹
● Elbtunnel |德國
● Vielha Tunnel | 西班牙
● Munich Underground | 德國
● Flims Bypass | 瑞士
● UetlibergTunnel | 瑞士
