公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

李慶剛 陸海燕

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院〈集團(tuán)〉有限公司通號(hào)處 陜西 西安 710043）

在城市公路穿越江河湖泊河建設(shè)中，隧道方案能夠縮短行車?yán)锍蹋淼辣O(jiān)控系統(tǒng)在保障隧道運(yùn)營(yíng)安全方面也顯得越來越重要。下面，就簡(jiǎn)單介紹一下隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1 系統(tǒng)概述

公路隧道是公路上的特殊路段，由于空間環(huán)境相對(duì)狹窄、光線變化大、視野不清，存在潛在的交通事故危險(xiǎn)。特別是發(fā)生火災(zāi)等緊急事件時(shí)，交通輸導(dǎo)和救援工作與普通路段有很大區(qū)別，而且二次事故產(chǎn)生的后果遠(yuǎn)比原發(fā)性事故嚴(yán)重得多，因此長(zhǎng)隧道內(nèi)的安全保障是公路隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)要特別關(guān)注的問題。

2 系統(tǒng)組成及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

康王路隧道監(jiān)控系統(tǒng)包括中央控制管理、交通監(jiān)控、通風(fēng)及照明控制、緊急電話及有線廣播、火災(zāi)報(bào)警、無線通信、電源及接地等系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，可獨(dú)立發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的作用又能相互協(xié)調(diào)、有機(jī)結(jié)合。

3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

3.1 中央控制管理系統(tǒng)

中央控制管理系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的核心,能夠全面及時(shí)地掌握并控制整個(gè)隧道的運(yùn)營(yíng)情況，所有設(shè)備均與相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并有遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)控制功能。在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，及時(shí)處理、協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

3.2 操作站

工作人員可根據(jù)隧道運(yùn)行情況，按照操作權(quán)限，及時(shí)調(diào)整隧道運(yùn)行參數(shù)和控制參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的資源、通信和設(shè)備進(jìn)行設(shè)定、修改等操作。

3.3 交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通監(jiān)控系統(tǒng)是交通控制的重要組成部分，能實(shí)時(shí)檢測(cè)路段上的各項(xiàng)交通參數(shù)，如：車流量、速度、密度、占有率等，然后上傳到中心控制管理系統(tǒng)，以便分析、判斷交通運(yùn)行狀況，當(dāng)檢測(cè)到交通異常狀況時(shí)，由中心控制管理系統(tǒng)，通過ACU向可變信息標(biāo)志、可變限速標(biāo)志、交通信號(hào)燈、車道指示器等設(shè)備發(fā)出控制指令，指揮、誘導(dǎo)、控制道路交通，防止重大交通事故的發(fā)生。

3.3.1 交通監(jiān)測(cè)設(shè)施

交通監(jiān)測(cè)設(shè)施主要用于檢測(cè)隧道內(nèi)交通信息，監(jiān)視隧道內(nèi)運(yùn)營(yíng)狀況。

（1）車輛檢測(cè)器

車輛檢測(cè)器主要用于自動(dòng)檢測(cè)隧道內(nèi)的交通參數(shù)，為制定交通控制方案提供依據(jù)。隧道內(nèi)每隔500米設(shè)一處檢測(cè)截面，并在每車道各埋設(shè)兩個(gè)線圈，間距為4～6m，能檢測(cè)出每一車道上的車流密度、統(tǒng)計(jì)車流量，當(dāng)車流達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即向中心控制室報(bào)警，通過改變可變限速標(biāo)志的顯示，指示司機(jī)減速或停車。

（2）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)視隧道內(nèi)外的交通運(yùn)營(yíng)情況和事故現(xiàn)場(chǎng)，以便隧道監(jiān)控中心值班員對(duì)整條隧道的交通運(yùn)行狀況及相關(guān)設(shè)施實(shí)行全范圍、全方位監(jiān)視。在發(fā)生緊急情況下可對(duì)事故上傳圖像信息進(jìn)行確認(rèn)，為選擇疏導(dǎo)方案提供依據(jù)。

系統(tǒng)由監(jiān)控中心集中控制設(shè)備、隧道內(nèi)的視頻監(jiān)視前端設(shè)備、前端編碼器、相關(guān)控制室內(nèi)的視頻監(jiān)視終端及傳輸通道組成。

3.3.2 交通控制及誘導(dǎo)設(shè)施

交通控制及誘導(dǎo)設(shè)施主要是用于協(xié)助疏導(dǎo)交通、給司機(jī)提供信息，以保證道路暢通。

（1）區(qū)域控制器ACU

區(qū)域控制器由微處理器及外圍設(shè)備組成，通過設(shè)在車道內(nèi)的車輛檢測(cè)器，采集相關(guān)信息來進(jìn)行車速、車流量、車輛占用率等的預(yù)處理，并接受交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制命令，實(shí)施隧道交通調(diào)度控制。

（2）交通信號(hào)燈

在隧道兩端入口前設(shè)置交通信號(hào)燈，用于表示此時(shí)隧道內(nèi)的交通情況。在道路口、隧道入口處分別設(shè)置三顯示交通信號(hào)燈用于車輛誘導(dǎo)控制。交通信號(hào)燈由紅、黃、綠三色燈組成。

（3）車道指示器

車道指示器主要是用來指示車輛的通行和前進(jìn)方向的一種信號(hào)燈，車道指示器安裝在隧道內(nèi)各車道中心線的正上方。車道信號(hào)燈由綠“↓”、黃燈和紅“×”組成，正常情況下顯示綠色“↓”，表示該車道打開；異常情況下顯示黃燈或紅色“×”，表示該車道故障或關(guān)閉。

（4）可變信息標(biāo)志

可變信息標(biāo)志是控制中心通過文字方式對(duì)進(jìn)入隧道、路面的車輛進(jìn)行誘導(dǎo)指示，發(fā)布交通信息、運(yùn)營(yíng)指令、路面情況、氣象資料等綜合信息的電子顯示設(shè)備。

（5）可變限速標(biāo)志

可變限速標(biāo)志是用于在異常情況下發(fā)布隧道內(nèi)交通提示信息和速度控制信息的電子設(shè)備。

（6）疏散誘導(dǎo)標(biāo)志

疏散誘導(dǎo)標(biāo)志是在緊急情況下疏散人員和車輛時(shí)顯示，平時(shí)并不點(diǎn)亮。疏散誘導(dǎo)標(biāo)志主要包括：緊急電話標(biāo)志燈，人行橫洞和車行橫洞標(biāo)志，消防箱、滅火器標(biāo)志燈等。

3.4 通風(fēng)及照明控制系統(tǒng)

通風(fēng)及照明控制系統(tǒng)能完成對(duì)隧道內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)、給排水及滅火系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行隧道自動(dòng)化管理，完成監(jiān)控及消防聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、安全可靠運(yùn)行的目的。通風(fēng)及照明控制系統(tǒng)包括對(duì)排水泵、消防泵、自動(dòng)消防系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)的啟動(dòng)。

3.4.1 通風(fēng)控制子系統(tǒng)

隧道內(nèi)空氣中的有害氣體，汽車行駛排放的煙塵和帶進(jìn)的灰塵影響隧道內(nèi)的能見度。為了保證行車安全，須對(duì)隧道內(nèi)的氣體濃度和能見度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)隧道內(nèi)的氣體濃度和能見度超過允許值時(shí)及時(shí)報(bào)警，并自動(dòng)根據(jù)氣體濃度和能見度指標(biāo)及自然通風(fēng)和季節(jié)等狀況進(jìn)行風(fēng)機(jī)控制。

3.4.2 照明控制子系統(tǒng)

根據(jù)洞口外部光線強(qiáng)弱控制隧道內(nèi)照明燈組的開閉情況，以調(diào)節(jié)洞內(nèi)光強(qiáng)，保持洞內(nèi)外較小的光強(qiáng)反差，使駕駛員適應(yīng)隧道內(nèi)外亮度差，以保證行車安全。根據(jù)照度計(jì)實(shí)測(cè)的隧道外亮度值，對(duì)隧道內(nèi)的照明進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)隧道內(nèi)的照明，同時(shí)有效地降低照明的能源消耗。

3.4.3 給排水監(jiān)控子系統(tǒng)

系統(tǒng)利用液位儀表實(shí)時(shí)地采集到雨水泵、廢水泵、消火栓泵、水噴霧泵等工作狀態(tài)及水位狀態(tài)，并能對(duì)雨水泵、廢水泵人工/遠(yuǎn)動(dòng)控制。

3.4.4 電力監(jiān)控子系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)隧道變電所及箱式變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并可對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)備及通風(fēng)、照明回路進(jìn)行控制。

3.5 緊急電話及呼救系統(tǒng)

緊急電話系統(tǒng)的作用是在隧道內(nèi)發(fā)生各類交通事故時(shí)，車輛駕駛?cè)藛T能及時(shí)向隧道管理中心人員呼叫求援。有線廣播系統(tǒng)正常時(shí)主要用于隧道日常業(yè)務(wù)管理、播放背景音樂，并可傳遞公路養(yǎng)護(hù)施工狀況或交通信息。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生交通阻塞、交通事故、火災(zāi)等情況下，控制中心值班員可通過廣播系統(tǒng)向隧道內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)音廣播和傳遞信息、組織滅火、指揮疏導(dǎo)車輛、治理混亂、搶救受傷人員。同時(shí)本系統(tǒng)還具有與防災(zāi)、消防等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的功能。

3.6 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)用于隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，發(fā)出緊急信號(hào)，迅速通告隧道監(jiān)控中心，請(qǐng)求滅火、救援等活動(dòng)，如關(guān)閉隧道、打開風(fēng)機(jī)和照明、啟動(dòng)消防水泵等動(dòng)作。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)采用分布式感溫光纖自動(dòng)探測(cè)和手動(dòng)報(bào)警按鈕相結(jié)合的方式。隧道內(nèi)頂部設(shè)置分布式光纖感溫探測(cè)系統(tǒng)，手動(dòng)報(bào)警按鈕設(shè)置在隧道行車方向右側(cè)，間距50m。

4 結(jié)論

通過上述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置，使隧道在監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)下，能夠完成隧道的正常、異常及阻塞情況下的工作模式。通過設(shè)置的各種檢測(cè)設(shè)備，及時(shí)提取車流量、速度、密度、空氣質(zhì)量等各種信息，通過控制中心及時(shí)調(diào)整隧道運(yùn)營(yíng)方案，減少交通事故的發(fā)生，提高事故發(fā)生后的處理速度，保證隧道正常運(yùn)營(yíng)。

［1］JTG T D71-2004公路隧道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［2］GB50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［3］李得俊.公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)探討[J].青海交通科技,2006,5.

［4］尹鋒,趙等層,祝勇.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].公路工程,2010,6.

［5］王德虎.隧道監(jiān)控系統(tǒng)典型解決方案[J].山西建筑,2010,12.

［6］曾盛.公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和發(fā)展[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2004,8.