高速公路隧道监控系统建设的探讨

钟志

摘 要：本文主要针對高速公路隧道监控系统的建设展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对系统的构成作了详细的阐述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：高速公路；隧道监控；建设

高速公路中的隧道路段是高速公路中所要重点监控的路段，为了保障高速公路隧道路段的行车安全，减少交通事故的发生，我们就需要重视隧道监控系统的建设，大大减轻日常人员巡视的工作量，以便于及时发现危险隐患，保障安全生产及运输，从而加强高速公路隧道路段的行车安全。

1 概述

高速公路机电系统包括通信、收费和监控三大子系统，而隧道监控作为监控系统的重要部分。其稳定性对于高速公路的运营是非常重要的；隧道监控系统按照各个子系统分可分为：火灾自动报警系统、隧道照明控制子系统、通风控制子系统、隧道交通控制子系统、隧道闭路电视监视子系统、有线广播子系统；隧道监控的核心思想就是实现这些子系统的联动及本地和异地控制。而实现这一切必须依靠控制中心与这些区域控制器之间的通信网络。隧道监控系统如图l所示。

图1 隧道监控系统

2 隧道监控系统的作用

隧道监控系统的作用主要包括两个方面， 即首先将采集到的信息数据进行处理比较， 经一定的程序后作出各种指令是否发送判断。再将确定发送的指令传送到信息接收设备， 并准确地控制有关调节和显示设备。做到尽快地改善隧道行车环境， 给车辆驾驶人员以各种灯光显示， 引导行车路线， 指挥行车速度或给出封锁封道的警示。还要对突发异常情况（如发生火灾）实时发出声光报警。监控系统的的环境调节设备启动后， 还要对其设备的工作状态进行实时检测， 当隧道环境得到改善， 检测的数据达到其规定的标准时可自动停止调节。如果隧道环境仍达不到规定的环境标准时， 还可再启动高一等级的调节设备， 直至启动所有各档调节设备。就是这样， 通过实时检测、分级启动形成的闭合回路也是监控系统的另一个作用。

3 系统构成

3.1 隧道监控所

隧道监控系统中各执行设备的启动和显示变换都要按一定的程序运行的。也就是说， 要以采集的信息和数据为依据， 经处理后再按预先编制程序顺发出指令。这些都是由设在隧道监控室的中心计算机来完成的。当把需变换的信息、要求输入后， 计算机就可以自动输出指令。当受收到的采集信息数据超过（或低于）预先设置的阚值时， 就会自动发出有关执行设备启动或变换显示的指令。这样就做到了用以控制各执行设备， 来指挥行车和改善隧道内的行车环境。中心计算机还可以对所有的信息、指令进行储存、检索、查询的管理。

隧道监控所可分为两个部分：计算机系统硬件、闭路电视监视系统设备。监控所控制网络采用以太网，隧道现场采用令牌环网连接。具体地，所有服务器、客户端、工作站等通过以太网连接在三层交换机上，确保这些设备工作在一个局域网内，便于数据的读取和存储，再通过三层交换机和隧道现场的交换机连接，使上位监控软件直接可以访问隧道现场的PLC设备。

3.2 隧道火灾自动报警系统

公路隧道发生火灾的主要特点有：

（1）火灾环境特殊。隧道空间狭长，内部空间较小，近似于封闭空间。如发生火灾，很容易发生连环爆炸，同时，隧道中空气不足，易产生不完全燃烧，烟雾较大，热量难散发，能见度低。火灾会产生浓度很高的co以及很高的空气温度，并容易造成隧道拱顶混凝土崩落。

（2）隧道本身独特的物理特性。隧道发生火灾时，升温速度快，持续时间长，产生大量浓度高、毒性强的烟雾，大大降低了隧道内的能见度，难以在短时间内排除。火灾时火区的节流效应、浮力效应等作用的影响会使隧道内压力场发生明显变化，造成烟层下降到低处，影响人员救援和疏散。

（3）人员、车辆的疏散工作十分困难。由于高速公路隧道内建筑物和空间狭小、一旦发生火灾事故后，整个洞内浓烟很大，不易扩散，即使洞内有照明设施也起不到太大作用。加之烟气有毒，火灾在发展过程中也需要大量氧气，使洞内空气稀薄、温度高。隧道内火灾发生后，氧气在短时间内会大量减少，逃生的人们很快因缺氧而窒息晕倒、死亡。

（4）火灾后果的严重性和不可预见性。火灾报警子系统设备包括火灾自动探测器、手动火灾报警按钮和火灾报警控制器。其中隧道内火灾自动探测器采用光纤光栅感温火灾自动探测系统，隧道变电所内采用感烟式火灾自动探测器。如图2所示。

图2 隧道火灾报警系统

3.3 隧道照明控制子系统

隧道照明控制系统根据隧道左右洞入口设置内外光强检测器检测到内外光数据，合理调节隧道内亮度差，保护司机在进出隧道时候产生的视觉问题，保证行车安全。同时，对隧道内照明设备的状况进行监控，节约用电也是隧道照明控制子系统的重要目的。

隧道照明控制子系统由监控所计算机、隧道本地控制器、隧道口光强检测器、隧道照明设备构成，具体如图3所示，本部分采用集中控制方式。通过交通监控系统与隧道照明系统相互配合交互来实现对隧道进入口的照明进行控制。

在隧道照明控制分为人工控制、本地自动、远程控制三种方式，按照不同情况亮度分级，可以分为晴天、阴天、黄昏、凌晨等。照明系统负责人工、本地手动控制及本地时序控制，监控系统负责远程控制。

图3 隧道照明控制系统

3.4 隧道通风控制子系统

通风控制子系统根据检测到的环境数据、控制风机的运行台数、风向、运行时间、并且能节能控制运行，并在发生火灾时，进行相应的排烟处理。

通风控制子系统由监控所计算机系统、隧道本地控制器、风机、一氧化碳检测器：受传输通道等组成。通风控制分为自动控制和手动控制，人工控制优先权高。隧道通风控制系统如图4所示。

图4 隧道通风控制系统

3.5 隧道交通控制子系统

由于山区高速长隧道较多，根据设计规划，特别在超长隧道设置了隧道交通控制子系统。隧道交通控制子系统负责实时收集隧道出口和入口及隧道内交通运行信息，进行判断和处理，并通过多方面措施控制隧道交通流，保证高速公路的安全畅通，降低交通延误，提高运行效率。

隧道群左右洞入口设置交通信号灯，用于显示隧道内的交通状况。交通信号灯分红、黄、绿三色，绿色表示隧道内通行正常，黄色表示隧道内交通异常，谨慎行驶，红色表示隧道关闭，禁行。同时，交通信号灯还设置左转头标志，用于隧道发生故障时提示车辆在隧道口向车道转弯或掉头。隧道群出入口和洞内设置车道指示标志，显示每条车道的状况。显示屏设置两种状态，分别表示本车道处于关闭或通行。车道指示标志采用双面式，在特殊情况下，可以实现单洞隧道双向行驶。隧道出入口设置悬臂式可变信息标志，发布隧道内交通信息和限速信息，当隧道出行异常情况时，信息标志可以提前告知行车人员，及早做好充分的准备。隧道内设置有线广播系统，方便异常隋况下对现场人员进行疏通引导。

图5 隧道交通控制子系统

3.6 隧道闭路电视控制子系统

超长隧道洞内按150米间距设置定焦距彩色固定摄像机，在车行横洞两端也设置定焦距彩色固定攝像机，顺车辆行驶方向安装，保证隧道内无盲点。隧道口设置摄像机，用于监视隧道口及隧道内的交通状况，并通过对隧道内图像分析处理，获取异常事件报警信息。隧道变电所设置两台遥控摄像机，用于监视隧道变电所的运行状况。隧道闭路电视控制子系统如图6所示。

图6 隧道闭路电视控制子系统

3.7 隧道有线广播子系统

高速公路隧道有线广播系统是在发生突发事件的紧急情况下，工作人员向隧道内人员发布信息组织疏导车辆及人员的紧急调度手段，是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一，平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息。

隧道有线广播系统主要由控制台设备、广播系统功放模块、强指向高音喇叭和传输光缆等组成。广播系统由程序控制，近端放大，在遇到紧急情况下，及时向司乘人员通知隧道状况。

3.8 隧道视频交通事件自动检测系统

针对山区超长隧道，可以采用视频交通事件自动检测系统，利用隧道内摄像机，采用车辆跟踪技术和背景图像自动更新技术，对目标信息进行计算处理，对车辆移动轨迹进行分析，自动检测各种交通事故，并且监控系统还可以自动报警和录像。该系统在隧道内选取固定摄像机图像进行视频交通异常事件检测，同时，图像经过八路视频解码节电设备解码后，视频事件分析仪对图像进行处理，实时检测交通异常并可以自动报警。

4 结论与展望

综上所述，高速公路中的隧道路段是高速公路的重要组成部分。

但随着快速发展的交通运输形势（即车辆的快速增加， 车速的不断提

高）需要还相差很远。未来的高速公路隧道监控系统必然担负着越来越重的任务。对其要求也会越来越高。我们要不断研究新问题、采用新技术、安装新设备、提供新服务、改善改进管理手段， 为快速发展的交通运输业服务。交通监控系统较先进的技术手段也将逐步在隧道监控系统中实施。使隧道监控系统更加完善， 更加适应交通运输业的需要。

参考文献

[1]王斌.高速公路隧道监控系统的发展现状及展望[J].交通建设与管理.2014（08）.

[2]王志伟、杨超.高速公路隧道监控系统的现状与发展[J].现代隧道技术.2009（06）.