调频有线广播在公路隧道应急系统中的应用分析

蔡权慧，田雷

（1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥230088；2.公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽合肥230088；3.中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司，安徽合肥230081）

0 前言

党的十九大提出建设交通强国的重大战略部署，为新时代交通发展指明了方向。打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务，建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国。目前，我国公路隧道数量规模庞大，位居世界前列，而隧道内及时、有效信息服务是保障出行者人身安全的重中之重。

高速公路隧道应急广播系统的应用是以人民为中心建设智慧、创新、绿色的高速公路和践行交通强国的重要抓手，既能满足人民群众对于日常出行安全和高品质出行服务的需求，也是服务人民群众出行、办好人民满意交通的重要体现。

紧急电话和广播系统属于隧道监控调度系统的关键部分，相关设备的功能设计与系统设计对于提升隧道的服务水平和通行能力，保障隧道安全运营至关重要。

1 目前隧道广播存在的问题

目前隧道广播一般采用有线广播的形式，通过号角扬声器对车辆进行喊话，传递信息。

虽然隧道内信息发布手段已经多样化，但应急情况下如何实现事故信息准确发布，仍存在以下主要问题。

1.1 噪声回声大，抗干扰能力差

对于封闭的车辆而言，司乘人员很难听清有线广播的内容。对于隧道内非封闭车辆司乘人员，由于隧道交通噪声经过墙壁多次反射，混响声、直达声等叠加，噪声较大，车流量大或特殊情况时隧道内噪声更为明显，也严重影响非封闭车辆司乘人员收听有线广播的效果，由此造成隧道内信息不通畅，容易引发二次事故。隧道管理单位无法及时有效地把信息传递到司乘人员。

1.2 信息发布手段单一

采用有线广播喊话的方式发布事件信息，渠道单一，服务能力弱。

1.3 系统联动性差

目前，传统的隧道紧急广播系统与隧道其他系统相互分离，不能和其他系统联动，当发生交通事故时不能及时将隧道内的事故信息进行有效推送，会对出行者的人身安全及后期的紧急救援，造成不利影响。

2 需求分析

在正常路网环境下出行者更需要的是路网整体运行状态，如拥堵、气象等大范围面状信息。而隧道内因其特殊环境，隧道内的司乘人员对信息服务内容有特殊的需求，在司乘人员即将进入隧道时，需要提前告知隧道内的交通条件、交通流量、限制车速、行车路线等隧道信息，当隧道进行养护、维修、施工时，需要将隧道内的管制信息进行及时推送，尽量避免交通事故的发生。

另外，当在隧道内发生交通事故、火灾事故时，对驾驶员进行及时的告知及提醒，将隧道内发生重大事故的类型及具体位置等相关信息，通过隧道调频广播进行及时的推送，可以有效避免二次事故的发生。

3 系统功能

调频有线广播系统是实现隧道内调频无线广播覆盖的综合性隧道信息发布平台。在系统设计上，隧道调频无线广播与其他信息发布手段互为补充，可及时将有效信息通过车载收音机传播给隧道内司乘人员，提升隧道的应急处置和安全运营能力。

隧道调频广播是隧道广播系统传播手段的一种扩展方式，增加了一条隧道管理单位到车乘人员的实时音频广播通道，提升信息传递的实时性、可靠性、有效性。系统提供了多种业务组合模式以满足多种多样的场景需求。

3.1 FM广播群载波全频段覆盖

系统具备FM广播群载波全频段覆盖功能。在紧急情况下（交通阻塞、交通事故、发生火灾等），系统可以工作在群载波模式，在这种情况下，车辆进入隧道后在收音机接收频率范围（87MHz～108MHz）内均可以接收到监控部门的广播内容，从而可以及时、有效地把疏导信息播送给车乘人员。

3.2 FM广播+有线广播

FM广播+有线广播统称为隧道广播，包括有线广播和FM无线广播两个功能。FM无线广播是隧道广播系统传播手段的一种扩展方式，增加了一条隧道管理单位到车乘人员的实时音频广播通道，提升信息传递的实时性、可靠性、有效性。系统提供了多种业务组合模式，以满足多种多样的场景需求。

FM广播和有线广播可以独立运行，也可以并机联动运行。所有隧道分机可以独立控制，并同时播出不同内容，便于分区域广播。

①任意分区自动直播/广播

根据定时策略，自动打开/关闭隧道分机，全天24h可编辑播放策略。节目自动分区管理，每个节点的音量可以自由调节；通过控制软件的设定，对任意划分的区域进行不同内容的自动播放，如电台的交通节目、事务通知等。

②“同时-不同区域-不同内容”的直播/广播

隧道管理监控部门通过控制软件可实现同一时间、不同区域、不同内容的广播。

③定时广播管理

根据广播内容的需要，可按年月日时、终端编号、节目编号建立一个或者多个定时广播任务，系统将自动执行所有指定的任务，无需人工操作，真正实现无人值守。

④可寻址定时播放

隧道分机具有独立的IP地址，可以单独接收个性化定时播放节目；管理员可以通过办公电脑在网上进行定时播放操作的设置。

⑤批处理控制

管理中心可以选择一个、多个或全部隧道分机同时进行控制，避免了对同一操作的重复劳动。

⑥选择区域进行临时直播/广播

当出现突发情况如：交通阻塞、交通事故、发生火灾等情况时，有关调度人员可向事故发生区域进行临时性广播，向车辆及人员发布信息，组织疏导车辆的紧急调度，最大限度地减少事故及损失。

3.3 紧急电话

紧急电话系统基于IP网络，可实现语音对讲、语音广播、环境监听等功能。设备配置简单，有IP的节点的即可添加紧急电话节点；传输可靠性高，一个通道堵塞或者中断可选其他通道继续传输，可方便快速地进行远程排障和维护。

①独立运行

紧急电话系统不依赖于其他任何软件及设备运行，系统内任一紧急电话可广播喊话，实时环境监听，话机间可全双工双向通话。

②对讲功能

可以通过按键呼叫指定的主机（最多同时呼叫4个主机），或者通过网络中的任意主机呼叫终端。采用全双工方式，并带有回音消除功能。

③广播功能

可以接收来自中心广播的广播数据，通过自带的大功率功放播放。最大可以驱动四个8欧30W的无源喇叭或者号角。可以实现某一个终端把本地的音频推送到其他所有终端上。系统支持255个优先级，高的优先级音频可以中断低优先级音频。

④监听功能

可以在监控中心监听远端紧急电话本地声音。

⑤兼容SIP电话，可以直接接入SIP系统。

⑥内置SD卡，支持IO口触发播放、定时播放。

⑦继电器控制。

自动控制（有声音即闭合）；

定时控制（由软件定时控制闭合）；

远程话筒控制（可以连接电锁控制端）。

⑧视频联动

配合管理软件，可以控制主流厂家的摄像机，在通话时电脑上实时显示远端现场的高清视频。

⑨录音

通过上位机软件，可以录制对讲或者监听的音频。

4 系统构成

本系统由硬件、软件平台及通信网络共同搭建。

4.1 硬件组成

高速公路隧道应急广播系统实现以上隧道内调频广播功能,需要隧道调频广播与应急管理控制台、隧道调频广播前端、调频广播接收天线、调频广播直放站、调频广播发射天线、OLT和ONU以及相应线缆辅材等。

4.2 软件平台

隧道管理监控部门配置隧道调频广播与应急管理控制台和相应管理软件，可实现其对隧道内调频广播系统的统一管理，以及对隧道内调频广播直放站的分区管理、终端状态、调度操作等功能。

4.3 通信网络

系统采用EPON网络传输方式，调频广播直放站可通过隧道内已有通信路由与隧道管理监控部门实现双向通信。

4.4 系统架构

系统拓扑如下图所示。

拓扑效果图

若隧道属于新建工程，且ONU设备有空余的网口，隧道内调频广播直放站可上联至ONU进行信号传送；若隧道属于需利旧的改扩建工程，可根据已有的通信网络资源余量进行灵活配置。

5 布设方案

在每个隧道管理监控部门内设置1台隧道调频广播与应急管理控制台、2部接警电话、2只麦克风，负责管理全线的调频广播、紧急电话、有线广播的报警、联动、录音；设置1副调频广播接收天线和1台调频广播接收前端，用于日常状态接收并处理当地广播电台音频信号，转发至隧道内。

在隧道内大约每隔200m设置1台分机（左右线），分机具有紧急电话、有线广播功放和调频广播功放的功能，在各隧道洞口出入口外各设1台室外型紧急电话；在隧道内大约每隔200m设置1台调频发射天线；在隧道内大约每隔50m设置1台20W扬声器（左右线），在各隧道洞口出入口外各设1台30W的室外型扬声器。

隧道分机和隧道口紧急电话均采用IP的方式，可直接接入隧道传输网络将信息传送至监控部门控制台。

6 结束语

该系统在硬件结构上将紧急电话和有线广播系统合二为一，即两者共用一套主机，能有效利用和节省系统资源；但两者在功能上相互独立，互不影响，即在进行广播的同时，呼叫者能利用紧急电话进行报警并和管理中心人员进行通话。

目前虽然电信、移动或联通等运营商无线覆盖以高速公路建设到哪，无线信号就能覆盖到哪为建设宗旨，但基于建设投资或者隧道已建成，后期缺乏建设条件等多种因素，很多高速公路隧道内仍是信号盲区。该系基于现有高速公路资源，将射频信号覆盖从洞外向洞内进行了延伸，可靠打通了内外信息传递渠道，在很大程度上提高高速公路应急响应速度。