公路隧道監控系統設計方案

李慶剛 陸海燕

（中鐵第一勘察設計院〈集團〉有限公司通號處 陜西 西安 710043）

在城市公路穿越江河湖泊河建設中，隧道方案能夠縮短行車里程，隧道監控系統在保障隧道運營安全方面也顯得越來越重要。下面，就簡單介紹一下隧道監控系統的設計方案。

1 系統概述

公路隧道是公路上的特殊路段，由于空間環境相對狹窄、光線變化大、視野不清，存在潛在的交通事故危險。特別是發生火災等緊急事件時，交通輸導和救援工作與普通路段有很大區別，而且二次事故產生的后果遠比原發性事故嚴重得多，因此長隧道內的安全保障是公路隧道建設和運營要特別關注的問題。

2 系統組成及系統結構設計

康王路隧道監控系統包括中央控制管理、交通監控、通風及照明控制、緊急電話及有線廣播、火災報警、無線通信、電源及接地等系統，各系統之間既相對獨立又相互聯系，可獨立發揮各個系統的作用又能相互協調、有機結合。

3 系統的功能設計

3.1 中央控制管理系統

中央控制管理系統是監控系統的核心,能夠全面及時地掌握并控制整個隧道的運營情況，所有設備均與相應的監控系統、控制系統聯動，實現自動控制，并有遠程和現場控制功能。在各種情況下準確、可靠、迅速地做出反應，及時處理、協調各系統工作，以達到實時監控的目的。

3.2 操作站

工作人員可根據隧道運行情況，按照操作權限，及時調整隧道運行參數和控制參數，對系統的資源、通信和設備進行設定、修改等操作。

3.3 交通監控系統

交通監控系統是交通控制的重要組成部分，能實時檢測路段上的各項交通參數，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，以便分析、判斷交通運行狀況，當檢測到交通異常狀況時，由中心控制管理系統，通過ACU向可變信息標志、可變限速標志、交通信號燈、車道指示器等設備發出控制指令，指揮、誘導、控制道路交通，防止重大交通事故的發生。

3.3.1 交通監測設施

交通監測設施主要用于檢測隧道內交通信息，監視隧道內運營狀況。

（1）車輛檢測器

車輛檢測器主要用于自動檢測隧道內的交通參數，為制定交通控制方案提供依據。隧道內每隔500米設一處檢測截面，并在每車道各埋設兩個線圈，間距為4～6m，能檢測出每一車道上的車流密度、統計車流量，當車流達到預定值時，即向中心控制室報警，通過改變可變限速標志的顯示，指示司機減速或停車。

（2）視頻監控系統

視頻監控系統主要用于監視隧道內外的交通運營情況和事故現場，以便隧道監控中心值班員對整條隧道的交通運行狀況及相關設施實行全范圍、全方位監視。在發生緊急情況下可對事故上傳圖像信息進行確認，為選擇疏導方案提供依據。

系統由監控中心集中控制設備、隧道內的視頻監視前端設備、前端編碼器、相關控制室內的視頻監視終端及傳輸通道組成。

3.3.2 交通控制及誘導設施

交通控制及誘導設施主要是用于協助疏導交通、給司機提供信息，以保證道路暢通。

（1）區域控制器ACU

區域控制器由微處理器及外圍設備組成，通過設在車道內的車輛檢測器，采集相關信息來進行車速、車流量、車輛占用率等的預處理，并接受交通監控計算機的控制命令，實施隧道交通調度控制。

（2）交通信號燈

在隧道兩端入口前設置交通信號燈，用于表示此時隧道內的交通情況。在道路口、隧道入口處分別設置三顯示交通信號燈用于車輛誘導控制。交通信號燈由紅、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方向的一種信號燈，車道指示器安裝在隧道內各車道中心線的正上方。車道信號燈由綠“↓”、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閉。

（4）可變信息標志

可變信息標志是控制中心通過文字方式對進入隧道、路面的車輛進行誘導指示，發布交通信息、運營指令、路面情況、氣象資料等綜合信息的電子顯示設備。

（5）可變限速標志

可變限速標志是用于在異常情況下發布隧道內交通提示信息和速度控制信息的電子設備。

（6）疏散誘導標志

疏散誘導標志是在緊急情況下疏散人員和車輛時顯示，平時并不點亮。疏散誘導標志主要包括：緊急電話標志燈，人行橫洞和車行橫洞標志，消防箱、滅火器標志燈等。

3.4 通風及照明控制系統

通風及照明控制系統能完成對隧道內的通風系統、給排水及滅火系統、照明系統、電力監控系統的設備運行進行隧道自動化管理，完成監控及消防聯動功能，實現節能、安全可靠運行的目的。通風及照明控制系統包括對排水泵、消防泵、自動消防系統、風機等設備的自動監測的啟動。

3.4.1 通風控制子系統

隧道內空氣中的有害氣體，汽車行駛排放的煙塵和帶進的灰塵影響隧道內的能見度。為了保證行車安全，須對隧道內的氣體濃度和能見度進行監測，當隧道內的氣體濃度和能見度超過允許值時及時報警，并自動根據氣體濃度和能見度指標及自然通風和季節等狀況進行風機控制。

3.4.2 照明控制子系統

根據洞口外部光線強弱控制隧道內照明燈組的開閉情況，以調節洞內光強，保持洞內外較小的光強反差，使駕駛員適應隧道內外亮度差，以保證行車安全。根據照度計實測的隧道外亮度值，對隧道內的照明進行自動控制，實時調節隧道內的照明，同時有效地降低照明的能源消耗。

3.4.3 給排水監控子系統

系統利用液位儀表實時地采集到雨水泵、廢水泵、消火栓泵、水噴霧泵等工作狀態及水位狀態，并能對雨水泵、廢水泵人工/遠動控制。

3.4.4 電力監控子系統

電力監控系統對隧道變電所及箱式變電站的運行狀態進行監視，并可對供配電系統設備及通風、照明回路進行控制。

3.5 緊急電話及呼救系統

緊急電話系統的作用是在隧道內發生各類交通事故時，車輛駕駛人員能及時向隧道管理中心人員呼叫求援。有線廣播系統正常時主要用于隧道日常業務管理、播放背景音樂，并可傳遞公路養護施工狀況或交通信息。當隧道內發生交通阻塞、交通事故、火災等情況下，控制中心值班員可通過廣播系統向隧道內進行擴音廣播和傳遞信息、組織滅火、指揮疏導車輛、治理混亂、搶救受傷人員。同時本系統還具有與防災、消防等系統聯動的功能。

3.6 火災報警系統

火災報警子系統用于隧道內發生火災時，發出緊急信號，迅速通告隧道監控中心，請求滅火、救援等活動，如關閉隧道、打開風機和照明、啟動消防水泵等動作。

火災報警系統采用分布式感溫光纖自動探測和手動報警按鈕相結合的方式。隧道內頂部設置分布式光纖感溫探測系統，手動報警按鈕設置在隧道行車方向右側，間距50m。

4 結論

通過上述隧道監控系統的設置，使隧道在監控系統的保護下，能夠完成隧道的正常、異常及阻塞情況下的工作模式。通過設置的各種檢測設備，及時提取車流量、速度、密度、空氣質量等各種信息，通過控制中心及時調整隧道運營方案，減少交通事故的發生，提高事故發生后的處理速度，保證隧道正常運營。

［1］JTG T D71-2004公路隧道交通工程設計規范[S].

［2］GB50116-98火災自動報警系統設計規范[S].

［3］李得俊.公路隧道監控系統探討[J].青海交通科技,2006,5.

［4］尹鋒,趙等層,祝勇.高速公路隧道監控系統的設計[J].公路工程,2010,6.

［5］王德虎.隧道監控系統典型解決方案[J].山西建筑,2010,12.

［6］曾盛.公路隧道監控系統的設計和發展[J].現代隧道技術,2004,8.