試論寶天高速公路東段隧道中央控制系統組網方式

張學軍

摘 要：隧道中央控制系統由現場控制網絡和隧道現場監控設備組成。隧道控制網絡主要由隧道左、右洞內的PLC控制器，變電所內的PLC控制器，工業以太網交換機和光纜網絡等組成。分析和論述了寶天高速東段隧道交通監控系統組網及其控制方式，希望對公路隧道監控的運營和發展起到一定作用。

關鍵詞：交通監控；現場控制；工業以太網；光纖冗余環網

中圖分類號：TP273+.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0133-02

寶天高速公路牛背至天水段位于秦嶺皺褶北緣，地形復雜，橋隧占全線超過60%.全線共設22座隧道，其中特長隧道3座、長隧道7座、中隧道3座、短隧道9座。全線特大橋4座，大橋60座。全線設5處互通立交、5處分離式立交、1處服務區、1處停車區、2處觀景臺。

1 管理體制

寶天高速公路東段隧道采用的是三級結構的運營管理體制。在麥積山隧道東洞口設置一處隧道管理站——麥積山隧道管理站，負責東段渭河、東口、南北崖等10座隧道的運營管理業務。麥積山隧道管理站隸屬于麥積山監控分中心，麥積山監控分中心隸屬于甘肅省監控總中心。隧道管理站為隧道運營管理設施的控制中心，負責隧道的交通監視、交通控制、交通巡邏和日常養護。

中央控制系統通過工業以太網連接的PLC控制器采集隧道內所有現場設備的數據信息，包括隧道內外上傳的圖像信息、隧道緊急電話及有線廣播信息、隧道火災事故報警信息、隧道環境信息、各隧道變電所運行信息、隧道照明和通風機運行信息等。對這些信息進行分析、處理之后，通過PLC控制器向隧道內現場設備發布控制信息。同時，中央控制系統還可以接收監控分中心下達的指令，并向它們發送隧道營運信息。現場控制網絡主要由隧道左、右洞的PLC控制器，隧道變電站內的PLC控制器，工業以太網交換機和光纜網絡等組成。

2 設備分布

2.1 隧道現場監控設備的分布情況

可變信息標志設置在隧道聯絡道前方和隧道車行橫洞附近，可變限速標志設置在隧道入口和隧道內，交通信號設置在隧道聯絡道前方，車道通行燈設置在隧道入出口和車行橫洞附近，橫洞指示燈設置在人行橫洞和車行橫洞處，光亮度檢測器設置在隧道洞口的內外附近，能見度、CO檢測器設置在隧道內的ACU附近。

2.2 東段隧道中央控制系統的設置情況

在渭河隧道的上下行線上各設置2臺PLC控制器。隧道內共設置4臺PLC控制器，4臺工業以太網交換機，并與東口隧道共用一個隧道變電站。

在東口隧道的上下行線上各設置2臺PLC控制器。隧道內共設置4臺PLC控制器，4臺工業以太網交換機，并與渭河隧道共用一個隧道變電所。

將渭河、東口兩個隧道的上下行線連接起來組網，渭河隧道上行線的1號和2號PLC控制器、隧道下行線的3號和4號PLC控制器、東口隧道上行線1號和2號PLC控制器、隧道下行的3號和4號PLC控制器和東口隧道變電所主PLC控制器構成光網路雙環網，通過東口隧道變電所的主PLC控制器實現與麥積山隧道管理站之間的通訊。

載南北崖隧道上下行線上各設置2臺PLC控制器。隧道內共設置4臺主PLC控制器，4臺業以太網交換機，在該隧道變電所內設置1臺主PLC控制器，1臺工業以太網交換機。

在碼頭隧道箱式變電站內設置1臺PLC控制器，1臺工業以太網交換機。將南北崖、碼頭隧道的上下行線連接起來組網，南北崖隧道上行線的1號和2號PLC控制器、隧道下行的3號和4號PLC控制器、南北崖隧道變電所主PLC控制器和碼頭隧道箱式變電站的主PLC構成光網路雙環網，通過碼頭隧道箱式變電站的主PLC控制器實現與隧道管理站之間的通訊。

在東岔隧道、桃花溝隧道的上下行線上各設置1臺PLC控制器，共設置2臺PLC控制器，2臺工業以太網交換機。在隧道入出口設置一組車道通行燈。在東岔隧道變電所內設置1臺PLC控制器，1臺工業以太網交換機。將桃花溝隧道和東岔隧道的上下行線連接起來組網，桃花溝隧道上行的1號PLC控制器、隧道下行的2號PLC控制器和東岔隧道變電所主控的PLC控制器構成光網路雙環網，通過東岔隧道配電室的主PLC控制器實現與麥積山隧道管理站之間的通訊。

在觀音山隧道的入出口處設置一組車道通行燈，車道通行燈的信號可以通過東岔隧道變電所的主PLC控制器上傳到麥積山管理站。

在土橋村隧道變電所內設置1臺PLC控制器，1臺工業以太網交換機。在隧道入出口處布置一組車道通行燈，車道通行燈的信號可以通過土橋村隧道變電所主控的PLC控制器上傳到管理站。

在桃花坪隧道變電所內設置1臺PLC控制器，1臺工業以太網交換機。在隧道入出口設置一組車道通行燈，車道通行燈的信號可以通過桃花坪隧道變電所主控的ACU上傳到麥積山管理站。

3 控制網絡

隧道的現場控制網絡采用工業以太網的方式，隧道控制網絡分為以下三級：

隧道本地PLC控制器：其與隧道內現場監控設備構成總線系統。

主本地PLC控制器：隧道雙洞連接成具有真實“環”的特點，把隧道內各PLC控制器連接為光網路雙環網（即冗余光纖環網）。如果光網路因交通事故或其他事故遭到破壞時，雙回路路由可以使隧道的控制業務保持正常運行狀態。變電所內的觸摸屏可以對隧道內下級控制器及其所轄設備下達指令，以完成在線實時監控或離線控制、維護等操作。

隧道管理站計算機系統：以計算機、服務器等為主的隧道管理站計算機系統可以掛在以太網的監控管理層，來實現對隧道的遠程控制。

三級控制網絡的建設和運行有利于隧道監控的順利運行，從而大大提高了系統的穩定性。

中央控制系統由中控室內的服務器、工作站、大屏幕投影、地圖板、有線廣播設備、事件監視設備、應急電源、綜合控制臺和監視設備等組成。

參考文獻

[1]張蘇敏.協調式交通信號控制系統的設計與實現[D].杭州：浙江工業大學，2011.

[2]郝海全.交通信號控制系統預測框架的研究[D].大連：大連理工大學，2011.

[3]溫明時.通信運行管理系統項目風險管理研究[D].北京：北京郵電大學，2011.

〔編輯：王霞〕endprint