調頻有線廣播在公路隧道應急系統中的應用分析

蔡權慧，田雷

（1.安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽合肥230088；2.公路交通節能環保技術交通運輸行業研發中心，安徽合肥230088；3.中國移動通信集團設計院有限公司安徽分公司，安徽合肥230081）

0 前言

黨的十九大提出建設交通強國的重大戰略部署，為新時代交通發展指明了方向。打造一流設施、一流技術、一流管理、一流服務，建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國。目前，我國公路隧道數量規模龐大，位居世界前列，而隧道內及時、有效信息服務是保障出行者人身安全的重中之重。

高速公路隧道應急廣播系統的應用是以人民為中心建設智慧、創新、綠色的高速公路和踐行交通強國的重要抓手，既能滿足人民群眾對于日常出行安全和高品質出行服務的需求，也是服務人民群眾出行、辦好人民滿意交通的重要體現。

緊急電話和廣播系統屬于隧道監控調度系統的關鍵部分，相關設備的功能設計與系統設計對于提升隧道的服務水平和通行能力，保障隧道安全運營至關重要。

1 目前隧道廣播存在的問題

目前隧道廣播一般采用有線廣播的形式，通過號角揚聲器對車輛進行喊話，傳遞信息。

雖然隧道內信息發布手段已經多樣化，但應急情況下如何實現事故信息準確發布，仍存在以下主要問題。

1.1 噪聲回聲大，抗干擾能力差

對于封閉的車輛而言，司乘人員很難聽清有線廣播的內容。對于隧道內非封閉車輛司乘人員，由于隧道交通噪聲經過墻壁多次反射，混響聲、直達聲等疊加，噪聲較大，車流量大或特殊情況時隧道內噪聲更為明顯，也嚴重影響非封閉車輛司乘人員收聽有線廣播的效果，由此造成隧道內信息不通暢，容易引發二次事故。隧道管理單位無法及時有效地把信息傳遞到司乘人員。

1.2 信息發布手段單一

采用有線廣播喊話的方式發布事件信息，渠道單一，服務能力弱。

1.3 系統聯動性差

目前，傳統的隧道緊急廣播系統與隧道其他系統相互分離，不能和其他系統聯動，當發生交通事故時不能及時將隧道內的事故信息進行有效推送，會對出行者的人身安全及后期的緊急救援，造成不利影響。

2 需求分析

在正常路網環境下出行者更需要的是路網整體運行狀態，如擁堵、氣象等大范圍面狀信息。而隧道內因其特殊環境，隧道內的司乘人員對信息服務內容有特殊的需求，在司乘人員即將進入隧道時，需要提前告知隧道內的交通條件、交通流量、限制車速、行車路線等隧道信息，當隧道進行養護、維修、施工時，需要將隧道內的管制信息進行及時推送，盡量避免交通事故的發生。

另外，當在隧道內發生交通事故、火災事故時，對駕駛員進行及時的告知及提醒，將隧道內發生重大事故的類型及具體位置等相關信息，通過隧道調頻廣播進行及時的推送，可以有效避免二次事故的發生。

3 系統功能

調頻有線廣播系統是實現隧道內調頻無線廣播覆蓋的綜合性隧道信息發布平臺。在系統設計上，隧道調頻無線廣播與其他信息發布手段互為補充，可及時將有效信息通過車載收音機傳播給隧道內司乘人員，提升隧道的應急處置和安全運營能力。

隧道調頻廣播是隧道廣播系統傳播手段的一種擴展方式，增加了一條隧道管理單位到車乘人員的實時音頻廣播通道，提升信息傳遞的實時性、可靠性、有效性。系統提供了多種業務組合模式以滿足多種多樣的場景需求。

3.1 FM廣播群載波全頻段覆蓋

系統具備FM廣播群載波全頻段覆蓋功能。在緊急情況下（交通阻塞、交通事故、發生火災等），系統可以工作在群載波模式，在這種情況下，車輛進入隧道后在收音機接收頻率范圍（87MHz～108MHz）內均可以接收到監控部門的廣播內容，從而可以及時、有效地把疏導信息播送給車乘人員。

3.2 FM廣播+有線廣播

FM廣播+有線廣播統稱為隧道廣播，包括有線廣播和FM無線廣播兩個功能。FM無線廣播是隧道廣播系統傳播手段的一種擴展方式，增加了一條隧道管理單位到車乘人員的實時音頻廣播通道，提升信息傳遞的實時性、可靠性、有效性。系統提供了多種業務組合模式，以滿足多種多樣的場景需求。

FM廣播和有線廣播可以獨立運行，也可以并機聯動運行。所有隧道分機可以獨立控制，并同時播出不同內容，便于分區域廣播。

①任意分區自動直播/廣播

根據定時策略，自動打開/關閉隧道分機，全天24h可編輯播放策略。節目自動分區管理，每個節點的音量可以自由調節；通過控制軟件的設定，對任意劃分的區域進行不同內容的自動播放，如電臺的交通節目、事務通知等。

②“同時-不同區域-不同內容”的直播/廣播

隧道管理監控部門通過控制軟件可實現同一時間、不同區域、不同內容的廣播。

③定時廣播管理

根據廣播內容的需要，可按年月日時、終端編號、節目編號建立一個或者多個定時廣播任務，系統將自動執行所有指定的任務，無需人工操作，真正實現無人值守。

④可尋址定時播放

隧道分機具有獨立的IP地址，可以單獨接收個性化定時播放節目；管理員可以通過辦公電腦在網上進行定時播放操作的設置。

⑤批處理控制

管理中心可以選擇一個、多個或全部隧道分機同時進行控制，避免了對同一操作的重復勞動。

⑥選擇區域進行臨時直播/廣播

當出現突發情況如：交通阻塞、交通事故、發生火災等情況時，有關調度人員可向事故發生區域進行臨時性廣播，向車輛及人員發布信息，組織疏導車輛的緊急調度，最大限度地減少事故及損失。

3.3 緊急電話

緊急電話系統基于IP網絡，可實現語音對講、語音廣播、環境監聽等功能。設備配置簡單，有IP的節點的即可添加緊急電話節點；傳輸可靠性高，一個通道堵塞或者中斷可選其他通道繼續傳輸，可方便快速地進行遠程排障和維護。

①獨立運行

緊急電話系統不依賴于其他任何軟件及設備運行，系統內任一緊急電話可廣播喊話，實時環境監聽，話機間可全雙工雙向通話。

②對講功能

可以通過按鍵呼叫指定的主機（最多同時呼叫4個主機），或者通過網絡中的任意主機呼叫終端。采用全雙工方式，并帶有回音消除功能。

③廣播功能

可以接收來自中心廣播的廣播數據，通過自帶的大功率功放播放。最大可以驅動四個8歐30W的無源喇叭或者號角。可以實現某一個終端把本地的音頻推送到其他所有終端上。系統支持255個優先級，高的優先級音頻可以中斷低優先級音頻。

④監聽功能

可以在監控中心監聽遠端緊急電話本地聲音。

⑤兼容SIP電話，可以直接接入SIP系統。

⑥內置SD卡，支持IO口觸發播放、定時播放。

⑦繼電器控制。

自動控制（有聲音即閉合）；

定時控制（由軟件定時控制閉合）；

遠程話筒控制（可以連接電鎖控制端）。

⑧視頻聯動

配合管理軟件，可以控制主流廠家的攝像機，在通話時電腦上實時顯示遠端現場的高清視頻。

⑨錄音

通過上位機軟件，可以錄制對講或者監聽的音頻。

4 系統構成

本系統由硬件、軟件平臺及通信網絡共同搭建。

4.1 硬件組成

高速公路隧道應急廣播系統實現以上隧道內調頻廣播功能,需要隧道調頻廣播與應急管理控制臺、隧道調頻廣播前端、調頻廣播接收天線、調頻廣播直放站、調頻廣播發射天線、OLT和ONU以及相應線纜輔材等。

4.2 軟件平臺

隧道管理監控部門配置隧道調頻廣播與應急管理控制臺和相應管理軟件，可實現其對隧道內調頻廣播系統的統一管理，以及對隧道內調頻廣播直放站的分區管理、終端狀態、調度操作等功能。

4.3 通信網絡

系統采用EPON網絡傳輸方式，調頻廣播直放站可通過隧道內已有通信路由與隧道管理監控部門實現雙向通信。

4.4 系統架構

系統拓撲如下圖所示。

拓撲效果圖

若隧道屬于新建工程，且ONU設備有空余的網口，隧道內調頻廣播直放站可上聯至ONU進行信號傳送；若隧道屬于需利舊的改擴建工程，可根據已有的通信網絡資源余量進行靈活配置。

5 布設方案

在每個隧道管理監控部門內設置1臺隧道調頻廣播與應急管理控制臺、2部接警電話、2只麥克風，負責管理全線的調頻廣播、緊急電話、有線廣播的報警、聯動、錄音；設置1副調頻廣播接收天線和1臺調頻廣播接收前端，用于日常狀態接收并處理當地廣播電臺音頻信號，轉發至隧道內。

在隧道內大約每隔200m設置1臺分機（左右線），分機具有緊急電話、有線廣播功放和調頻廣播功放的功能，在各隧道洞口出入口外各設1臺室外型緊急電話；在隧道內大約每隔200m設置1臺調頻發射天線；在隧道內大約每隔50m設置1臺20W揚聲器（左右線），在各隧道洞口出入口外各設1臺30W的室外型揚聲器。

隧道分機和隧道口緊急電話均采用IP的方式，可直接接入隧道傳輸網絡將信息傳送至監控部門控制臺。

6 結束語

該系統在硬件結構上將緊急電話和有線廣播系統合二為一，即兩者共用一套主機，能有效利用和節省系統資源；但兩者在功能上相互獨立，互不影響，即在進行廣播的同時，呼叫者能利用緊急電話進行報警并和管理中心人員進行通話。

目前雖然電信、移動或聯通等運營商無線覆蓋以高速公路建設到哪，無線信號就能覆蓋到哪為建設宗旨，但基于建設投資或者隧道已建成，后期缺乏建設條件等多種因素，很多高速公路隧道內仍是信號盲區。該系基于現有高速公路資源，將射頻信號覆蓋從洞外向洞內進行了延伸，可靠打通了內外信息傳遞渠道，在很大程度上提高高速公路應急響應速度。