隧道斜井三岔口車輛交通預警系統研究

任慧

（福建船政交通職業學院，福建福州350007）

0 引言

隧道工程在快速發展的背景下，逐漸向長大深埋方向發展。為了改善隧道工作面、通風、排水及運輸條件等方面，不可避免地要設置斜井，實現“長隧短打”的理念，盡早實現通車運營。由于受地形、投資、設計參數等方面影響，正洞、斜井及斜井洞口不能通視，加之兩個作業面的車輛通行，從而帶來了交通安全隱患，因此斜井的交通管控是斜井安全施工的控制要點之一。

1 隧道安全需求分析及系統設計

當前的交通預警系統主要包含以下特點：對于隧道內正在通行的所有車輛，能夠掌握全部信息，通過視頻以及數據的方式向主管部門進行反饋。在隧道內行駛的車輛，如果出現了交通事故，監控系統會及時上報相關車輛的信息。其次交通預警系統還具備上報天氣情況的功能，對于惡劣天氣會及時進行預警提示。“兩客一危”目前是交通運輸關注的重點，針對大型客車與危險品車輛，在經過隧道的時候，通過監控系統會對這些車輛的相關數據進行采集，可使用激光車檢器以及攝像機等。將隧道內的實時情況通過數據傳輸到上段，根據系統軟件進行分析，針對具體的情況采取相應的措施。隧道內的實時監控一般會根據容量變化產生不同的監測方式，根據車速變化進行監測。所有的監測數據會在中心服務器上端顯示。值班人員可以通過監控類的信息對隧道內的情況及時掌握，對于突發事件能夠及時上報，例如車輛擁堵或者是車輛相撞等。同時在隧道入口設有情報板，能夠提示預警信息，避免事故的發生。對于交通流量也可以進行數據分析，根據提供的數據分析全年流量的具體情況[1]。

1.1 系統設計

主系統結構組成主要包括了激光掃描、傳感器以及抓拍器等共同組成。激光傳感器具有超強的掃描功能，能夠在隧道的頂部抓拍實時圖像，通過激光傳感器以及抓拍系統，能夠準確地將車輛車型以及流量信息等傳送到中心服務器。

1.2 系統運行原理分析

激光傳感器在進行掃描時能夠獲取路面信息，并且通過傳感器能夠檢測到車輛進入隧道與離開隧道的時間。在抓拍后能夠通過車牌以及車身顏色提供準確信息，并將相關信息上傳到主控機。在后臺軟件及時接收到相關信息之后，能夠對數據庫內的信息進行匹配與儲存。激光傳感器在進行檢測車輛駛入隧道內時，會通過發送機拍攝照片，隨后通過激光傳感器確定車輛。對于車輛在隧道內的平均速度以及交通事件，能夠精準地掌控，同時對于相關數據能夠及時分析[2]。

1.3 系統安裝分析

以某個隧道為例分析系統安裝的具體內容。位于斜井距三岔口一定的位置處（點B）處安裝控制箱1個，控制箱應當包含聲、光報警器各一個。其次需要布置地感應圈兩組；在斜井與正洞交匯位于出口方向一定的位置安裝控制箱1 個，布置地感應圈兩組；在斜井與正洞交匯位于出口方向一定的位置安裝控制箱1 個，布置地感應圈兩組。在正洞中間處安裝總控制箱1 個，如圖1所示。

圖1 現場安裝示意圖

1.4 車型檢測原理

激光掃描主要是為了獲取物體的三維立體成像，這是在最近幾年新型研發的立體測量技術。通過激光掃描的方式可以對物體進行掃描，根據這個原理，在對車輛進行掃描的時候，能夠獲取其外形特征，同時還可以將車輛進行分類，具有高精準、抗干擾等特點。

1.5 車輛出入口匹配原理

車輛在駛入隧道以及駛離隧道的時候，設備都能夠采集到車輛信息，在剛剛到達隧道入口的時候，對于車輛的車型以及身長等都能夠抓取圖像。通過所獲取的信息，可將車輛分為兩大類，第一類車輛是有車型信息，車牌號碼在檢測時能夠有效抓拍并且迅速提取車輛信息；第二種屬于有車輛信息但是無號牌，當檢測到信息時，通過車型以及相關信息可以提取號牌。當車輛駛離隧道的時候，也會檢測到車輛的完整信息，在出入口時都可以對車輛的信息進行匹配，在接收信息時，會采用脈沖序列來進行判斷，根據這種原理，對車輛的輪廓展開掃描，獲取相關的外形特征，對于車輛能夠及時進行分類。

1.6 車輛出入口匹配原理

不論是車輛進入隧道，還是駛離隧道，相關設備都能夠采集到車輛的完整信息，并且將所有信息上傳到主控機。另外，車輛在隧道內停留，還會及時提醒相關工作人員能夠隨時了解到隧道里的情況，并且對相關車輛進行拍照，和對相關車輛進行監控[3]。

2 系統運行效果

2.1 中心服務器軟件界面

在中心服務器的界面上，能夠看到隧道內發生的一系列情況，例如車輛滯留以及擁堵等。

2.2 事件檢測預警

通過實時檢測能夠達到隨時預警報告，在區域內如果出現危險情況，預警燈會不停地閃爍，同時會有不同顏色進行提示，不同顏色的預警燈也會針對不同的事件，這樣就可以提醒值班人員。對于車輛在隧道內出現臨時變道等情況會發出警告，并且對車輛進行抓拍，同時上傳圖片。

2.3 變通事件檢測

當車輛進入隧道之內時，于駛出隧道時所占用的車道不一致，此時預警系統會進行抓拍。

2.4 “兩客一危”車輛檢測

大型客車以及中型客車還有危險品車輛在駛入隧道內，系統會自動掃描，提取相關數據進行存儲。

3 車輛交通預警系統的數據分析能力

通過中心服務器軟件可以查詢相關信息，并且通過數據進行分析，能夠得到如下結果。

3.1 隧道容量分析

對于隧道的容量，可以及時分析，尤其是在通行峰值的時候，能夠了解隧道里的容納能力。對于隧道內的容量情況，可以通過變化曲線來進行觀察，當變化成為正態分布時，隧道內最多可容納35 輛汽車；但是高峰期一般在早上的8 點到中午的11:30，下午的13點到16 點。從服務器的曲線圖形來觀察，從早上7 點開始，容量會出現上升的趨勢，然而在傍晚18 點，容量會呈現下降的形式，在晚上22:30 左右會產生短暫的變化。在霧天情況下，變化曲線也會呈現上升的趨勢，尤其是在早上9 點左右的時候，隧道容量明顯上升。但是在取消限行之后，隧道容量會慢慢地下降，其峰值在早上9:30。當9:30 之后，會出現正常狀態。

3.2 隧道流量分析

使用中心服務器軟件進行分析，能夠了解到每一天在隧道內的車流量情況以及車型占比。隧道內的流量也會根據每天的檢測情況，不斷地呈現曲線變化。使用中心服務器軟件進行分析，具有一定的準確性。

4 隧道內遇到突發情況時交通預警系統的指揮能力

在隧道內，如果出現了突發情況，通過監控系統可以及時向指揮中心進行預警報告。針對突發情況，首先應該將事故車輛拖走，將通道讓開確保隧道內可以正常通行。指揮中心會指派附近交警出警，對事故雙方展開協調。如果在隧道內發生的交通事故較為嚴重，預警會根據具體情況出現不同的提示。另外，如果在隧道內發生火情，交通預警系統會及時上報，并通知消防部門及時趕到，這是交通預警的強大功能之一。通過不同的預警方式以及不同的提示方式，可以讓工作人員更好地開展工作，并及時通知相應部門對隧道內出現的突發情況展開救援以及處理。對于有些事故交通預警系統只能進行抓拍以及監控，然而真正在處理事件時，還需要交警以及路政部門及時趕到。有些事故會造成隧道內的設施損壞，這一部分需要更多部門進行協調，但是對于損壞面積并不是很大，交警能夠單獨處理的，應該由當事人配合交警來進行處理。

5 結語

使用隧道斜井三岔口車輛交通預警系統，可以實時掌握隧道內的狀況，例如車輛信息、數據等，不僅能夠及時檢測到隧道內所出現的交通事故，還可以全天候統計隧道內的容量以及流量數據。同時便于決策者及時掌握相關數據，能夠提升隧道內的管控能力。如果在隧道內發生交通事故以及其他事件，報警系統可提醒工作人員及時介入。預警系統可對隧道內的車輛進行詳細參數監控，提升掌控能力以及工作效率。