聯網型隧道可變電光標志的應用分析

作者簡介：

劉良旭（1987—），工程師，研究方向：高速公路機電工程管理。

為了提高隧道通行的安全性與效率，文章對聯網型隧道可變電光標志進行了應用分析，介紹了聯網型隧道可變電光標志的主要組成，通過對現有技術的研究，探討了聯網型隧道可變電光標志在實時路況信息傳遞和隧道交通安全性等方面的優勢，并論述了聯網型隧道可變電光標志系統在隧道消防的應用方案，為隧道交通管理提供了新的思路。

隧道；聯網型電光標；適應性；消防應用

中圖分類號：U453.7 A 27 087 3

0 引言

近年來，隨著平原、丘陵地區以及各省市較為發達的區域高速公路規劃的不斷完善，高速公路布局逐漸轉向地形復雜的山區。同時，城市地鐵隧道、公路隧道、地下商業隧道等也隨著城市發展日益普及。然而由于山區和城市交通環境極為復雜多變，長隧道、特長隧道、地下隧道日益增多［1］。隧道作為一種隱蔽的帶狀結構，極大地改變了行車和行人的環境，如駕駛員在隧道內的視線受限，容易發生事故；隧道內的交通指引和提示常常不夠精準和及時，影響交通效率和安全［2］。因此，隧道中的交通標志在隧道交通安全中發揮著重要的作用。

起初，隧道中的交通標志采用反光材料制作，沒有自帶發光源，僅依靠反光效果來提示隧道行車人員。然而，由于隧道交通半封閉的特殊環境，反光交通標志表面容易被污染而失去作用。自帶發光源的電光標志在隧道中可以減弱表面污染的影響，起到良好的提示效果［3］。隧道可變電光標志系統通過電子技術和計算機網絡實現隧道內交通指引和提示，而聯網型隧道可變電光標志作為隧道可變電光標志系統的一種重要形式，利用計算機網絡技術，將各個隧道內的電光標志通過網絡連接起來，形成一個系統。隨著現代通信技術和計算機技術的不斷發展，聯網型隧道可變電光標志作為一種智能化、自適應性、可視性強和數據共享的新型交通管理手段，成為提高隧道交通安全和效率的重要手段。對于新建的公路隧道來說，采用聯網型的可變電光標志也是對國家“新基建”與智慧交通建設方針的積極響應。本文對聯網型隧道可變電光標志進行應用分析，探討其在實時路況信息傳遞、節能環保、提高安全性等方面的優勢，為隧道交通管理提供新的思路。

1 聯網型隧道可變電光標志系統的構成

聯網型隧道可變電光標志系統主要由三部分構成：

（1）光電傳感器和攝像頭系統：該系統安裝在隧道內部，主要用于實時監測隧道內的交通流量、車速、車道情況等，為后續的光標志變換提供數據支持。光電傳感器和攝像頭系統可通過網絡將所采集的數據傳輸給控制中心，并進行分析和處理。不同的傳感器信息采集系統可應用于不同的場景，如結合火焰探測傳感器系統可用于隧道的消防安全管理。

（2）控制中心：控制中心是聯網型隧道可變電光標志系統的核心部分，通過網絡連接各個光標志，實現統一的控制和管理。控制中心可根據光電傳感器和攝像頭系統所采集的數據，實時判斷隧道內的交通狀況，并據此進行光標志的變換。控制中心還可對光標志進行故障檢測和維護管理，以及可以結合多目標優化算法實現自適應控制策略。

（3）光標志系統：光標志系統是聯網型隧道可變電光標志系統的重要組成部分，可根據交通狀況和需求進行變換，向駕駛員提供實時的交通指引和提示。光標志系統通常包括LED顯示屏、信號燈、圖像識別裝置等，能在不同位置和情境下顯示不同的交通信息和指示信號。接收控制中心的指令后，光標志系統可進行快速、精準的變換，為駕駛員提供更安全、便捷的行駛體驗。

總體來說，聯網型隧道可變電光標志系統的構成較為復雜，但各部分相互協作，可共同實現隧道內交通的智能化和自適應性控制，提高隧道交通安全和效率。

2 聯網型隧道可變電光標志的特點

聯網型隧道可變電光標志具有實時路況信息傳遞和隧道交通高安全性兩大技術特點。該系統通過與交通監控中心連接，能夠實時獲取并顯示路況信息，使駕駛員能夠適應復雜多變的隧道交通環境，并提醒駕駛員注意行車安全，從而降低事故發生率。聯網型隧道可變電光標志通過實時顯示路況信息、強化視覺警示、實時發布事故信息等方式，為駕駛員和行人提供安全、便捷的隧道通行體驗，滿足不斷提高的交通安全要求。

2.1 實時路況信息傳遞

聯網型隧道可變電光標志系統是一種智能交通信息發布手段，可以提高隧道交通安全和效率。該系統能夠實時接收來自交通監控中心的數據，并通過電光顯示屏展示給駕駛員，為駕駛員提供及時、準確的路況信息，適應復雜多變的隧道交通環境。

（1）數據采集與傳輸：聯網型隧道可變電光標志系統通過光電傳感器和攝像頭系統采集隧道內的實時交通數據，包括車流量、車速、車道占用情況等。此外，系統還可以接收來自交通監控中心的其他相關數據，例如天氣信息、交通事故報告等。這些數據通過高速、穩定的通信網絡實時傳輸至控制中心進行分析和處理。

（2）數據分析與處理：在控制中心接收到實時交通數據后，通過先進的數據處理算法進行分析，例如實時監測隧道內的交通流量，判斷是否存在擁堵情況；分析車速數據，判斷是否有超速行駛的車輛；根據車道占用情況，判斷是否需要進行車道調整等。此外，控制中心還可以根據天氣信息、交通事故報告等數據，預測未來一段時間內的交通狀況，為駕駛員提供更加全面的路況信息。

（3）信息發布與展示：控制中心會根據數據分析結果生成相應的交通指示信息，然后通過聯網型隧道可變電光標志系統發布。光標志系統采用LED顯示屏、信號燈、圖像識別裝置等設備，將信息以清晰、直觀的形式展示給駕駛員。例如，當控制中心檢測到隧道內出現擁堵時，可以及時發布限速指示、車道調整提示等信息，引導駕駛員采取相應措施。同時，系統還可以根據實時路況自動調整發布內容和頻率，確保信息的實時性和準確性。

（4）反饋與優化：為了進一步提高聯網型隧道可變電光標志系統的性能，控制中心可以通過分析駕駛員對發布信息的響應情況來對系統進行持續優化。例如，通過分析駕駛員對限速指示的執行情況，調整發布信息的內容和格式，以提高駕駛員的遵從度。同時，系統還可以根據實際交通狀況與預測結果進行對比，優化預測算法，提高預測準確性。此外，控制中心還可以收集用戶反饋，了解駕駛員對信息展示方式、內容等方面的需求和建議，從而不斷改進系統的性能。

（5）應對突發事件：聯網型隧道可變電光標志系統在應對突發事件方面具有明顯優勢，一旦隧道內發生交通事故、火災等突發情況，控制中心可以立即調整發布內容，提供緊急救援信息和疏散指示。例如，當發生交通事故時，系統可以發布事故現場的具體位置、事故類型、受影響車道等信息，提醒駕駛員減速慢行、繞行等；當發生火災時，系統可以發布火源位置、疏散路線等信息，引導駕駛員及時撤離，避免傷亡。這些實時發布的信息對于提高隧道內的安全性和應急響應能力至關重要。

（6）信息互聯與共享：隨著智慧交通建設的推進，聯網型隧道可變電光標志系統可以實現與其他智能交通設施的互聯和數據共享。例如，系統可以與導航軟件、車聯網等平臺對接，將實時路況信息推送至駕駛員手機或車載設備上，使駕駛員能提前了解隧道內的交通狀況，做好相應準備。此外，實時路況信息還可以與周邊道路、交通樞紐等設施共享，為城市交通管理部門提供更全面、準確的數據支持，有助于優化城市交通規劃和管理。

簡而言之，聯網型隧道可變電光標志系統在實時路況信息傳遞方面具有顯著優勢，能夠適應復雜多變的隧道交通環境。通過實時數據采集與傳輸、數據分析與處理、信息發布與展示、反饋與優化、應對突發事件以及信息互聯與共享等多方面工作，為駕駛員提供及時、準確的路況信息，有助于提高隧道內的交通安全和效率。

2.2 隧道交通高安全性

聯網型隧道可變電光標志在提高隧道內行車安全方面具有重要作用。其通過實時顯示路況信息來提醒駕駛員注意隧道內的行車安全，避免因視線受阻、車速過快等原因引發交通事故，以適應不斷提高的交通安全要求。

（1）提醒駕駛員調整車速。

在隧道內，尤其是在彎道和坡道部分，車速過快容易引發交通事故。聯網型隧道可變電光標志可以根據實際路況動態調整速度限制信息，提醒駕駛員適時降低車速。如在交通擁堵時，系統可以顯示較低的速度限制，引導駕駛員提前減速，避免追尾事故的發生。

（2）強化視覺警示。

隧道內光線較暗，視線受限，特別是在進出口段，駕駛員需要從明亮到昏暗或從昏暗到明亮的環境中快速適應。聯網型隧道可變電光標志可以在這些關鍵區域設置明顯的視覺警示，如警示標志、提示文字等，提醒駕駛員注意車速和行車安全。

（3）實時發布事故信息。

當隧道內發生交通事故時，及時發布事故信息至關重要。聯網型隧道可變電光標志可以實時接收交通監控中心的事故報告，并向駕駛員發布事故現場的具體位置、受影響車道等信息，引導駕駛員提前減速或改道，降低事故擴散的風險。

（4）突發事件應對。

在隧道內，可能會發生火災、水害等突發事件，聯網型隧道可變電光標志系統可以實時發布這些突發事件的相關信息，提醒駕駛員采取相應的應急措施。如當發生火災時，系統可以發布火源位置、疏散路線等信息，引導駕駛員及時撤離，避免傷亡。

（5）車道引導。

隧道內車道切換可能會導致交通事故，聯網型隧道可變電光標志系統可實時監測隧道內的車道使用情況，并為駕駛員提供車道引導信息。如當某車道發生擁堵或施工時，系統可以顯示相應的車道關閉提示信息，并引導駕駛員提前變換車道，避免在隧道內進行危險的車道變更操作。

（6）緊急救援信息發布。

隧道內的緊急救援設備和設施對于確保行車安全至關重要。聯網型隧道可變電光標志可以實時發布緊急救援設備和設施的位置信息，如消防栓、緊急電話、救生梯等，便于駕駛員和行人在發生緊急情況時及時尋找和使用。

綜上所述，聯網型隧道可變電光標志系統在提高隧道內行車安全方面具有顯著優勢。通過實時顯示路況信息、強化視覺警示、實時發布事故信息、突發事件應對、車道引導、行人安全提示以及緊急救援信息發布等多種手段，能夠為駕駛員和行人提供安全、便捷的隧道通行體驗，適應不斷提高的交通安全需求。

3 聯網型隧道可變電光標志系統在隧道消防中的應用

聯網型隧道智能可變光電標志消防系統是集隧道火焰探測和疏散信息聯網發布功能于一體的消防應急管理系統，是傳統隧道消防光電標志設備的集成升級與換代產品，也是國家“新基建”和智慧交通建設的示范產品［4］。

3.1 系統組成與功能介紹

系統由隧道消防彩顯終端和系統后臺管理軟件組成（見圖1）。隧道消防彩顯終端相當于傳統的消防疏散光電標志，同時具備聯網信息發布和雙波段火焰探測的功能。當傳感器檢測到隧道發生火情或交通事故時，系統軟件能夠自動根據事故地點，計算出合理的疏散線路并向消防彩顯終端發布警示信息及疏散線路，引導隧道內的司乘人員安全快速地疏散撤離。該系統改變了傳統隧道消防光電標志獨立運行、提示信息固定、功能單一的工作模式，具備待機功耗低、精準誘導和信息可編輯的特點，大大提升了隧道消防系統的適應性、安全性、節能性和美觀性［5］。

3.2 具體實施方案概述

（1）該系統采用集中電源、集中控制管理的可變指示標志系統，主要由集中控制系統、集中供電電源系統、總線通信系統、LED可變指示標志設備（內含火焰傳感器、微型攝像機、3D掃描激光雷達模塊（配置在逃生橫洞處，用于探測橫洞逃生通道是否被遮擋或擁堵情況）構成。變電站通常包含集成控制模塊和供電模塊，電源系統有時也與照明配電系統統一安置在洞室內，LED可變指示標志設備設置在隧道墻壁上。

（2）該系統具備24 h不間斷的巡檢與數據采集功能，確保系統運行實時處于最佳狀態，避免火災發生時的逃生盲區，并可與消防報警設備進行聯動。結合自身火焰傳感器的信息采集，可以準確獲悉現場火警信息與動態，實時更新可變標志指示信息并規劃出最佳逃生通道。突發事故現場的人員可以根據實時的標志信息，精準快速地找到逃生路線，安全有效地撤離到隧道外，真正發揮隧道疏散逃生的引導功能。

（3）集中控制系統的可視化圖形界面可實現系統設備故障點的位置信息告警查看、事故點現場監控畫面切換顯示以及事故現場的高溫告警點位置信息等內容。

（4）每個終端設備有獨立的地址編碼，與控制器通過總線進行單點通信。監控中心可通過切換成手動控制模式后，對可變指示標志實現“點式”的精準控制。

（5）該系統采用自適應算法軟件，當系統有兩種及以上疏散逃生方向時，能夠依據火災發生部位、逃生通道擁擠情況等信息，按照最佳避險原則，自動設置最優的隧道疏散路徑流向。

隧道消防采顯終端通過隧道監控網口（RS485）連接消息網關，進入后端PC管理軟件進行通訊連接，如圖2所示。實時采集隧道內的火焰信息，一旦出現火焰信號立刻向管理后臺進行報警。后臺軟件會根據報警終端的ID信息，結合隧道地圖數據自動規劃出合理的疏散路徑，并且自行下發火焰情況到隧道消防彩顯終端提醒司乘人員，并通過隧道廣播播報疏散語音（選配），引導司乘人員疏散撤離。當火焰信號消除后，系統自動恢復到待機狀態。

4 結語

本文從聯網型隧道可變電光標志的構成及其特點出發，介紹了聯網型隧道可變電光標志的主要組成，重點分析了該類型隧道標志的特點，并論述了聯網型隧道可變電光標志系統在隧道消防中的應用方案。聯網型隧道可變電光標志主要由光電傳感器和攝像頭系統、控制中心和光標志系統三大部分構成，實現隧道可變電光標志的信息聯網互動。實時路況信息傳遞和提高安全性是聯網型隧道標志的關鍵特點，同時是其重要的技術優勢。實時路況信息傳遞功能能夠為駕駛員提供及時、準確的路況信息，適應復雜多變的隧道交通環境；隧道交通高安全性則能避免因視線不佳、車速過快等原因導致的交通事故，提高交通系統的安全性。集成隧道火焰探測與疏散信息聯網發布功能的聯網型隧道智能可變光電標志可用于實現隧道消防管理，有效提高隧道交通的安全性。綜上所述，聯網型隧道可變電光標志具有多場景適用、顯示內容豐富、網絡連接便捷、可靠性高等優點，能滿足不同場景下的不同需求。

參考文獻

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［3］重慶創迪科技發展有限公司.一種隧道用光電標志牌［P］.中國：CN202220735276.4，2022-10-11.

［4］常 程.光纖光柵測溫結合紅外火焰探測器在公路隧道火災監測中的應用［J］.交通科技，2021（1）：116-118，124.

［5］楊 超，陸土耀.高速公路隧道機電消防系統工程建設標準［J］.消防界（電子版），2016（10）：88.

收稿日期：2022-10-10