浅析公路隧道交通监控系统及特点
摘要:隧道监控系统作为高速公路交通监控中的重要一个环节,其环境与普通路段环境相比具有:隧道内外亮度差极大、空气污染严重、侧向净宽较小、隧道内高度有限、噪音高等特点。在这个过程中怎样有效的进行管理和监控,还需要我们共同的努力和开发，并在实际的工作中不断的完善和创新，从而使高速公路隧道交通监视与控制系统对隧道段交通阻塞能够作出动态反应,并能根据具体情况快速改变隧道路段交通处理准则,以确保高速公路交通的高速、安全和舒适。
关键词:公路隧道；交通监控；系统的特点
1交通监视与控制系统功能及构成:
高速公路隧道监控系统主要由计算机控制系统、闭路电视监视系统、交通信号控制系统、照明系统、通风系统、火灾报警系统、紧急电话系统、供配电系统8个子系统构成。
1.1为实现高速公路隧道安全、高效行车,监视与控制系统主要完成照明控制、通风和消防控制、交通信号诱导控制三个方面的管理。
1.1.1由光亮度检测器、隧道本地控制器、监控计算机、配电房照明配电柜、灯具构成的照明控制系统,负责完成对隧道照明控制管理。
1.1.2由一氧化碳检测器、能见度检测器、隧道区域控制器、监控计算机、风机控制柜、风机构成的通风控制系统,负责完成对隧道空气环境的控制管理。
1.1.3由车辆检测器、各种信号标志、超高检测器、隧道区域控制器、监控计算机构成的交通控制系统,负责完成对隧道交通流量的控制管理。
2交通监视与控制系统任务
2.1通过对高速公路隧道交通流、气候和路况的实时监视,提取交通流的特征值及环境特征值,在交通拥挤未发生时,及时采取措施,调整交通量,防止交通拥挤发生;在偶然事件发生时,能及时检测到偶然事件,发出报警信号,通知有关部门进行事件处理,同时利用各种信息发布手段,通知道路使用者,避免产生二次事故,减少交通延误和交通阻塞。通过各种技术处理,提高高速公路隧道交通监控系统的自动化、信息化、网络化水平,增强交通宏观控制能力、科学决策能力和应变能力,对隧道路段发生的交通堵塞、偶发事件具有快速反应和综合应变能力,为道路使用者提供可靠、及时、明确的信息,保证高速公路隧道的畅通、快速,为道路管理者提供科学的管理依据。高速公路隧道是为了解决隧道营运中存在的两个主要问题——拥挤与安全而建立起来的，其主要任务一般可以包括以下几项:
1)减少公路隧道常发性拥挤产生的影响；
2)减少公路隧道偶发性拥挤产生的影响；
3)隧道获取最大的营运安全；
4)提供必要的信息，帮助使用者有效地利用公路隧道的各种设施，减少他们的脑力劳动、体力劳动和人为的失误；
5)当有危险事故或事件发生时，给受到困难的人员提供诱导信息；
6)根据公路隧道实际的运营状态，制定合适的诱导策略诱导洞内有关驾乘人员驶离隧道；
7）减少交通事故对环境和人类的危害。
2.2为完成整个高速公路隧道监视与控制系统功能，公路隧道监控系统主要由信息采集系统、信息处理、信息提供系统三大部分构成。
2.2.1信息采集系统
实时地采集变化着的隧道路段交通信息,包括交通信息、气象信息、交通异常事件信息。主要设备为:
1)车辆检测器(VD)。用于收集隧道内的交通量、车速、车道占有率等交通数据,是交通管理与控制的基本数据来源;
2)气象检测器(WD)。用来检测气温、浓雾、风向、风力、冰
冻情况,获取数据作为交通控制的依据;
3)光亮度检测器。成对地设置在隧道口内外,测量隧道入口及引入段亮度,将检测值送入控制器,控制中心计算机据此参数调节隧道内照明灯具;
4)一氧化碳检测器(CO)。快速、准确、连续地自动测定隧道内CO浓度,并将检测结果以数字形式显示出来,随时传送到监控中心,依此判断是否开启通风设备;
5)能见度检测器(VI)。能见度作为通风控制的主要依据,通过隧道区域控制器送到监控中心计算机;
6)火灾报警设备。隧道内发生火灾时,及时通报监控中心的设备。分自动和手动两种;
7)超高检测器。设置在隧道入口前,对超高车辆发出警告,以防超高车辆损害隧道;
8)闭路电视系统(CCTV)。隧道控制中心可以通过安装于隧道墙壁上的摄像机直观及时地观测隧道内交通运行情况和事故现场。该系统控制器备有报警信号接口,报警时主监视器自动切换出报警地点画面,辅助监控人员确认隧道内发生的交通事件及其严重程度;
9)紧急电话(ET)。在隧道内出现异常事件时,是司乘人员与监控中心及时取得联系的重要手段,有利于管理部门及时提供快速援救。隧道内通常500m设置一对紧急电话,同时应设有消除噪声设施;
10)巡逻车。设有无线电台的巡逻车在高速公路隧道段巡视,对事故发生做及时预防和处理,达到执法和救援目的。
2.2.2信息处理中心
高速公路隧道交通控制问题是一个非线性的系统优化控制问题。根据实时采集的交通流、照明、通风检测数据及交通图象等信息,采用模式识别和图象处理相结合的方法对交通状况进行自动检测、分析、判断和处理,利用分散交通控制策略控制高速公路隧道交通,发现引起事件的因素并及时排除,防止交通拥挤、交通事故的发生,提高高速公路资源的使用率。高速公路隧道交通监控功能可分为自适应层、优化层、直接控制层三个功能层。监控中心主要业务如下:
1)通过通信系统汇集、显示外场设施传送来的各种(交通量、气象、事故及控制等)数据;
2)监视高速公路隧道的视频监视图象;
3)接听紧急电话;
4)将上述数据、图象等信息上传监控总中心;
5)根据各类信息判断交通现况;
6)对外场设施进行控制;
7)对数据、图象进行统计、查询、存储、备份,打印各类报表;
8)对控制方案做出可信服的评价,提供方案改进依据;
9)执行监控总中心下达的指令。
2.2.3信息提供系统
外场设备(设于监控中心外的隧道区域)接受来自隧道监控中心的各种信息、指令,向道路使用者提供道路交通状况信息,对行驶车辆发出限制、劝诱、建议性指令;对交通管理部门、事故救助机构提供交通事故和其他异常事件的处置指令;对信息媒体或社会提供更为广泛的高速公路交通信息。外场设备主要包含以下几类:
1)可变情报板(CMS)。可动态地以文字或图案显示各种信息,提醒道路使用者隧道内交通状况,使道路使用者对前方路况作好充分的心理准备,预防事故发生,保证人身安全,道路畅通;
2)可变限速标志(CSS)。可显示不同速限以管制道路使用者的行车速度,于事件发生地点之前提早减速。本系统设置于潜在危险区域;
3)交通信号灯(LS)。根据可能的交通流,灵活改变隧道运行方式,如隧道内紧急事件发生时,关闭某一车道或隧道用以管制车辆进入,或在另一条隧道内开辟双向交通供调拨车道使用;
4)隧道标志。为驾驶人员提供线路指示和相关信息,使其确信路线或改变路线;
5)标线。引导驾驶员视线,管制驾驶员驾车行为的重要设施;
6)广播系统。将收集到的各种信息,以有线或无线电播音的形式传给道路使用者。
3交通监视与控制系统的特点
高速公路隧道监控系统是一个闭环系统(参见图1)。系统的输入是反映道路车辆运行情况的交通参数和交通状况,这些信息经监控系统分析、处理、判断后,发出指令,控制道路信息发布设备,变更显示内容,实施对交通流进行调节和控制。该系统的作用在很大程度上还取决于车辆驾驶员的配合。 图1隧道监视与控制系统流程图
4未来的道路监控系统—智能运输系统(ITS)
随着经济的快速增长,道路与车辆的矛盾日益突出,据1991年美国有关资料预测,到2005年美国因交通阻塞年损失将达到340亿美元,交通事故造成的阻塞将占73%。传统的交通监视控制方法缓解交通拥塞的效果十分有限。需利用更为先进的技术方法对交通进行监控。智能运输系统(ITS)是一个好的选择。智能运输系统利用计算机技术、信息技术、通信技术、传感器技术、运筹学、人工智能、电子控制技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来,形成一种实时、准确、高效的综合运输系统。为解决高速公路中心隧道“瓶颈”现象,提供了新的解决方法。
5结束语
在高速公路机电工程中,针对高速公路隧道交通运行中存在的问题,提出了交通监视与控制系统这一解决方案,并介绍了该系统的组成、特点及控制策略,论述了监视与控制系统的发展方向—智能运输系统(ITS)。
随着高速公路车流量的迅速增长,高速公路的通行能力、行程速度、交通安全性能以及对突发事件的应急能力,都由于公路隧道的存在而受到很大的影响。交通能耗及对环境的污染成倍增加,隧道路段成为制约高速公路发展的瓶颈路段。高速公路隧道交通监视与控制系统对隧道段交通阻塞能够作出动态反应,并能根据具体情况快速改变隧道路段交通处理准则,以确保高速公路交通的高速、安全和舒适。
参考方献：
1、 赵忠杰公路隧道机电工程
2、 段国钦孙穗梁华高速公路机电系统运行与维护手册
3、 翁小雄高速机电系统
4、 苏权科交通工程设施施工监理指南
5、 朱岳高速公路监控系统
