◎蔡志鴻

引言

近年來，公路隧道重大事故和險情頻發(fā)，進一步暴露了公路隧道安全運營管理的薄弱環(huán)節(jié)。隧道安全運營管理必須強化措施和聯(lián)勤，不斷完善隧道安全管理工作方案和應(yīng)急救援機制，建立隧道管理責(zé)任單位例會制度，定期組織情景演練和模擬訓(xùn)練，針對各類特殊情況，做到第一時間出警、第一時間設(shè)防、第一時間處理、第一時間救援和第一時間交通恢復(fù)，最大限度減少災(zāi)害和損失。為了有效監(jiān)控所有進入隧道的車輛，盡快發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)可能發(fā)生的交通事故，事故發(fā)生后，能及時控制隧道內(nèi)所有車輛的情況，進行有效的救援和引導(dǎo)。廣東趙江高速公路隧道多，路況復(fù)雜，交通量不斷增加。積極探索隧道安全運營管理模式，建立了基于高清卡口識別的長大隧道安全比對監(jiān)測系統(tǒng)，取得了良好的效果。

高清卡口已廣泛應(yīng)用于高速公路車輛信息識別。在高速公路長隧道出入口設(shè)置高清卡口，實時監(jiān)控車輛進出隧道情況，實時掌握隧道內(nèi)交通流量的速度，及時發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)滯留的車輛。早期發(fā)現(xiàn)擁堵、交通事故、盜竊事故、車輛滯留等，為交通事故應(yīng)急處理提供車輛信息依據(jù)。隨著高速公路規(guī)模的不斷擴大，高速公路監(jiān)控已成為現(xiàn)代交通管理的重要組成部分。因此，為了加強高速公路隧道的監(jiān)控，本文將基于高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架，闡述隧道監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計組成。

一、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計綜述

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是對高速公路交通流的運行狀態(tài)、道路設(shè)施的狀態(tài)和交通環(huán)境的狀態(tài)進行檢測和控制，是實現(xiàn)高速公路安全行駛和道路暢通的基本要求和重要手段。高速監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的目的是及時高效地采集高速公路信息，傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，有效控制中心，發(fā)布信息。換句話說，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)由中央控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)統(tǒng)一管理。根據(jù)分布在高速公路網(wǎng)中的各種檢測儀器、攝像頭等采集設(shè)備，可以高效、準確地計算高速交通數(shù)據(jù)，及時、有效地監(jiān)測高速公路的交通狀況、天氣狀況和運行狀況。然后將儀器設(shè)備采集的交通流量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、運行狀況等數(shù)據(jù)信息同步傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)管理中心，由計算機處理制定高速控制方案，以變更信息和變更限速標志為導(dǎo)向。這種設(shè)計不僅便于交管部門對可能或已有的道路擁堵及時采取交通再分配、疏導(dǎo)和控制，而且可以避免和緩解道路擁堵，成為出行者的重要參考。這也使出行者能夠在最短的時間內(nèi)判斷出最佳的行駛路線，讓最快的速度到達，高效利用時間和金錢，始終保持高速交通暢通，以最佳狀態(tài)運行，及時有效地處理交通事故，有效降低事故發(fā)生的概率，提高交通運行的整體能力。

二、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

1.先進性和適用性。

系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標應(yīng)達到國際領(lǐng)先水平，同時，該系統(tǒng)也是一個面向不同管理層次的系統(tǒng)。其功能配置以給用戶提供舒適、安全、方便、快捷為基礎(chǔ)。其安裝、調(diào)試、軟件編程和操作應(yīng)簡單易掌握，適合我國國情和本工程特點。

2.可靠性與安全性。

系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有較高的可靠性，能夠保證系統(tǒng)故障或事故造成中斷后數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性，并具有快速恢復(fù)功能。同時，系統(tǒng)有一套完整的系統(tǒng)管理策略，可以保證系統(tǒng)的安全運行。

3.開放性。

針對現(xiàn)有成熟產(chǎn)品設(shè)計，考慮到周邊信息通信環(huán)境現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢，可實現(xiàn)消防、防盜、聚光燈系統(tǒng)聯(lián)動，擁有RJ-45網(wǎng)絡(luò)通信端口，可實現(xiàn)遠程控制。

4.經(jīng)濟實用。

充分考慮用戶的實際需求和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，根據(jù)用戶的現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計選擇適合現(xiàn)場條件和用戶需求的功能和系統(tǒng)配置方案，通過嚴格的有機結(jié)合，實現(xiàn)最佳的性價比，從而節(jié)約項目投資，保證系統(tǒng)功能實現(xiàn)的要求。

5.可擴展性。

系統(tǒng)的設(shè)計考慮了未來技術(shù)發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴展和升級的可能性。根據(jù)本項目未來的實際需求，系統(tǒng)功能將進行擴展。同時，在本方案的設(shè)計中將留有冗余，以滿足未來的發(fā)展需求。

三、高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)要求

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)可以使管理部門充分掌握路段和隧道的運行狀態(tài)，為管理部門的科學(xué)規(guī)劃和交通環(huán)境的改善提供理論依據(jù)，從而保證行車的安全、高效、暢通。此外，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)還可以為管理部門的決策提供依據(jù)，使其合理組織交通，減少因交通堵塞造成的經(jīng)濟損失，在一定程度上實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。此外，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用還可以減少交通事故，增強管理部門應(yīng)對突發(fā)事件的能力。

1.信息查詢。

管理部門可以隨時從高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)出圖像信息，并根據(jù)這些信息合理安排交通。一般來說，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)具有實時上傳的能力，將路況以圖像、視頻的形式保存下來，方便相關(guān)工作人員隨時查詢、統(tǒng)計。

2.信息處理。

此外，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)還具有一定的信息處理能力，可以對采集到的信息進行處理，包括高速公路隧道的交通量、占用率等，并對信息進行處理后反饋給監(jiān)控中心，以便相關(guān)工作人員處理內(nèi)部交通業(yè)務(wù)。

3.模擬屏幕的顯示控制。

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)外場設(shè)備采集的數(shù)據(jù)模擬當(dāng)前高速公路隧道的路況、交通量和速度，這些信息可以及時反饋到模擬屏幕供相關(guān)工作人員查看，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)還可以自動生成歷史數(shù)據(jù)，讓監(jiān)控中心的工作人員可以觀察和跟蹤車輛的情況。

4.報警和廣播。

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)具有初步分析功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)情況，并通過報警將發(fā)現(xiàn)的情況上報監(jiān)控中心，確保路段行車安全。此外，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)還具有廣播功能，根據(jù)情況對全路段進行廣播，起到調(diào)節(jié)該路段交通量，保持交通暢通的作用。

四、隧道監(jiān)控量測的主要內(nèi)容和方法

隧道監(jiān)測為施工方案的可行性和設(shè)計合理性提供依據(jù)，為了解施工現(xiàn)場圍巖變形特征和等級提供依據(jù)，對二次襯砌作業(yè)時間具有決定性意義，是確保隧道順利完工的重要手段。下面詳細分析了主要的測量內(nèi)容和方法。

1.洞穴內(nèi)外調(diào)查。

對預(yù)計施工位置進行詳細的現(xiàn)場勘察是隧道監(jiān)控的重要內(nèi)容。通過洞內(nèi)外的勘察，可以了解圍巖的特征和穩(wěn)定性，也可以對支護結(jié)構(gòu)進行安全可靠的分析。一般洞外觀測主要在洞口、巖溶發(fā)育區(qū)和洞穴淺埋區(qū)。主要觀測內(nèi)容包括地表裂縫、沉陷、滲水和邊坡穩(wěn)定性等。內(nèi)部觀測包括開挖工作面觀測和支護區(qū)域觀測，通常在開挖后進行，觀察巖層、巖性、斷層、斷層分布、形態(tài)、裂縫等。在溶洞內(nèi)，及時記錄和分析觀測結(jié)果和錨桿、混凝土、二次襯砌的施工情況。

2.周邊位移監(jiān)控量測。

隧道圍巖發(fā)生應(yīng)力變化后，反映在圍巖位移上。內(nèi)壁面的距離用測距儀或會聚儀在固定點測量。通過實測數(shù)據(jù)，可以觀察隧道空間是否穩(wěn)定，綜合反映圍巖動態(tài)和支護效果，根據(jù)圍巖穩(wěn)定性判斷初期支護是否合適，確定二次襯砌的施工時間。

3.地面沉降測量。

淺埋隧道施工可能引起地表沉降，因此應(yīng)在開挖前開始進行地表沉降測量。隨著隧道深度和寬度的增加，按照外疏內(nèi)密的原則進行合理控制。監(jiān)測地表沉降和沉降范圍，分析隨施工的變化規(guī)律。

五、高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的組成

1.計算機控制系統(tǒng)。

計算機控制系統(tǒng)是整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)的大腦，可分為區(qū)域控制系統(tǒng)和主機控制系統(tǒng)兩部分。區(qū)域控制系統(tǒng)的主要功能是采集和控制居民小區(qū)的實時交通信息，例如采集相應(yīng)區(qū)域的CO 含量、能見度、光照強度等實時檢測信息；對采集的實時檢測信息進行預(yù)處理和存儲，同時將信息及時傳輸給中央主機；從中央主機接收命令并將其發(fā)送到每個執(zhí)行設(shè)備，管理人員可以根據(jù)隧道控制器組裝的顯示裝置檢查設(shè)備的運行狀態(tài)。主機控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控整個隧道，通過通信計算機對來自區(qū)域管制員的信息進行采集、檢測和預(yù)處理，根據(jù)處理結(jié)果對隧道交通狀況和環(huán)境進行分析和評價，制定相應(yīng)的控制方案，以便能夠及時調(diào)度和處理隧道事故，快速（迅速）疏通隧道，解決交通擁堵問題。

2.交通監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由檢測系統(tǒng)和感應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。其中，檢測系統(tǒng)采集隧道內(nèi)的各種實時信息，如交通流量、速度、能見度、異常情況等。根據(jù)信息，及時判斷事故。掌握信息后，第一時間將信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時自動判斷交通情況。判斷結(jié)果分為正常、擁堵、嚴重擁堵、事故四個等級。然后根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)，對實際交通流量進行調(diào)控，確保隧道安全。對于引導(dǎo)方案，不同的運行工況對應(yīng)各自的方案類型，如擁堵下的引導(dǎo)方案對應(yīng)擁堵。交通檢測的常用設(shè)施包括：攝像裝置、監(jiān)控裝置和各種探測器等。感應(yīng)常用的設(shè)施包括信號燈、限速標志、區(qū)域控制器等。一般來說，高速公路隧道進口段應(yīng)設(shè)置限速標志和一組探測器，最后根據(jù)區(qū)域特點和要求在隧道內(nèi)設(shè)置探測器。

3.照明控制系統(tǒng)。

照明系統(tǒng)的主要功能是控制高速公路中的照明。車輛白天通過隧道時，由于隧道外比較亮，隧道內(nèi)比較暗，駕駛員開車進入隧道后，由于光線的差異會出現(xiàn)視覺黑洞現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)延遲。駛出隧道時，由于出口處光線很亮，會在視覺上導(dǎo)致白洞，影響駕駛員的視覺判斷。此外，由于隧道內(nèi)的車輛廢氣沒有及時充分擴散，容易形成一定的煙霧，降低隧道內(nèi)的能見度，給車輛埋下安全隱患。因此，為了保證車輛行駛的安全性和監(jiān)控的有效性，需要在高速公路隧道內(nèi)設(shè)計合理的照度，同時設(shè)置不間斷電源和應(yīng)急照明設(shè)備，避免因突然停電或斷電而引發(fā)事故。

4.視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的主要監(jiān)控設(shè)備是攝像機，可以直觀、實時地監(jiān)控流量。當(dāng)隧道或箱式配電站發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)監(jiān)控子系統(tǒng)能夠檢測到報警事件，并通過隧道語音廣播系統(tǒng)及時發(fā)出報警信號，同時通知相關(guān)部門及時實施救援工作。在界面設(shè)計中，可以在界面上動態(tài)顯示被監(jiān)控路段消防設(shè)備的工作狀態(tài)，并接收火災(zāi)報警信號進行進一步確認和救援?；馂?zāi)報警和確認程序完成后，應(yīng)做好記錄。值班人員通過消防聯(lián)動控制系統(tǒng)檢測或手動報警接收火災(zāi)信息，圖像確認后立即啟動火災(zāi)報警控制方案。

5.應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)。

應(yīng)急聯(lián)動預(yù)案是在收到應(yīng)急事件信息后，可以人工進行驗證和校驗，通過聯(lián)動系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備控制的自動化集成，能夠提供安全舒適的駕駛環(huán)境，提高駕駛效率。聯(lián)動應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)可實現(xiàn)事件檢測發(fā)現(xiàn)、報警信息確認、預(yù)案預(yù)設(shè)置、聯(lián)動應(yīng)急處理等功能。接收隧道內(nèi)火災(zāi)報警點的報警、各種檢測設(shè)備的報警和各種渠道獲得的手動報警；手動確認報警信息；根據(jù)不同的報警區(qū)域、事件分類和事件級別，用戶可以修改和刪除現(xiàn)有計劃，也可以重新編輯和設(shè)置新計劃。按照事先設(shè)定的應(yīng)急預(yù)案，對所有相關(guān)設(shè)備進行操作，達到聯(lián)動聯(lián)控的預(yù)期效果。

六、高速公路隧道開發(fā)管理系統(tǒng)

1.聯(lián)合計算機控制系統(tǒng)。

高科技的發(fā)展給交通的各個方面帶來了巨大的機遇，尤其是公路隧道段。過去的監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控設(shè)備還不足以跟上時代的發(fā)展趨勢，也不能在交通發(fā)展中發(fā)揮明顯的作用。要想跟上當(dāng)代潮流的發(fā)展，離不開計算機的應(yīng)用?？梢杂米钕冗M的技術(shù)和操作方法第一時間反映公路隧道的交通情況，用智能處理和計算機對監(jiān)控內(nèi)容進行智能化、系統(tǒng)化的處理。同時，計算機的智能化還可以處理一系列問題，尤其是在高速公路隧道中行駛時。安裝智能照明能源可以利用電腦根據(jù)外面的亮度調(diào)節(jié)隧道內(nèi)的亮度，使亮度達到標準，改變進入黑暗天時視覺下降的問題。同時也能緩解駕駛員對隧道內(nèi)亮度調(diào)節(jié)的適應(yīng)，給駕駛員一個反應(yīng)時間，避免事故發(fā)生。隧道內(nèi)還可以安裝一定的智能排氣系統(tǒng)，或者對廢氣進行處理，使汽車尾氣在排放時不會形成煙霧，從而避免對駕駛員的視線造成一定的阻礙；在離開隧道前，可以通過電腦智能處理出口燈光，使燈光相對更強，防止司機出現(xiàn)白洞，造成一定的交通事故。我們應(yīng)該做好照明安全。一旦夜間出現(xiàn)一系列警示標志，必須提示車輛在隧道內(nèi)減速行駛。不僅如此，我們還可以利用電腦將監(jiān)控設(shè)備和模式調(diào)整到夜間，確保高速公路隧道在夜間能夠得到有效的觀察，如果有緊急情況，也能及時處理。

2.隧道監(jiān)控和照明系統(tǒng)。

為確保公路隧道交通安全，從施工角度來看，需要完善照明系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，為隧道安全通行提供有效保障，同時可以大大提高通行速度和效率，從而提高公路隧道發(fā)展質(zhì)量。采用分散式交通控制策略對高速公路隧道內(nèi)的交通進行控制，找出引發(fā)事故的因素并及時消除，防止交通擁堵和交通事故的發(fā)生，可以及時提高處理交通隧道的利用率。隧道的存在不僅是一種進步，也是對高速公路建設(shè)的挑戰(zhàn)。高速公路的快速發(fā)展為隧道帶來了許多機遇，尤其是照明系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)極為重要。如果能結(jié)合外界光線的具體情況，有效調(diào)節(jié)照明的亮度或有效開發(fā)隧道，那么這將是高速公路未來發(fā)展的一次跨越式調(diào)整。除了照明系統(tǒng)之外，隧道內(nèi)還有一個監(jiān)控系統(tǒng)需要完善，尤其是檢測交通流量、車速以及安全的各個方面等，從而提高高速公路資源的利用率。視頻等監(jiān)控設(shè)備完善后，可以及時有效地了解高速公路隧道內(nèi)的運行和交通情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須連續(xù)不間斷地工作，隨時為工作人員檢查提供最佳視角。不僅如此，監(jiān)控系統(tǒng)還能有效提供各方面的信息，通過智能處理提供更完整的數(shù)據(jù)，獲得各個地方全方位的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。視頻監(jiān)控前端系統(tǒng)可以讓工作人員更方便的采集數(shù)據(jù)，尤其是視頻和圖像數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)主要由電纜和電力線控制。由于監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心遠離控制現(xiàn)場，主要用于控制前端設(shè)備和處理事故的工作，以方便和更好地加強監(jiān)控系統(tǒng)的控制和處理。顯示系統(tǒng)的功能通常與控制中心一起使用，完善的監(jiān)控設(shè)備不僅可以完成基礎(chǔ)監(jiān)控和事件處理，還可以對相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備進行一系列具體操作，然后通過各種渠道對視頻顯示屏上的視頻進行分析，找到解決方案，確保一系列交通安全，從根本上預(yù)防交通事故的發(fā)生。

結(jié)語

完善高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)是隧道行車安全的保證，監(jiān)控管理的統(tǒng)一系統(tǒng)和智能化正日益發(fā)揮著非常突出的作用。完善監(jiān)測機制是當(dāng)代科技的又一進步，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于高速公路隧道的發(fā)展必將成為未來發(fā)展的必然要求。在確保安全的情況下，高速公路隧道的管理將進入一個新的階段。