雁門關(guān)隧道是國道主干線二連浩特至河口公路、山西新廣武至原平高速公路上的一條特長的公路隧道，左右洞分別長5152米和5235米，設(shè)計行車速度80公里/小時。該隧道已于2003年9月28日通車運行，通車時是我國已建成通車最長的雙洞高速公路隧道。其隧道監(jiān)控工程由我公司實施，它的安全運營證明了監(jiān)控方案的科學、合理和完善。 \r\n概述\r\n雁門關(guān)隧道采用光纜構(gòu)成冗余的光纖環(huán)網(wǎng)，利用開放式現(xiàn)場總線ProfiBus，實現(xiàn)對隧道內(nèi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、傳輸和下達控制指令，實現(xiàn)控制功能。雁門關(guān)特長隧道左、右線分別設(shè)置7套區(qū)域控制器，每套區(qū)域控制器負責700米范圍內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備控制和數(shù)據(jù)采集。設(shè)在隧道左線進口左側(cè)管理站內(nèi)的主控PLC將左右洞的兩個獨立光環(huán)網(wǎng)連接起來，主控PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)與隧道監(jiān)控中心的通信，完成信息傳輸與指令交換。另外，考慮到雁門關(guān)隧道右線采用全射流風機縱向通風，左線采用雙豎井送排風加射流風機分段縱向式通風，在通風豎井上方附近設(shè)置了4套PLC控制器對軸流風機進行工況檢測和狀態(tài)控制，軸流風機PLC控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與隧道監(jiān)控中心通信。\r\n監(jiān)控系統(tǒng)組成\r\n根據(jù)監(jiān)控功能要求，雁門關(guān)隧道監(jiān)控系統(tǒng)共分八大子系統(tǒng)，分別為交通檢測及控制、火災報警、閉路電視監(jiān)視、緊急電話及有線廣播、無線通信、通風控制、照明控制及消防控制等子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)功能簡述如下：\r\n交通檢測及控制子系統(tǒng)\r\n為了實現(xiàn)交通檢測，分別在雁門關(guān)隧道出、入口和隧道內(nèi)設(shè)置了20套雙通道環(huán)形線圈式車輛檢測器，車輛檢測器線圈敷設(shè)于車道路面下，控制箱嵌入在隧道外側(cè)墻壁內(nèi)，布設(shè)間距為500米左右，采用RS485接口與就近區(qū)域控制器通信，并將檢測信息經(jīng)通信系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，經(jīng)過工作站運算處理后，獲取交通運行參數(shù)，并能自動判斷交通狀況（正常、異常、事故、擁擠及堵塞等交通狀況）。\r\n根據(jù)獲取的交通運行狀況，及時進行交通誘導，調(diào)控車流量，確保隧道運行的安全。交通誘導設(shè)施包括：隧道洞口附近設(shè)置的4套小型可變情報板、在左右洞內(nèi)布設(shè)的24套洞口交通信號燈、52套車道控制標志（設(shè)置間距約300米左右）、24套車行橫洞誘導信號燈等。交通信號誘導方案要考慮兩方面的情況：①在正常運行時，司乘人員在特長隧道的特殊環(huán)境中受各種不適因素的干擾下仍能及時獲取有效交通指示；②在發(fā)生火災、交通事故、隧道設(shè)備維修等各種異常工況模式下的有序交通疏導。信號燈采用雙面LED顯示、RS485接口與區(qū)域控制器通信、分車道懸掛方式安裝，交通信號的組合方式極其靈活，能夠在各種交通運行模式下進行交通信號誘導，保證在各種交通情況下對車輛提供必須的交通誘導信號。\r\n火災報警子系統(tǒng)\r\n雁門關(guān)隧道設(shè)有手動報警和火災探測器自動報警兩種火災報警方式，實現(xiàn)對報警信息的采集，及時發(fā)現(xiàn)火災等險情，確保隧道安全。\r\n手動報警按鈕按1個／50米設(shè)置在隧道壁消防洞室內(nèi)。在緊急情況下由人工按動報警按鈕，即可將信號傳到隧道監(jiān)控中心。監(jiān)控中心火災檢測工作站能及時告警，并且顯示出火災報警的具體位置，經(jīng)過閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)自動將故障地點處的視頻監(jiān)視畫面顯示在相應的工作站和大屏幕投影屏上，并啟動相應的控制預案，包括啟動照明、通風、消防等設(shè)施，發(fā)布交通誘導信息，調(diào)度救援車輛及人員等，以便能快速、有序地疏導隧道內(nèi)的車輛和人員，保障隧道及司乘人員的生命財產(chǎn)安全。\r\n火災自動檢測系統(tǒng)采用分布式光纖感溫探測器，對隧道內(nèi)進行連續(xù)的溫度檢測。該系統(tǒng)利用光纖作為線性感溫探測器，其基本原理是利用光纖中石英分子鍵會受溫度上升而產(chǎn)生晶格振動。這種振動會導致在光纖中傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生散射（喇曼散射），而散射量的大小可以直接反應溫度的高低，因此感溫光纖可以將環(huán)境溫度以連續(xù)的線性方式表示出來。該探測系統(tǒng)還可以準確地定位溫度發(fā)生變化的確切位置，定位精確度可達3m。\r\n閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)\r\n閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)用以直觀地了解交通運行狀況，對各種現(xiàn)場信息進行人工確認，便于為交通控制提供直觀的依據(jù)和客觀的記錄。\r\n雁門關(guān)隧道內(nèi)共設(shè)置了52套固定安裝定焦黑白攝像機，在左右洞出入口布設(shè)了4套全方位可控彩色攝像機?，F(xiàn)場視頻圖像每4路一組通過四路視頻復用光端機和光纜傳到設(shè)于洞口的管理站內(nèi)，然后利用多路視頻復用光端機向控制中心傳輸視頻圖像和控制信息，并在控制中心電視墻上實現(xiàn)監(jiān)控圖像的實時顯示。在控制中心可以對4套全方位彩色攝像機實現(xiàn)遠程遙控，控制包括對全方位云臺和可變鏡頭等。\r\n緊急電話及有線廣播子系統(tǒng)\r\n雁門關(guān)隧道共設(shè)置了34套緊急電話分機及有線廣播，布設(shè)間距為300米。該系統(tǒng)采用二合一方案，即把隧道緊急電話系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，采用同一個控制臺、同一種信令系統(tǒng)和同一根通信電纜實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的統(tǒng)一控制。這種方式既可精簡系統(tǒng)，節(jié)約投資，而且增強了隧道緊急救援系統(tǒng)的可靠性和可操作性。\r\n無線通信子系統(tǒng)\r\n為了加強養(yǎng)護、工程、運營、救援、司乘人員之間以及與值班人員的聯(lián)系，以便及時處理各種突發(fā)事件，方便車輛安全運行以及駕乘人員的移動通信需求，雁門關(guān)隧道內(nèi)設(shè)置了無線通信子系統(tǒng)。\r\n<0>無線通信子系統(tǒng)具有三大功能：450 MHz集群調(diào)度子系統(tǒng)、88～104 MHz調(diào)頻廣播子系統(tǒng)、900MHz GSM公眾網(wǎng)中繼子系統(tǒng)?；窘Y(jié)構(gòu)為：集群基站/調(diào)頻廣播電臺/GSM中繼器+光纜+三個隧道中繼器+漏泄電纜。三個子系統(tǒng)功能不同，但需緊密結(jié)合，共用相同的隧道中繼器和傳輸線（光纜和漏纜）。\r\n在隧道中繼器和控制室之間，采用光纜作為射頻信號（經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換）的傳輸線，而用漏泄電纜實現(xiàn)隧道內(nèi)的無線信號空中覆蓋，漏泄電纜面向無線移動臺（MS）。同時，也應保證隧道進、出口附近有良好的無線信號覆蓋。\r\n通風控制子系統(tǒng)\r\n通風控制子系統(tǒng)主要由風機PLC控制器、隧道內(nèi)區(qū)域控制器、CO/VI檢測器、風速風向檢測器等組成。根據(jù)隧道的通風方式，分別在隧洞中間、進口及通風豎井附近設(shè)置了CO/VI檢測器及風速風向檢測器，為實現(xiàn)通風控制提供必要的環(huán)境參數(shù)。對于洞內(nèi)射流風機采用“PLC風機控制器→PLC區(qū)域控制器→監(jiān)控中心”的三級控制；軸流風機PLC控制器則設(shè)在山頂風機房內(nèi)，采用“PLC風機控制器→監(jiān)控中心”二級控制方式，借助工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)遠程通信控制。\r\n照明控制子系統(tǒng)\r\n照明控制子系統(tǒng)主要由洞內(nèi)外亮度檢測器和區(qū)域控制器完成，根據(jù)檢測到的洞內(nèi)外亮度數(shù)據(jù)、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統(tǒng)，調(diào)節(jié)出入口以及洞內(nèi)的亮度，保證行車的安全暢通，以及在滿足照明要求的情況下達到節(jié)能運行的目的，同時對洞內(nèi)照明以及照明控制設(shè)備的狀況進行監(jiān)測。\r\n照明控制采用在照明配電箱分散、分段控制的摸式。每個配電箱單獨控制，避免相互之間的影響。可以實現(xiàn)人工、自動（本地）、遠控（人工/自動）等三種方式。遠控方式也包括手動控制和實時控制兩種。實時控制是根據(jù)亮度檢測器實測的隧道內(nèi)外亮度值，實現(xiàn)洞內(nèi)照明參數(shù)的調(diào)節(jié)，控制等級分為四級。手動控制則在特定的情況下（例如火災）由人工操作，以滿足照明要求。\r\n消防控制子系統(tǒng)\r\n消防子系統(tǒng)通過控制蓄水池中的水位與地面高度差來確保消防供水壓力。水位控制主要通過水位檢測結(jié)果來控制消防水泵的起停，確保蓄水池中的水位能滿足要求。水位檢測對象主要為隧道北口和南口的高位消防蓄水池，控制對象主要為北口和南口的消防水泵。 \r\n雁門關(guān)隧道南口的蓄水池水位檢測與水泵控制信號由雁門關(guān)隧道左線7＃區(qū)域控制器實施檢測及控制。雁門關(guān)隧道北口的蓄水池水位檢測與水泵控制信號由隧道監(jiān)控站主控PLC實施檢測及控制。\r\n結(jié)語\r\n本文簡單介紹了雁門關(guān)特長公路隧道監(jiān)控方案。雁門關(guān)隧道的順利通車和一年多的安全運行實踐證明了雁門關(guān)隧道監(jiān)控方案的科學性和合理性，是我國特大公路隧道的典范。但隧道的安全運營除了利用技術(shù)手段保障外，更應加強運營管理。技術(shù)方法只能解決部分問題，技術(shù)方案無法解決的問題只能通過運營管理手段進行補充完善。加強運營管理制度和對道路使用者的教育是隧道安全運營和管理的重要基礎(chǔ)。當然在隧道的運營過程會不斷提出新需求，發(fā)現(xiàn)新問題，促使設(shè)計者去思考，去完善，進一步提高隧道監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平，不斷去提高，確保隧道的運營安全，充分發(fā)揮隧道的社會經(jīng)濟效益。\r\n本文作者現(xiàn)任職于西安金路交通工程科技發(fā)展有限責任公司