前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了高速公路隧道監(jiān)控子系統(tǒng)控制策略設(shè)計范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。
摘要:為進一步提升高速公路隧道的安全行駛,為駕駛員提供安全、舒適的駕駛環(huán)境,在研究高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,完成了高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計,并對高速公路隧道內(nèi)交通誘導控制子系統(tǒng)、通風控制子系統(tǒng)以及照明控制子系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)以及控制策略進行設(shè)計,為后續(xù)進一步完善高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:高速公路;隧道監(jiān)控;交通誘導;通風控制;照明控制
引言
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們生活水平的日益提升,汽車的擁有量已經(jīng)突破一個階段,對城市道路和高速公路的容量和安全性提出了更高的要求。高速公路及隧道作為人們出行的必不可少的交通環(huán)境。對于高速公路的隧道而言,鑒于相對封閉、地形危險且交通流量大,是交通事故頻發(fā)的位置。因此,為了進一步改善高速公路上隧道內(nèi)的交通環(huán)境,避免交通事故的發(fā)展以及提高事故處理的效率,隧道監(jiān)控系統(tǒng)必不可少[1]。本文將對高速公路上的隧道監(jiān)控系統(tǒng)及其控制策略進行設(shè)計。
1高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析
隧道輸出高速公路的特殊路段,當駕駛員駕車駛?cè)胨淼罆r由于光線、地形以及空氣質(zhì)量的變化,容易導致司機出現(xiàn)操作失誤的情況而導致交通事故的發(fā)生。具體表現(xiàn)為:駕駛員駕車駛?cè)胨淼罆r由于隧道內(nèi)外光線強度的變化,駕駛員會出現(xiàn)短時時間的視覺模糊,稱為“黑洞效應”;隧道為一個相對封閉的空間,其中集聚著大量的CO和NO等,而且隧道越長濃度會越來越高,會導致駕駛員出現(xiàn)惡心、呼吸困難的情況。鑒于上述情況,為了減緩由于光線變化而導致駕駛員視線模糊的情況,降低隧道內(nèi)CO、NO等有害氣體的濃度,有必要建立監(jiān)控系統(tǒng)對影響駕駛員操作的因素進行調(diào)節(jié)控制;此外,基于隧道監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)κ鹿蔬M行快速定位,提高事故處理的效率[2]。因此,為保證高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應有的作用,其各項子系統(tǒng)設(shè)計時需遵循如下原則:1)隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計必須本著改善高速公路運營安全為基礎(chǔ),為駕駛員提供安全、舒適的駕駛環(huán)境;2)在合理預算的范圍之內(nèi),盡可能地選用高科技產(chǎn)品和先進技術(shù),保證監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性;3)要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時通信,并保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的準確性。根據(jù)高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求,需為其配置交通誘導子系統(tǒng)、通風控制子系統(tǒng)、照明控制子系統(tǒng)、火災報警聯(lián)動控制子系統(tǒng)等關(guān)鍵系統(tǒng),并根據(jù)不同子系統(tǒng)的功能要求為其配置對應的控制策略。高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示。如下頁圖1所示,隧道監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)場的監(jiān)視器、固定攝像頭和云平臺攝像機對隧道的各項參數(shù)進行監(jiān)測,并將所采集的數(shù)據(jù)基于通信協(xié)議傳輸至上位機(電力監(jiān)控、火災報警、交通監(jiān)控、通風和圖像處理計算機等)后對其進行分析處理。
2隧道監(jiān)控子系統(tǒng)及控制策略的設(shè)計
本節(jié)將主要對高速公路隧道監(jiān)控子系統(tǒng)中的交通誘導控制子系統(tǒng)、通風控制子系統(tǒng)、照明控制子系統(tǒng)進行設(shè)計。
2.1交通誘導控制子系統(tǒng)的設(shè)計
交通誘導子系統(tǒng)的主要功能是對隧道中發(fā)生的火災、事故以及正在施工的路段進行交通誘導和控制,包括對隧道內(nèi)交通指示燈的控制和限速的調(diào)整,盡可能少的避免事故的發(fā)生。對于隧道箭筒誘導系統(tǒng)而言,要求其具備交通的基本控制功能、交通應急處理功能、分區(qū)段控制功能、對隧道內(nèi)流量、車速、占有率監(jiān)測的功能等[3]。
2.1.1隧道車流量監(jiān)測子系統(tǒng)本方案采用環(huán)形線圈車檢器對隧道內(nèi)的車流量進行監(jiān)測,該設(shè)備具有高精度、操作靈活方便的優(yōu)勢。具體監(jiān)測原理如圖2所示。如圖2所示,根據(jù)隧道內(nèi)車道的實際數(shù)量配置對應數(shù)量的環(huán)形線圈車檢器,線圈每通過一輛汽車均會記錄,并根據(jù)需求可記錄固定時間段、一天或者更長時間段的車流量,并將測量結(jié)果上傳至上位機。
2.1.2隧道車速監(jiān)測子系統(tǒng)對于車速監(jiān)測,本方案選擇兩個環(huán)形線圈車檢器對隧道內(nèi)通行車輛的速度進行監(jiān)測,其監(jiān)測原理如圖3所示。如圖3所示,固定車道中兩個環(huán)形線圈車檢器之間的間距(S)為固定值,只需記錄車輛通過線圈1和線圈2時的時間差(T),即可換算得出被測車輛的車速V=S/T。
2.2通風控制子系統(tǒng)的設(shè)計
為保證高速公路隧道中空氣的流通,本方案選用大型射流風機對隧道進行通風并將CO、NO控制在合理范圍之內(nèi)。通風控制子系統(tǒng)能夠根據(jù)對現(xiàn)場CO濃度監(jiān)測控制對應數(shù)量的通風機運行。此外,隧道能見度和其他交通信息也是控制其中通風機啟動數(shù)量、風向和通風時間的主要依據(jù)。通風控制系統(tǒng)具備自動控制和人工干預控制兩種控制模式。一般正常工作狀態(tài),采用聯(lián)網(wǎng)自動控制對通風系統(tǒng)進行控制;當聯(lián)網(wǎng)自動控制系統(tǒng)存在故障時采用現(xiàn)場自動控制系統(tǒng);在事故狀態(tài)或者特殊情況下采用遠程人工控制模式;在設(shè)備檢修或其他特殊情況下采用現(xiàn)場人工控制[4]。通風控制系統(tǒng)對應的控制流程如下頁圖4所示。如下頁圖4所示,通風控制系統(tǒng)的控制依據(jù)為對隧道內(nèi)CO等參數(shù)進行采集,當上述參數(shù)超標時,根據(jù)超標的情況控制相應數(shù)量的通風機啟動;期間,若通風機存在故障時應啟動器對應的備用通風機。此外,通風控制系統(tǒng)還需對通風機運行參數(shù)進行實時監(jiān)測和顯示。
2.3照明控制子系統(tǒng)的設(shè)計
照明控制子系統(tǒng)的主要功能是對隧道內(nèi)照明設(shè)施或者光線強度等參數(shù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上,控制隧道內(nèi)照明系統(tǒng)以確保隧道內(nèi)的行車安全和道路暢通。結(jié)合照明控制子系統(tǒng)的任務需為其配置照明設(shè)備狀態(tài)實時顯示和報警功能、照明設(shè)備控制功能、自動執(zhí)行照明預案和數(shù)據(jù)顯示功能。照明控制子系統(tǒng)采用時序自動控制策略對隧道內(nèi)照明系統(tǒng)進行控制,具體控制略為:根據(jù)季節(jié)的變化和不同的時間段以及隧道內(nèi)實時能見度啟動不同數(shù)量的照明回路,以保證隧道內(nèi)車輛安全行駛[5]。此外,當出現(xiàn)由于天線和交通事故引發(fā)的突發(fā)狀況時,需人工對照明進行控制,對應的控制流程如圖5所示。
3結(jié)語
目前,我國在高速公路的工程建設(shè)方面的技術(shù)已經(jīng)相對成熟,隧道為高速公路中不可避免的咽喉地段,鑒于其空間相對封閉,為保證隧道內(nèi)車輛的安全行駛需為其配置有效、可行的監(jiān)控系統(tǒng)對隧道內(nèi)的環(huán)境參數(shù)、能見度、車輛速度、車輛流量等進行監(jiān)測,并根據(jù)對應規(guī)范得出相應的控制策略,以確保隧道內(nèi)光線、CO濃度等在合理范圍之內(nèi);并對隧道內(nèi)的違法行為進行監(jiān)控。
參考文獻
[1]王志偉,楊超.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2009,46(6):8-16.
[2]尹鋒,趙等層,祝勇.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].公路工程,2010(3):85-91.
[3]蔡曉霞,趙丹兵,錢新標.基于iFIX高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應用,2011,37(12):22-24.
[4]鮑學俊.基于Profinet總線協(xié)議在云南高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].公路交通科技(應用技術(shù)版),2014(9):193-196.
[5]王新增.新奧法在嶺南高速公路隧道施工中的應用[J].筑路機械與施工機械化,2007(10):48-50.
作者:趙霞飛 單位:山西欣奧特自動化工程有限公司