摘要：高速公路隧道交通監控設施對發揮高速公路“安全、高效、快捷、舒適”的功能，保障道路暢通，保證道路較高的服務水平，實現對交通運行的宏觀管理和調度起著關鍵重要，本文是作者通過珠海機場高速隧道交通監控系統的組成和功能出發，對隧道交通監控系統業務體系結構及工程界面、工程方案進行了闡述。
　　
　　1、概述
　　“珠海機場高速公路工程”作為珠海市公路網規劃“八縱六橫”的第六縱線，是連接珠海機場、珠海航空產業園的快速通道，其建設對珠海發展為珠江口西岸核心城市及區域性交通樞紐、完善珠海兩港集疏運系統及區域綜合運輸網絡等具有重要意義。高速公路全線長30.292公里，全線雙向4車道，有5座隧道，設計速度為100公里/小時。
　　2、系統的主要設計原則
　　（1）綜合考慮國內外的先進技術和成熟可靠的設備，保證系統可靠運行。
　　（2）充分考慮現在和未來營運管理的需要，開放性和兼容性加強，易于擴充和修改。
　　（3）設備的故障率低，監控功能強，維修方便。
　　（4）依據交通需求和系統功能的要求，采取一次設計，分期實施的原則。
　　3、總體設計
　　（1）界定工程界面：機場高速道路交通監控與隧道交通監控不在同一合同段，為兩家設計單位，與沿線交通監控工程專業設計密切相關的隧道監控設施，其設計方案、位置和規模等，應與沿線交通工程設計單位共同研究商定。機場高速全路段設乾務管理所負責對整個道路和隧道的管理，其中乾務管理所為沿線交通監控工程設計范圍，處理好隧道土建工程、隧道隧道的機電設施（隧道通風設施、供電照明設施、隧道照明設施、隧道監控設施、隧道消防及隧道出入口管線綜合及管線用房）、道路交通監控、隧道房建之間的界面，明確各專業之間的相互關系在本工程中顯得尤為重要。
　　（2）建立完善的道路監控體系
　　根據本高速公路的特點，設計采用先進的視頻、通信技術，建成高速公路獨立的監控體系，提供各類監測數據，對設隧道管理所負責對整個道路和隧道的管理。監控設備設施之間通過電氣連接，并在其他機電設施的支持下，實現信號和信息的傳送和交互，從而構成多個在功能上既相對獨立，又緊密聯系的功能子系統。同一個設備設施可以在多個子系統中發揮作用。
　　
　　根據控制與被控制的關系，監控系統總體上可以劃分為三級，本項目計算機控制分為三級。
　　第一級為隧道本地控制器。與隧道內監控設備構成現場工業以太網系統，本地控制可自動或手動控制掛在總線上的每個設備。
　　第二級考慮充分利用雙洞隧道可構成具有真正物理意義“環”的特點，將隧道內各本地控制器連接為冗余光纖環網（傳輸速率≥2MB）。如若光纖因事故或火災斷開，則具有真正意義的迂回路由可保證隧道控制通道的暢通。在此一級，各本地控制器設計為主從關系，在靠近救援站一側洞口變電站設置的本地控制器為主控器，配有觸摸顯示屏，可連動控制各本地控制器所接設備，加強火災、事故時的現場控制功能。
　　第三級為各隧道主本地控制器通過傳輸設備與管理所各功能計算機連接而成的光纖以太網（傳輸速率：1000MB）。
　　4、方案設計
　　（1）計算機系統
　　計算機系統由服務器、操作平臺形成局域網及大型投影系統構成，包括容錯服務器，網絡維護計算機，視頻管理及維護平臺，預警視頻處理平臺，緊急電話及有線廣播處理平臺，PLC管理及維護平臺，通風照明管理平臺，車輛檢測控制平臺，信息發布控制平臺，網絡激光打印機，容錯服務器負責網絡運行、數據存儲、數據庫管理等功能，并為各工作站提供齊全、可靠的監控系統數據；
　　（2）快速以太網傳輸系統
　　交通誘導信息、車輛及交通事件檢測信息以及PLC信息傳輸均需與中心建立快速聯系的數據通道，本設計傳輸網采用1000M光纖工業級以太網，配置雙交換機引擎和雙管理引擎，并在交換引擎上配置光下聯模塊，用于連接設置在隧道中的工業級100M以太網交換機。

                        
　　隧道管理所1000M工業級以太網交換機和隧道工業級100M交換機之間通過單模光纖組成交換式冗余環行結構，兩條千兆鏈路之間互為備份。為了提高設備的可用性，乾務管理所工業級1000M交換機在硬件冗余方面應具有2路電源熱備輸入，雙套風扇；乾務管理所的工業級1000M以太網交換機可根據需要配置千兆、百兆光接口，滿足其它業務接入的需要。在隧道中的每臺100M工業級交換機上配置2個單模百兆光口，實現和乾務管理所及隧道區域內的以太網交換機之間的環網連接。隧道中的現場設備通過電纜或光纜直接接入最近的百兆交換機，當通信鏈路出現故障的時候，業務切換時間小于200ms。
　　        
　　（3）視頻監視系統
　　隧道的洞口兩頭各設一臺室外全天候、并由中央控制室的控制器發出指令，遙控攝像機云臺上、下、左、右轉動，鏡頭的伸長與縮短，并可調節光圈、焦距等；隧道中：在各條隧道內設置一定數量的低照度彩色固定焦距攝像機，其指向與車流方向一致，配有自動光圈以適應光線的變化，達到連續監視全隧道各種設備及交通運行狀況的目的。
　　閉路電視系統可對路段中相應路段、隧道內的交通流量、車流密度及道路使用狀況進行監視，可及時地、直觀地得到關于交通阻塞的現場情況和原因的畫面；可對隧道區段控制信號(如車道指示器、交通信號燈、可變情報板等)進行直觀確認，作為中心計算機外自動收集設備運行狀況反饋信號的又一確認手段；還可配合能見度檢測器等對隧道內空氣質量進行監視；隧道中閉路電視系統用于監視隧道內各種防災設備，尤其是對隧道內火災報警予以確認。
　　隧道內視頻圖像的傳輸方式，可以采用點對點的方式進行傳輸，也可以采用就近的三路視頻共用一個四路視頻光端機(一路備份)往上傳輸的方式，光端機放在中間一個攝像機的設備箱中的方式傳輸，還可以采用數字處理的方式進行傳輸。本次設計推薦采用三路攝像機利用四路光端機的方式進行傳輸。
　　            
　　（4）緊急電話及有線廣播系統
　　采用緊急電話和廣播系統二合一的控制方式，主要是隧道廣播系統與緊急電話系統綜合在一起，即共用一個控制主機，共用同一軟件平臺，綜合利用綜合利用2芯鎧裝光纜做為傳輸媒質。系統采用光纖通信方式，構成環形傳輸網絡，通訊可靠并且節約光纖資源。
　　乾務管理所設置一套緊急電話控制臺，控制和管理隧道內所有緊急電話分機和廣播，負責呼叫網的運行，處理接收到的信息，同時對隧道洞內外進行廣播，指揮調度，疏導交通和組織援等，呼叫隧道廣播時可同時接聽緊急電話。
　　（5）交通誘導信息顯示系統
　　本項目在隧道區段的入口和隧道內設有可變情報板(分門架式和隧道內兩種)，可變情報板可顯示路段及隧道洞內外各種信息，事故發生時可及時顯示火災、車禍、施工、停電、維護保養等信息，必要時可通知后續車輛停止繼續駛入隧道洞內。大可變情報板由10塊長X寬為1.0mX1.0m顯示屏組成，含微處理器、驅動模塊、顯示屏、機箱和龍門架。
　　（6）車輛及交通事件檢測系統
　　本項目在隧道出、入口采用微波車輛檢測器，車行橫通道處設置線圈式車輛檢測器。檢測車輛的車輛數、行車速度及占有率參數，以作為實施交通監控的依據。
　　車輛檢測器用以檢測道路上車輛交通信息（車輛通過計數、速度檢測、車道占有率、排隊檢測等）。事件檢測系統為集成了前端數據處理、通信模塊、電源模塊的智能型車輛檢測器，可處理多達12對的速度檢測線圈或者24個單獨的占有式線圈的信號輸入。本設計采用環路線圈型IDS事件檢測系統。
　　（7）信號燈及車道指示系統
　　本項目在隧道口設有紅、黃、綠三色交通信號燈。在由整體式路基變為分離式路基為進行變道控制，增加“←”指示燈，黃燈閃爍以提醒駕駛員既將進入隧道，提高警惕。隧道內運行正常，綠燈點亮。如洞內發生異常情況，需要關閉隧道，紅燈點亮。交通信號燈用于表示隧道交通的運行狀況，設置于隧道入口汽車聯絡道前20～50m。
　　（8）電力監控系統
　　根據高速公路的營運特點，變電所設計為無人值守型，在眼浪山一號、鍋蓋山二號隧道變電所兩端，眼浪山二號隧道入口設置一套電力監控系統，監控主機設在路段管理分中心，實現對供配電系統主回路進行監控，并可實時測量系統電壓、電流、功率和功率因數等參數，同時監測柴油發電機的工作狀態。
　　電力監控系統提供配電系統中一次電氣設備的安全保護，運行工況的在線監測，實現高壓負荷開關、低壓進線開關及切換開關的本地/遠程操作控制。系統監控軟件選用符合國內配電運行習慣和強大組態功能的集成化保護監控系統平臺；現場一次設備的監控元件，高壓側選用智能電力檢測儀表，直接安裝在10KV開關側，完成保護、測量、監測、通訊等功能；低壓側選用PSR651綜合數字監控元件。電力監控系統采用區域聯網分級控制，下層為站變電所網絡，實現本地監控，并將信號上傳，上層為路段監控分中心網絡，實現對各個變電所的監控。
　　（9）隧道運營期的救援、防災、逃生方案
　　正常狀態
　　車輛檢測器、環境檢測器、火災檢測器將采集到的數據經控制器上傳監控室交通控制計算機，若檢測數據均為正常值，且無緊急電話、巡邏車報警，視頻圖像也未發現異常，則交通控制計算機執行正常運行控制方案：
　　（1）隧道群兩端的可變情報板顯示運行正常信息；
　　（2）隧道內各車道上方的行車橫洞指示標志顯示綠色“↓”，表示該車道可通行。某些位置的車道限速標志亦可顯示正常限速值。
　　（3）閉路電視系統正常工作。
　　發生交通事故或某些交通事件(如火災)
　　（1）監控室由監控設備自動報警、緊急電話通知、巡邏人員報告、閉路電視觀察等得知事故情況。此時控制臺上的監視器自動切換為事故區域圖像，錄像機開始錄像記錄。
　　（2）事故位置和類型經人工確認后，交通控制計算機可自動生成信號控制方案，經人工確認后實施。同時，迅速通報交警、消防、醫療急救、道路養護等相關部門，使其按指定路徑趕赴現場。
　　（3）事故處理完畢后，如果啟動了利用對向車道進行逆向行車疏散的，需關閉逆行車道，經人工確認車道已恢復正常功能后，交通控制計算機執行正常運行控制方案，隧道轉入正常工作狀態。