隧道斜井三岔口车辆交通预警系统研究

任慧

（福建船政交通职业学院，福建福州350007）

0 引言

隧道工程在快速发展的背景下，逐渐向长大深埋方向发展。为了改善隧道工作面、通风、排水及运输条件等方面，不可避免地要设置斜井，实现“长隧短打”的理念，尽早实现通车运营。由于受地形、投资、设计参数等方面影响，正洞、斜井及斜井洞口不能通视，加之两个作业面的车辆通行，从而带来了交通安全隐患，因此斜井的交通管控是斜井安全施工的控制要点之一。

1 隧道安全需求分析及系统设计

当前的交通预警系统主要包含以下特点：对于隧道内正在通行的所有车辆，能够掌握全部信息，通过视频以及数据的方式向主管部门进行反馈。在隧道内行驶的车辆，如果出现了交通事故，监控系统会及时上报相关车辆的信息。其次交通预警系统还具备上报天气情况的功能，对于恶劣天气会及时进行预警提示。“两客一危”目前是交通运输关注的重点，针对大型客车与危险品车辆，在经过隧道的时候，通过监控系统会对这些车辆的相关数据进行采集，可使用激光车检器以及摄像机等。将隧道内的实时情况通过数据传输到上段，根据系统软件进行分析，针对具体的情况采取相应的措施。隧道内的实时监控一般会根据容量变化产生不同的监测方式，根据车速变化进行监测。所有的监测数据会在中心服务器上端显示。值班人员可以通过监控类的信息对隧道内的情况及时掌握，对于突发事件能够及时上报，例如车辆拥堵或者是车辆相撞等。同时在隧道入口设有情报板，能够提示预警信息，避免事故的发生。对于交通流量也可以进行数据分析，根据提供的数据分析全年流量的具体情况[1]。

1.1 系统设计

主系统结构组成主要包括了激光扫描、传感器以及抓拍器等共同组成。激光传感器具有超强的扫描功能，能够在隧道的顶部抓拍实时图像，通过激光传感器以及抓拍系统，能够准确地将车辆车型以及流量信息等传送到中心服务器。

1.2 系统运行原理分析

激光传感器在进行扫描时能够获取路面信息，并且通过传感器能够检测到车辆进入隧道与离开隧道的时间。在抓拍后能够通过车牌以及车身颜色提供准确信息，并将相关信息上传到主控机。在后台软件及时接收到相关信息之后，能够对数据库内的信息进行匹配与储存。激光传感器在进行检测车辆驶入隧道内时，会通过发送机拍摄照片，随后通过激光传感器确定车辆。对于车辆在隧道内的平均速度以及交通事件，能够精准地掌控，同时对于相关数据能够及时分析[2]。

1.3 系统安装分析

以某个隧道为例分析系统安装的具体内容。位于斜井距三岔口一定的位置处（点B）处安装控制箱1个，控制箱应当包含声、光报警器各一个。其次需要布置地感应圈两组；在斜井与正洞交汇位于出口方向一定的位置安装控制箱1 个，布置地感应圈两组；在斜井与正洞交汇位于出口方向一定的位置安装控制箱1 个，布置地感应圈两组。在正洞中间处安装总控制箱1 个，如图1所示。

图1 现场安装示意图

1.4 车型检测原理

激光扫描主要是为了获取物体的三维立体成像，这是在最近几年新型研发的立体测量技术。通过激光扫描的方式可以对物体进行扫描，根据这个原理，在对车辆进行扫描的时候，能够获取其外形特征，同时还可以将车辆进行分类，具有高精准、抗干扰等特点。

1.5 车辆出入口匹配原理

车辆在驶入隧道以及驶离隧道的时候，设备都能够采集到车辆信息，在刚刚到达隧道入口的时候，对于车辆的车型以及身长等都能够抓取图像。通过所获取的信息，可将车辆分为两大类，第一类车辆是有车型信息，车牌号码在检测时能够有效抓拍并且迅速提取车辆信息；第二种属于有车辆信息但是无号牌，当检测到信息时，通过车型以及相关信息可以提取号牌。当车辆驶离隧道的时候，也会检测到车辆的完整信息，在出入口时都可以对车辆的信息进行匹配，在接收信息时，会采用脉冲序列来进行判断，根据这种原理，对车辆的轮廓展开扫描，获取相关的外形特征，对于车辆能够及时进行分类。

1.6 车辆出入口匹配原理

不论是车辆进入隧道，还是驶离隧道，相关设备都能够采集到车辆的完整信息，并且将所有信息上传到主控机。另外，车辆在隧道内停留，还会及时提醒相关工作人员能够随时了解到隧道里的情况，并且对相关车辆进行拍照，和对相关车辆进行监控[3]。

2 系统运行效果

2.1 中心服务器软件界面

在中心服务器的界面上，能够看到隧道内发生的一系列情况，例如车辆滞留以及拥堵等。

2.2 事件检测预警

通过实时检测能够达到随时预警报告，在区域内如果出现危险情况，预警灯会不停地闪烁，同时会有不同颜色进行提示，不同颜色的预警灯也会针对不同的事件，这样就可以提醒值班人员。对于车辆在隧道内出现临时变道等情况会发出警告，并且对车辆进行抓拍，同时上传图片。

2.3 变通事件检测

当车辆进入隧道之内时，于驶出隧道时所占用的车道不一致，此时预警系统会进行抓拍。

2.4 “两客一危”车辆检测

大型客车以及中型客车还有危险品车辆在驶入隧道内，系统会自动扫描，提取相关数据进行存储。

3 车辆交通预警系统的数据分析能力

通过中心服务器软件可以查询相关信息，并且通过数据进行分析，能够得到如下结果。

3.1 隧道容量分析

对于隧道的容量，可以及时分析，尤其是在通行峰值的时候，能够了解隧道里的容纳能力。对于隧道内的容量情况，可以通过变化曲线来进行观察，当变化成为正态分布时，隧道内最多可容纳35 辆汽车；但是高峰期一般在早上的8 点到中午的11:30，下午的13点到16 点。从服务器的曲线图形来观察，从早上7 点开始，容量会出现上升的趋势，然而在傍晚18 点，容量会呈现下降的形式，在晚上22:30 左右会产生短暂的变化。在雾天情况下，变化曲线也会呈现上升的趋势，尤其是在早上9 点左右的时候，隧道容量明显上升。但是在取消限行之后，隧道容量会慢慢地下降，其峰值在早上9:30。当9:30 之后，会出现正常状态。

3.2 隧道流量分析

使用中心服务器软件进行分析，能够了解到每一天在隧道内的车流量情况以及车型占比。隧道内的流量也会根据每天的检测情况，不断地呈现曲线变化。使用中心服务器软件进行分析，具有一定的准确性。

4 隧道内遇到突发情况时交通预警系统的指挥能力

在隧道内，如果出现了突发情况，通过监控系统可以及时向指挥中心进行预警报告。针对突发情况，首先应该将事故车辆拖走，将通道让开确保隧道内可以正常通行。指挥中心会指派附近交警出警，对事故双方展开协调。如果在隧道内发生的交通事故较为严重，预警会根据具体情况出现不同的提示。另外，如果在隧道内发生火情，交通预警系统会及时上报，并通知消防部门及时赶到，这是交通预警的强大功能之一。通过不同的预警方式以及不同的提示方式，可以让工作人员更好地开展工作，并及时通知相应部门对隧道内出现的突发情况展开救援以及处理。对于有些事故交通预警系统只能进行抓拍以及监控，然而真正在处理事件时，还需要交警以及路政部门及时赶到。有些事故会造成隧道内的设施损坏，这一部分需要更多部门进行协调，但是对于损坏面积并不是很大，交警能够单独处理的，应该由当事人配合交警来进行处理。

5 结语

使用隧道斜井三岔口车辆交通预警系统，可以实时掌握隧道内的状况，例如车辆信息、数据等，不仅能够及时检测到隧道内所出现的交通事故，还可以全天候统计隧道内的容量以及流量数据。同时便于决策者及时掌握相关数据，能够提升隧道内的管控能力。如果在隧道内发生交通事故以及其他事件，报警系统可提醒工作人员及时介入。预警系统可对隧道内的车辆进行详细参数监控，提升掌控能力以及工作效率。