课程设计——隧道交通诱导系统

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1、隧道交通诱导系统课程设计设计题目：公路隧道交通诱导系统学院：电控学院专业：自 动化班 级：32011002学 号:第一章系统总体设计说明1.1公路隧道交通诱导系统概述31.2系统总体结构设计3第二章交通信息检测设备2.1车辆检测设备52.2火灾检测设备52.3电视监控设备5第三章诱导与控制设施3.1交通信号灯73.2车道指示器73.3可变信息标志83.4可变限速标志93.5交通区域控制单元9第四章交通诱导与控制策略4.1正常状态下的交通诱导与控制104.2拥挤状态下的交通诱导与控制124.3事故状态下的交通诱导与控制13结语1系统总体设计说明1.1公路隧道交通诱导系统概述实现公路隧道不同运营状

2、态下的控制策略，保持公路隧道安全、舒适和高效的特 性，将取决于特定的设备、设施和计算机软件组成的监控系统，以及管理人员的 有效经营。因此，有效的公路隧道监控系统为了解决公路隧道运营中存在的两个 主要问题拥挤与安全而建立起来的。公路隧道交通诱导系统是公路隧道监控系统中最重要的一个子系统，它的主要任 务是根据隧道内交通流信息处理结果，判断隧道运营状态，并根据相应的状态做 出处理，提供诱导信息，诱导洞内车辆和驾乘人员以最佳方式驶离隧道，从而保 证洞内车辆安全行驶，达到提高隧道通行能力的目的。1.2系统总体结构设计设计思路：信息的接收与采集一信息处理与诱导生成一信息发布与诱导 总体结构：系统主要包括了

3、交通信息检测设备、诱导与控制设施、交通诱导与控制策略G驶员接收透导信息诱导与控制设施信期合处理与诱导政手制I(11交通疏导与控制II策略教据库中央控制计算机 IIXI朝信息烦喘匚 天气蹈况、交通事件等图1.2系统总体结构设计2交通信息检测设备交通信息检测设备主要包括车辆检测设备、火灾检测设备、电视监视设备等，用于交通信息的采集与传输供隧道诱导系统调用来选择合适的交通诱导策略2.1车辆检测设备车辆检测设备主要有环形线圈、超神波检测器、红外检测器、微波交通检测器、 视频车辆检测器和车重检测器等。目前多数隧道采用环形线圈式车辆检测器。2.2火灾检测设备火灾检测设备主要有感烟式火灾探测器、感温式火灾探

4、测器、感光式火灾探测器、 可燃气体探测器、复合式火灾探测器、光纤型火灾探测器。根据隧道内火灾情况，一般采用感烟、感温的复合式火灾探测器以提高稳定性与 准确性。2.3电视监控设备电视监控设备主要有电视摄像机、中控室设备、传输设备、供电与接地。3诱导与控制设施交通诱导与控制设施主要用于收集和处理交通信息，根据收集的信息数据分析、 判断交通拥挤和阻塞等异常状况及发生地点和时间，做出相应的处理。同时接收中央控制室计算机传来的有关信息和命令，按照选定的方案或控制命令，做出诱 导，实现对隧道内交通流和交通状态的有效控制。交通诱导与控制的重要终端设备主要包括交通信号灯、车道指示器、可变信息标我行R,L夏皆r

5、JTJi：校初下爪无诵行程十.1寸闭R洞封闭L洞t t执行诉洞检修醒序执行L洵检修程序执打相浏的g程序志、可变限速标志和交通区域控制单元等。图3 交通诱导控制流程3.1交通信号灯交通信号灯通过区域控制单元与中央控制计算机连接，根据计算机发出的交通控 制指令，控制信号灯改变颜色，达到交通诱导控制的目的。信号灯由灯壳、前盖、光学系统、变压器、遮沿和背板安装注塑成型。交通信号 灯安装在隧道入口附近，由红、绿、黄三色组成。红色禁行，绿色通行，黄色注 意行驶过渡。红色加绿色箭头为绕行指示信号。一般信号灯主要有“X”、-”、”三种方式，“X”表示禁行；”且不闪烁表示隧道运行正常；”且闪烁 表示注意行驶过渡

6、信号；J”为左行信号。隧道入口一般配有专门的信号灯，密封良好，显示清晰，视距不小于200m，色 片度符合国际CIE标准。3.2车道指示器车道指示器安装在其控制车道的上方，是针对本车道行驶的车辆起控制诱导作用 的交通信号设施。车道指示器一般在隧道入口进深3 10m处设置第一组，然 后约隔500m设置一组。结合人行横洞与车行横洞设置车道指示器。车道指示器与区域控制单元相连接，通过区域控制单元接受来自控制中心计算机 的控制命令，发出诱导信息。一般由一组“X”、-”、”信号灯组成，诱导 指示信息与交通信号灯相同。车道指示灯可以提前提示驾驶员前方车道情况，及 时避开交通障碍。车道指示器应该强调密封良好，

7、显示清晰，显色范围符合国际CIE标准。3.3可变信息标志可变信息标志可根据实际交通状况的变化动态自动或手动选择计算机已储存的 情报显示信息，也能根据临时情况及时编辑显示内容，以文字或图案的形式来提 醒驾驶员隧道内交通状况，以备在需要时使驾驶员做好应对交通事件的准备，预 防事故发生或减少事故发生的二次损失。可变信息板可采用LED、光电式、光纤或屏幕式等各种形式可以提供气象与路面 状况情报、交通运行情报和交通诱导信息等实时信息。洞外可变信息板一般设置于洞口前220m，山区路段以160m位置为准。洞内可变信息板一般设置于车行横洞处，一般放置于车道指示器之间。可变信息板一般通过RS232 口与就近的区

8、域控制单元连接，洞外可变信息板采 用RS232/RS485转换接口。根据隧道内采集到的信息，中央控制计算机发送编 译的信息到可变信息板，及时向驾驶员传送隧道内运行信息。图3.3车道指示灯与可变信息标志安装位置3.4可变限速标志可变限速标志是根据隧道内实际交通运行状况和周围环境状况，改变车道上车辆 行驶速度限制值的动态标志。一般采用三位数字的显示设备，给出速度的时速限制数值。可变限速标志通过区域控制单元连接，在发生交通拥挤、事故等情况时，可根据 中央控制计算机的指令改变限速值，确保行车安全。当遇到特殊情况需要手动控 制时，手动控制优先于自动控制，能按照操作人员的意图手动控制。3.5交通区域控制单

9、元交通区域控制单元一般由处理器单元、储存单元、通信单元构成，设置在区域控 制器箱内。区域控制单元是隧道交通诱导系统的枢纽。下端设备的数据送到区域控制单元经 过处理编排，上传到中央控制室计算机。中央控制计算机的指令、数据等亦通过 区域控制单元下发到各个下端设备，由下端设备执行。数字量的输入输出/接口；应具有现场设备控制程序；应具有故障自我诊断 功能；防护等级不低于IP65。1卜1区域控制单元1 I中央车道指示灯控制 区域控制单元可变信息标志计算机IIi 试域控制单兀1 可变限述标志图3.5区域控制单元4交通诱导与控制策略公路隧道交通诱导控制方案可分为正常状态下的诱导与控制、拥挤状态下的诱导 与控

10、制、事故状态下的诱导与控制。4.1正常状态下的交通诱导与控制正常诱导方案对于采用双洞单向四车道隧道来说有很多种，根据施工、维修、检 测等的实际需要可按下面几种稳定状态考虑，分别为：（1）左、右洞正常开放（单向双车道）；（2）右洞各道正常，左洞单道（行车道开放、超车道关闭）；（3）右洞各道正常，左洞单道（行车道关闭、超车道开放）；（4）左洞各道正常，右洞单道（行车道开放、超车道关闭）；（5）左洞各道正常，右洞单道（行车道关闭，超车道开放）；（6）右洞关闭，左洞单洞双向行车（超车道反向，行车道正向）；（7）左洞关闭，右洞单洞双向行车（超车道反向，行车道正向）；（8）左洞单道运行（开放行车道），右洞

11、单道运行（开放行车道）；（9）左洞单道运行（开放超车道），右洞单道运行（开放超车道）；（10）左洞单道运行（开放行车道），右洞单道运行（开放超车道）；（11）左洞单道运行（开放超车道），右洞单道运行（开放行车道）；（12）双洞关闭。交通信号灯在允许行车方向上显示为绿灯，并且不闪烁，提示驾驶员隧道运营正 常。车道指示器根据相应的车道操作显示逻辑灯色，诱导车辆按照规定的路线行驶。可变速标志显示限速XXkm/h”，将车速限制在设计的车速以内，保持隧道内 车流运行通畅。隧道入口处的可变信息板显示一些正常状态下的运行信息，并根据气候等条件提 示驾驶员洞内路滑请小心驾驶”等相关信息。4.2拥挤状态下的交通

12、诱导与控制（1）减速调节若因隧道内发生微型事故导致隧道内某段车流受阻，导致暂时的偶发性拥挤，此 时隧道内可以继续通行，可变信息板显示前方路段事故，请减速慢行”，可变 速标志将车速限制在规定速度内。若隧道内交通量过大，行驶车辆数超过隧道的通行能力，导致隧道内出现拥挤， 但通过限制通行车辆速度，隧道仍能通行。中心控制室发送命令改变可变速标志 的显示内容，降低行驶车辆的行驶速度。可变信息板提示驾驶员隧道内交通量大， 请减速行驶。（2）暂时关闭单道或单洞若隧道内因一些小型事故造成严重拥挤，车辆仍可以继续通行，但隧道内的co 等有害气体浓度超标，严重影响通行人员的健康，这时需暂时关闭某一条车道或 单洞，

13、待经过一段时间通风后，有害气体浓度降低到正常标准再完全开放隧道。 可变信息板根据关闭的车道显示隧道暂时关闭，请等待”等信息，交通信号灯 禁止车辆经关闭的车道驶入隧道，可变信息板限制进入隧道的车辆的速度。车道关闭时间根据拥挤程度决定，而且洞外可变信息板给出动态信息，显示最新 的估计等待时间，提高服务水平。（3）关闭单洞若车流量过大，即使所有风机开启，洞内有害气体浓度可能超标，或下游路道出 现交通事故，逆向波传递导致洞内交通拥挤，如不控制或诱导将导致阻塞并有可 能引发事故，在这种条件下应关闭整个行车洞，对隧道内受阻车辆进行横洞诱导处理。4.3事故状态下的交通诱导与控制事故(包括交通事故、火灾)诱导

14、方案在满足交通诱导条件时(交通事故、交通 堵塞、火灾事故、洞内环境指数超标、隧道内突然断电、冰雪路面等)将进入准 备状态。控制系统的操作画面可提供参考，但在实施时需经人工确认后，方可进 入诱导程序。4.3.1单点事故的交通诱导与控制(1) I类事故该类事故不需要通过车型横洞引导车辆。(2) H类事故该类事故诱导需要通过开启车型横洞诱导洞内受阻车辆左拐到另一条行 车线超车道。(3) 高速公路隧道单点事故诱导策略公路隧道单点事故诱导方案因事故点后是否有车行横洞而有所不同。若有 车行横洞，首先交通信号灯关闭双洞，事故点前车辆继续前行。若无行车 横洞，则说明事故点距离隧道入口较近，只需要开启事故点附近

15、的人行横 洞供驾乘人员逃生，关闭事故行车线入口，事故点前车辆仍继续前行，交通信号灯根据行车需要关闭事故发生行车线。4.3.2两点事故的交通诱导与控制(1) B类事故该类事故是两点事故中较为特殊的情况，交通诱导不需要开启车行横洞。(2) IV类事故该类事故诱导的特点是诱导车辆经车行横洞和另一行车线超车道驶离隧 道。(3) V类事故该类事故诱导的特点是，上行线和下行线将车辆经过两个行车横洞诱导到另一行车线上。(4) VI类事故该类事故诱导的特点是，必须先后将各个行车线事故点后受阻车辆经同一车行横洞诱导到另一车线上。(5) VD类事故该类事故从车辆诱导路线来看是无法诱导的。(6) 高速公路隧道两点事故诱导策略两点事故诱导较为复杂，一般分为两种情况考虑。