试论宝天高速公路东段隧道中央控制系统组网方式

张学军

摘 要：隧道中央控制系统由现场控制网络和隧道现场监控设备组成。隧道控制网络主要由隧道左、右洞内的PLC控制器，变电所内的PLC控制器，工业以太网交换机和光缆网络等组成。分析和论述了宝天高速东段隧道交通监控系统组网及其控制方式，希望对公路隧道监控的运营和发展起到一定作用。

关键词：交通监控；现场控制；工业以太网；光纤冗余环网

中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0133-02

宝天高速公路牛背至天水段位于秦岭皱褶北缘，地形复杂，桥隧占全线超过60%.全线共设22座隧道，其中特长隧道3座、长隧道7座、中隧道3座、短隧道9座。全线特大桥4座，大桥60座。全线设5处互通立交、5处分离式立交、1处服务区、1处停车区、2处观景台。

1 管理体制

宝天高速公路东段隧道采用的是三级结构的运营管理体制。在麦积山隧道东洞口设置一处隧道管理站——麦积山隧道管理站，负责东段渭河、东口、南北崖等10座隧道的运营管理业务。麦积山隧道管理站隶属于麦积山监控分中心，麦积山监控分中心隶属于甘肃省监控总中心。隧道管理站为隧道运营管理设施的控制中心，负责隧道的交通监视、交通控制、交通巡逻和日常养护。

中央控制系统通过工业以太网连接的PLC控制器采集隧道内所有现场设备的数据信息，包括隧道内外上传的图像信息、隧道紧急电话及有线广播信息、隧道火灾事故报警信息、隧道环境信息、各隧道变电所运行信息、隧道照明和通风机运行信息等。对这些信息进行分析、处理之后，通过PLC控制器向隧道内现场设备发布控制信息。同时，中央控制系统还可以接收监控分中心下达的指令，并向它们发送隧道营运信息。现场控制网络主要由隧道左、右洞的PLC控制器，隧道变电站内的PLC控制器，工业以太网交换机和光缆网络等组成。

2 设备分布

2.1 隧道现场监控设备的分布情况

可变信息标志设置在隧道联络道前方和隧道车行横洞附近，可变限速标志设置在隧道入口和隧道内，交通信号设置在隧道联络道前方，车道通行灯设置在隧道入出口和车行横洞附近，横洞指示灯设置在人行横洞和车行横洞处，光亮度检测器设置在隧道洞口的内外附近，能见度、CO检测器设置在隧道内的ACU附近。

2.2 东段隧道中央控制系统的设置情况

在渭河隧道的上下行线上各设置2台PLC控制器。隧道内共设置4台PLC控制器，4台工业以太网交换机，并与东口隧道共用一个隧道变电站。

在东口隧道的上下行线上各设置2台PLC控制器。隧道内共设置4台PLC控制器，4台工业以太网交换机，并与渭河隧道共用一个隧道变电所。

将渭河、东口两个隧道的上下行线连接起来组网，渭河隧道上行线的1号和2号PLC控制器、隧道下行线的3号和4号PLC控制器、东口隧道上行线1号和2号PLC控制器、隧道下行的3号和4号PLC控制器和东口隧道变电所主PLC控制器构成光网路双环网，通过东口隧道变电所的主PLC控制器实现与麦积山隧道管理站之间的通讯。

载南北崖隧道上下行线上各设置2台PLC控制器。隧道内共设置4台主PLC控制器，4台业以太网交换机，在该隧道变电所内设置1台主PLC控制器，1台工业以太网交换机。

在码头隧道箱式变电站内设置1台PLC控制器，1台工业以太网交换机。将南北崖、码头隧道的上下行线连接起来组网，南北崖隧道上行线的1号和2号PLC控制器、隧道下行的3号和4号PLC控制器、南北崖隧道变电所主PLC控制器和码头隧道箱式变电站的主PLC构成光网路双环网，通过码头隧道箱式变电站的主PLC控制器实现与隧道管理站之间的通讯。

在东岔隧道、桃花沟隧道的上下行线上各设置1台PLC控制器，共设置2台PLC控制器，2台工业以太网交换机。在隧道入出口设置一组车道通行灯。在东岔隧道变电所内设置1台PLC控制器，1台工业以太网交换机。将桃花沟隧道和东岔隧道的上下行线连接起来组网，桃花沟隧道上行的1号PLC控制器、隧道下行的2号PLC控制器和东岔隧道变电所主控的PLC控制器构成光网路双环网，通过东岔隧道配电室的主PLC控制器实现与麦积山隧道管理站之间的通讯。

在观音山隧道的入出口处设置一组车道通行灯，车道通行灯的信号可以通过东岔隧道变电所的主PLC控制器上传到麦积山管理站。

在土桥村隧道变电所内设置1台PLC控制器，1台工业以太网交换机。在隧道入出口处布置一组车道通行灯，车道通行灯的信号可以通过土桥村隧道变电所主控的PLC控制器上传到管理站。

在桃花坪隧道变电所内设置1台PLC控制器，1台工业以太网交换机。在隧道入出口设置一组车道通行灯，车道通行灯的信号可以通过桃花坪隧道变电所主控的ACU上传到麦积山管理站。

3 控制网络

隧道的现场控制网络采用工业以太网的方式，隧道控制网络分为以下三级：

隧道本地PLC控制器：其与隧道内现场监控设备构成总线系统。

主本地PLC控制器：隧道双洞连接成具有真实“环”的特点，把隧道内各PLC控制器连接为光网路双环网（即冗余光纤环网）。如果光网路因交通事故或其他事故遭到破坏时，双回路路由可以使隧道的控制业务保持正常运行状态。变电所内的触摸屏可以对隧道内下级控制器及其所辖设备下达指令，以完成在线实时监控或离线控制、维护等操作。

隧道管理站计算机系统：以计算机、服务器等为主的隧道管理站计算机系统可以挂在以太网的监控管理层，来实现对隧道的远程控制。

三级控制网络的建设和运行有利于隧道监控的顺利运行，从而大大提高了系统的稳定性。

中央控制系统由中控室内的服务器、工作站、大屏幕投影、地图板、有线广播设备、事件监视设备、应急电源、综合控制台和监视设备等组成。

参考文献

[1]张苏敏.协调式交通信号控制系统的设计与实现[D].杭州：浙江工业大学，2011.

[2]郝海全.交通信号控制系统预测框架的研究[D].大连：大连理工大学，2011.

[3]温明时.通信运行管理系统项目风险管理研究[D].北京：北京邮电大学，2011.

〔编辑：王霞〕endprint