【摘要】高速公路隧道段是整个高速公路的核心部位。由于高速公路隧道内的空间狭小，空气流通程度与亮度低，因此，隧道的建设与使用需要满足很高的要求。通过在隧道中建立监控系统，能够时刻掌握隧道的运行情况，及时的发现其中的隐患，从而提高隧道运行的安全性。本文通过对高速公路长隧道中的机电一体化技术进行讨论，并根据自身的见解提出了机电一体化与长隧道之间的安全关系，希望通过本文探讨，为相关人士提供参考。
【关键词】长隧道；机电一体化；安全
【中图分类号】U455.1【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2016）01-0200-02
隧道作为我国交通网中的重要组成部分，不仅能够弥补高速公路以及因地形而无法建造公路的不足。隧道在为人们的出行带来了众多的便利的同时，也为人们的出行带来了很大的隐患。由于隧道的建设都是利用地下空间或者是穿越山脉，因此司机在行车的过程中充满了很大的不确定性，容易发生安全事故，对人们的生命带来了严重的威胁。自动监控是机电一体化中的重要组成部分，在该工程中采用监控系统对隧道运行进行监控，能够在很大程度上提高隧道的工作效率，保障隧道行车安全。
1隧道监控系统的设施
1.1控制管理系统功能及构成
隧道监控可以采用多级控制方式来实现对隧道的控制。隧道内外场设备可进行本地手动及自动控制，隧道内交通监控设施均接入就近的PLC，PLC将各种检测信号预处理后上传至监控分中心。监控分中心对上述数据进一步分析处理，形成控制方案，再向PLC发出各种控制命令，由PLC驱动各外场设备[1]。PLC对风机、照明、环境监测设备、车道指示器、交通信号灯、消防水泵进行控制、配电柜温控仪。
1.2隧道控制系统网络构成
隧道的多个区域控制器（PLC）之间通过工业以太网交换机组成环网，每个主PLC配置一台工业以太网交换机，传输介质采用光纤。远端PLC通过以太网光端机接入就近主PLC通过配置的工业以太网交换机传入分中心计算机网络[2]。
1.3通风控制系统
可以在隧道路口、洞中部及距出口180米左右位置处分别设置风速风向及能见度检测器。系统能自动连续采集隧道内CO、VI值及风向、风速值。各检测数据均以电信号的形式上传至区域控制器内的检测数据接收单元，并上传至监控分中心。通风消防、照明控制计算机通过变电所PLC对风机实现控制。
1.4照明控制系统
洞外情报板亮度信息通将检测值传送到照明控制计算机，计算机则做出判断，将控制照明等级的指令传送到区域控制器（PLC），由区域控制器（PLC）向各控制元件发出执行指令。照明等级根据照明系统的设计分级分档（六档）控制。
1.5消防控制系统
隧道变电所PLC控制器，在正常情况下通过水井液位仪实现对水泵的控制；也可利用分中心工作站实现对水泵的远程控制。
1.6交通监控设施
交通监控系统将采集到的各种交通数据传送至监控分中心计算机系统，由交通监控计算机自动管理、控制或人工干预管理和控制车道指示标志、交通信号灯、并与路段监控信息综合后控制可变情报板的显示，从而对隧道内的交通流实施有效控制。
1.6.1洞内可变情报板的布设
在隧道洞内近期各设置1套可变情报板，分中心可以通过控制计算机发布隧道的火灾、事故等交通监控信息，也可以用来发布路段的交通、气象等信息。
1.6.2车道指示标志
在隧道出入口及车行横洞处设置车道指示标志。隧道洞口每车道上方安装绿箭头+红叉双面车道指示标志，横洞处在靠近横洞侧加装一块单面绿色转向箭头标志。
1.6.3交通信号灯
在隧道入口前设置交通信号灯，在隧道上下行线入口前交通信号灯采用红+黄+绿3显面板；若隧道下行线入口前因有回转车道，则采用红+黄+绿+转向4显面板。
1.6.4交通监控设备的数据传输
所有隧道内的交通监控设施：车道指示器、交通信号灯接入就近PLC，通过本地控制网络上传至监控分中心；隧道洞内情报板采用光端机接入就近PLC配置的工业以太网交换机，通过本地控制网络上传至监控分中心；隧道洞口可变情报板、车辆检测器利用以太网接口接入就近PLC配置工业以太网交换机上传分中心。
2隧道监控系统的设计
2.1视频监视系统
2.1.1摄像机布设
在互通区域设置遥控摄像机，对互通区域的交通流、路况以及运行情况进行视频监视。在隧道洞外设置遥控摄像机，对隧道洞口交通流、路况以及运行情况进行视频监视。
2.1.2视频传输
摄像机至分中心（或节点站）视频的传输采用使用节点数字非压缩光端机传输，在视频数量较多的地段设置节点站。
2.2火灾报警系统
（1）火灾报警系统由火灾探测器、火灾报警按钮、火灾报警主机、火灾报警工作站等组成。
（2）火灾报警系统
可在隧道中选用双波长火灾自动报警系统与光纤光栅火灾自动报警系统。
2.3电光标志
在隧道设置电光标志，包括紧急电话、消防设备、人行横洞、车行横洞、紧急停车带、疏散指示6类电光标志。
2.4LED诱导标
在隧道检修道边缘设置LED诱导标。
2.5雾区行车诱导系统系统
在天气恶劣，大雾严重的地区设置LED雾区行车诱导系统。通过在雾区路段双向车道两侧分别安装的LED灯带有规律闪烁诱导车辆在雾区安全通行。
2.6监控中心的数据传输构成图监控中心通过手机各个设备传送的信息并加以整理，可以实时的了解到隧道的运行情况。
3隧道监控系统与隧道安全之间的关系
3.1隧道内、外可变标志与隧道运行安全性
可变标志是指引司机行车的重要因素之一。由于隧道的路线长，隧道内部无法掉头，在加上隧道内部通常包含许多弯道，司机在行车中的视距缩短无法及时的掌握前方的情况[3]。隧道内外可变标志是保障司机安全行车的重要保障，由于司机在行车的过程中存在着众多不确定的情况，因此，在隧道内部设定车辆限速标志、LED灯光等可变标志能够及时的提醒司机在什么路段保持什么样的车速行驶；弯道、道路信息等能够提醒司机前方的地段应保持什么车道行驶等。通过可变标志的指引能够避免隧道内部因为超速、追尾等安全事故的发生，从而提高隧道行车的安全性。
3.2隧道视频监视系统与隧道运行安全性
由于隧道的行程长、路段窄，人工根本无法对隧道进行实时的监控。但是隧道运行中却存在着很多不确定的因素，若是发生行车事故，隧道工作人员根本无法及时的了解具体情况，采取有效措施对解决问题。通过设置视频监控系统，工作人员能够及时的了解隧道内部的行车情况[4]。若在隧道中出现超速、占道行驶、掉头等影响他人安全行车的情况，工作人员能够及时的对该行为进行制止，从而保障其他车辆的行车安全。
3.3隧道灯光与隧道运行安全性
由于高速公路隧道的建设一般会穿过山底或者是直接建于地底，在加上长隧道的路程较长，从而导致隧道空间的光线昏暗，在进入隧道的中心部分后会无法视物。而很多事故的发生都是因为隧道内部光线昏暗，司机在行车过程中无法把握周围的交通状况与路况，因此，隧道中的交通事故远远超出隧道外交通事故发生的概率。在隧道中使用车道通行灯（LS）、车道交通灯（TS），科学使用灯光，司机在行车的过程中便能保持好的状态，若是隧道光线暗淡，会导致司机在行车的产生一定的心理压力，不仅无法保证自身的行车安全，还会对其他车辆造成影响。
3.4隧道电话、火灾报警系统与隧道运行的安全性
由于隧道的行程较长，且大多数路段都是建立在无人区域，其中的部分地方无法使用手机进行通话，因此，在隧道中发生交通事故或者是车子发生故障后人们无法及时的通知外部提供援助[5]。有些司机行车的过程中出现车辆故障或遇到突发情况后手机根本无法收到信号，无法及时与外界取得联系，从而加大了人员安全事故发生的概率，而且还会导致隧道堵塞等问题的发生。另外，在隧道的运行过程中，因车辆相撞而发生火灾的话，火灾报警系统能够在第一时间将事故的地点、情况发送到消防中心，使消防员能够及时的赶往现场实施救援。
4结束语
由于隧道内部行车具有很多不确定的因素，因此在隧道中实现机电一体化的监控技术对隧道内部的行车情况进行监控，能够引导司机行车，减少行车事故，同时能够及时的发现隧道运行中发生的问题，对于隧道运行的安全有着重要的保障。
参考文献
[1]杨小柏.高速公路隧道监控模式和新技术应用研究[J].公路交通技术，2012，12（21）：71~73.
[2]易宏宇.机电一体化安装工程存在的安全问题及应对研究[J].科技致富向导，2015，10（28）：76~79.
[3]张彩英，姚奉娣.现代化矿井中机电一体化技术的应用研究[J].煤炭技术，2011，11（29）：12~13.
[4]方媛，卞奕明，李艳平.机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用[J].煤炭技术，2012，11（27）：34~35.
[5]孙涛.现代化矿井中机电一体化技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2014，10（14）：155~156.
作者：许铭生 单位：福建省高速公路监控中心仙游分中心
