Road Tunnels Manual

You are here

8.3. 通讯和警报系统

        隧道运营人员能与用户之间通讯非常重要,而且这种通讯是要双向性的,在任何的运营状况下都可以正常进行,包括:一般、性能降低和紧急情况。

        一些设备的使用保证了通讯功能的实施(警报也被视为特殊形式的通讯)。他们并非都提供相同的功能,一些设备可以让用户向运营人员传递信息(警报按钮、使用紧急撤离系统时自动的警报系统),另一些设备可以让运营人员向用户传递信息(低频信息广播系统、高声喇叭),只有一种设备可以兼备双向功能-紧急电话。

8.3.1. 紧急电话

        紧急电话能让用户和隧道内事故人员与隧道控制室联系,通过建立口头对话,使用户报告他的具体位置。

        紧急电话安装在隧道内固定间隔的盒子或是不同的紧急站点中。不同的国家对于紧急电话间的距离的设定,都有不同的相关标准规定。

        这种设备的构造很简单,隧道里的紧急电话连接到控制室,使其可以接收来自隧道内的电话。通常这个控制室设在隧道监控中心或是隧道所属的警务室。

8.3.2. 警报按钮

        当隧道发生事故时用户可以向控制-监控中心发出警告,这种按钮在隧道内每隔一段固定距离安装,花费也不会太高。

        一定程度上,这种警报按钮并未广泛采用,因为其功能基本与紧急电话重合,而且无法提供用户和控制室之间的双向对话。

8.3.3. 用户使用紧急设备时的自动警报

        如上文所述,用户能够接触到多种设备仪器,特别是在紧急情况下:可以使用紧急电话,或是紧急按钮。同样他能够获得灭火器,大部分隧道还需要能进入紧急通道。

        当用户在使用紧急救援的设备时,业主有必要尽早获知,以便采取适当的行动。当用户使用安装的紧急电话和紧急按钮时,控制中心会接到警报信息,这并不困难。但是当预警电话安装的末端连通的不是控制室中心,必须建立相关的程序,确保接收的的预警信息马上传输到控制中心。

        可以通过设置数据采集传输监控系统,来监测灭火器和紧急出口的状态,一旦设备和设施被启用,可以立即传输信息到控制中心。

        当在紧急情况下移走灭火器和打开设备门的时候,或者是紧急出口打开和有人经过时,都会将信息传递至监控中心。

8.3.4. 自动灾害探测器

        隧道如果安装了录像监视系统(参见第8.8节),隧道内的图片及影像将会在监控室的屏幕上显示。但是,在几个小时的工作时间,工作人员很难同时关注多个显示器而一直保持注意力不变。

        为了弥补这个不足,运营者正在增加探测事故自动系统。甚至在一些国家,这些设备对于隧道是必不可少的。

        自动灾害探测器的类型和功能

        事故自动探测系统通常是基于录像的图片,摄像机产生的数据流,利用计算机进行分析交通。通常,以下的事故可以用一些计算方法探测:

  • 车辆抛锚
  • 车辆行驶方向错误
  • 速度降低
  • 低速车辆
  • 行人
  • 隧道内杂物或垃圾
  • 烟雾
  • 火焰
  • 进入限制区域

        因为严重的火灾都是发生在交通拥堵后,如车祸后,因此停车警示信息会比其他的温度或烟雾探测设备发出的信号要早。这个较早的信号可以为运营者提供时间,确认火灾的位置、特征,并进行有效的处治措施。这些措施包括选择合适的通风措施,避免运营过程中二次事故的发生,尽快对来车方向的车辆发出预警信息。同时也可以联系紧急救护服务,关闭隧道、信息牌,利用无线电台发出信息、与抛锚车辆直接联系、建议用户离开隧道等。

        烟雾的录像探测系统在第6.3.3节中"现行的方法"的报告2006 05.16.B中有阐述

        基于录像的事故探测系统(AID)能够提供实时交通、流量和速度。他们可以从事故开始即拍摄图片,并与其他诸如监控控制和数据采集(SCADA)等系统互动。基于图像的事故探测系统一般包括摄像头、处理图片的处理系统、将图像传输到显示器的网络协议图像加密与解密器。另外,还需要一个录像管理系统(这个系统由一个或两个冗余的用于提供录像或其他功能的服务器组成),网络设备和通信线。

        自动事故探测系统的设计与安装。

        隧道内自动事故探测系统设计时应考虑以下因素:

  • 所探测事故的类型
  • 探测的精度(事故探测中错误的最小化)
  • 错误警示的最小化
  • 隧道内已有摄像头的定位
  • 隧道的几何特征
  • 养护技术人员可及时接触设备
  • 洞口附近太阳光的漂泊作用
  • 隧道洞口段的阳光光线移动
  • 隧道内车辆通过引起的变化(高大车辆引起的光线闭塞效应)
  • 隧道内灯光的变化(灯光的关闭与打开)
  • 隧道内的反射
  • 隧道内自动事故探测系统集成集成网络协议(IP)录像流时,应该确保网络的带宽足够对已有网络协议(IP)的录像进行检查

        2009年公路中论文“公路隧道中火灾探测系统-国际研究项目中获得的经验”总结到"处理障碍物,大多数监控探测器领域的厂商们推荐使用两台探测器从不同的角度覆盖同一片区域,例如从隧道内两个方向"。出于冗余用途可能要求安装多台摄像机,例如在摄像机失效的情况下。最具典型的是,监控的摄像区域需要重叠设计,这样任何一台摄像机失效时能够通过相邻摄像机的影像来补偿。

        第4章的2.1节“交通事故探测设备”的技术报告05.15.B 2004 中建议,如果采用自动事故探测,摄像头的位置间距可以为30~150m。

        自动事故探测系统的性能很大程度依赖于使用前成功的安装和校正工作,经验表明,使用前的安装和校正的相关工作可能需要几个月的时间。

8.3.5. 烟雾探测:烟雾探测的目的

        烟雾探测器是由传感器、警示触发器、传输导线、评估单元组成等组成的封闭控制的集成体,将上述原件或单元的集成称为的火灾警示系统。

        隧道内的烟雾警示系统设计的主要目的是,在发生火灾时尽快探测到烟雾,并及时无误的启动救援设备和程序,这些主要的目的包括:

  • 在最早的阶段通知隧道用户,使他们可以组织起来发挥自救和组织紧急救援;
  • 将所有的火灾参数尽可能的传给隧道运营成员,使他们能够根据紧急救援程序(即所谓的火灾模式),改变目前正在运营设备(交通控制和通风系统)的技术参数,并能够通知救援服务队、医疗服务队、消防队、警察等;
  • 准确定位火灾或事故的位置,为救援车主等紧急救援服务指定位置。

        a.火灾探测的原则

        通常火灾探测的基本原则是基于火灾场景探测到的特征参数来进行的,譬如热、烟雾、辐射及产生的特别化学物质。根据以上所述,火灾探测传感器可以分类为:

  • 热探测器:热探测器的材料对热能的非常敏感,也就是说传感器对温度的升高很敏感。譬如传感器测量到的温度与参考温度的差别,或温升率的变化,如玻璃纤维线的光传播特性是温度的函数,装在线圈里的传感线等。
  • 火焰探测器是基于他们对红外或紫外线波谱的敏感性制成的。
  • 烟雾探测传感器是基于红外光柱穿过CO、CO2电离的区域的熄灭特征。
  • 由不同类型传感器组成的综合传感器。

        以上不同类型的传感器各有制定的应用领域,这些应用领域与其相应时间、稳健性和可靠性等是相关的。

        最近图像自动事故探测系统在火灾中表明其探测效率非常高、速度特别快,实际上,一旦系统发现事故、物体或车辆与正常交通情况下数据流不同,摄像头自动转向事故场景,这样可以让运营技术人员在火灾早期阶段就发现。

        烟雾探测系统在第6.3节"火灾探测"技术报告2006.05.16.B中有介绍。

         b.火灾探测系统的要求

        总体来讲,隧道内火灾探测器需要适应以下的环境条件:空气速度高达10m/s、由发动机尾气、路面与轮胎摩擦产生的灰尘、长时间或短时间不定浓度的污染物(一氧化碳、二氧化碳、氮化物和碳水化合物)、密度变化的前车灯、发动机尾气中的热烈和油气、电磁感应、不同类型的车辆交通(小车、小火车、重货车、集装箱车辆或巴士),所有的这些都会导致隧道断面不同程度的堵塞。

        应该非常重视的是,这些设备应该具有高度的失效保护操作功能和尽量准确的定位火灾的位置。且最好这些设备应具备一定的智能功能,以防止发生误报预警现象。因为误报现象可能需要花费高昂的费用进行纠正,最可怕的是,误报可能导致业主会漠视后继的警报。

        另外,烟雾探测和警报系统必须有合理的安装费用、较低的运营和合理的养护费用,参见第6.3节"火灾探测"技术报告2006.05.16.B

        c.由规范和标准确定的参数

        下面的这些参数是一些国家或国际规范对火灾自动探测的要求参数:最长火灾探测及火场定位时间、最小火灾探测规模、允许的探测方法、火灾警报集合点、隧道自动火灾预警系统应该安装的细节(例如隧道长度、机械通风、无人监视隧道、交通流量大的短隧道)。

        在技术报告2006 05.16.B的第10节“附录”中列出了规范中要求的火灾探测设备的一系列参数。

        d.当前应用的烟雾探测器

        火灾探测器的效率主要依靠设备的类型(温度型、光柱熄灭型、离子化性),同时也与设备使用的方式有关,其中包括传感器的类型、数量及隧道需要监视的灵敏性水平。

        事故自动探测系统,包括了图像分析、闭路电视观察、譬如灭火器及紧急电话等当取下时能提供预警信息的设备,都是很好的预警工具。

        许多探测器是基于热量和温升率进行预报的,当相关参数设定后,这种类型的系统很少产生误报,但是反应的速度较慢;而基于烟雾的模糊效应制造的探测器的探测速度很快,但是会产生更多的误报:因为洞内的柴油机尾气同样影响视线,参见技术报告1999 05.05.B的第6.3.1节“火灾探测”

        2009年路线/公路中论文“公路隧道中火灾探测系统-国际研究项目中获得的经验”涉及到隧道内的烟火探测系统,包括直接探测热量、烟雾的可视特征、同过录像的图像探测、探测空气样品的热量和烟雾等系统,综合考虑总体性能、误报现象、养护与火灾探测、反映时间、准确定位和监视火灾环境方面性能,空气样本系统均有较好表现。该文中提供的信息可以用来为隧道防火系统做出合适的选择。

8.3.6. 利用(FM)收音机的运营和紧急救援服务频道广播传输

        隧道是封闭的区域,无法传播洞外的无线电波,如果需要重建电波的传播,就需要新安装设备,根据需要的频率进行传输。以下几种服务可以用于传输:

  • 救援服务(消防、警察等)
  • 营运人员(巡查、养护人员、计程车和公交车司机)
  • 公众无线电台
  • 公众数字广播
  • 手机

        无线电的频率非常多,但是并非所有的频率都得到了应用,原因是费用的原因,而不是可行性。总所周知的规则,紧急救援、公众的频率调制(FM)或数字公众广播(SAB)频率和运营者的频率都是可以找到。

        使用一个或多个频率进行无线电传播时,应先安装预先录制好的信息的设备。需要时,无线电广播将被打断,隧道内的提示信息将播放,提示用户注意,告诉他们需要他们按照运营人员提示的步骤进行操作。

        隧道内的无线电传输设备的安装包括以下内容:

  • 天线;
  • 发送接收单元,可以允许外界信息传输到隧道洞内技术室,这部分设备需要保持冷却;
  • 发送接收单元,可以允许隧道洞内传输信息到外界(不是用于公众广播,而是用于紧急救援等);
  • 隧道内的无线电单元(无线电线或天线)。

8.3.7. 扬声器

        能直接能够通知用户信息并让他们按照制定的方式进行行动的设备并不多。为了解决这个问题,一些隧道内安装了扬声器。实际上,按照扬声器的使用方式,他们可以起到不同的作用,以下几点值得特别指出:

  • 隧道内应该按照固定距离安装扬声器:可以给隧道内停在的车辆车主提供信息或发出命令;
  • 隧道内应该按照固定距离安装可以发出危险信号的扬声器(警报器);
  • 隧道内紧急通道附近应该安装扬声器(或声音指示标志),以便人员找到出口位置。

        但是,这些设备并未在目前得到广泛的应用,应该通过对设备应用的场合进行研究,确定他们是否适合被安装在制定的隧道中(交通流量特别大、隧道长度特别长等情况)。

Reference sources

No reference sources found.