智能监控技术在浏阳河公路隧道中的应用

收稿日期223
作者简介汪维斌(—),男,3年毕业于上海铁道学院计算机软件专业,工程师。

文章编号:167227479(2010)022*******
智能监控技术在浏阳河公路隧道中的应用
汪维斌
(中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉　430063)
Appli ca ti on of I n telli gen tM on itor i ng Techn i que i n
L i uyanghe H i ghway Tunnel
W ang Wei bin
摘　要　应用智能监控技术监视和控制整座隧道的交通运行情况,及时发现由车辆故障、交通事故等引起的各种交通异常情况,实时作出控制和确定实施方案,使损失降到最低。

采用三级网络结构,对隧道智能监控的系统集成化、功能集成化、信息集成化进行研究,并运用综合检测手段、各种先进的控制算法及处理设施,提高公路隧道内环境、交通参数检测的准确率,协调管理及控制各个子系统的协同动作,保证隧道运营安全;利用现场实时数据与历史经验知识相结合,借助专家系统实现控制预案的自动生成,以提高隧道监控系统的智能化水平。

关键词　公路隧道　智能监控　实时控制　实施方案
中图分类号:U45912 文献标识码:B
1　工程概况
新河三角洲位于长沙市主城区北部,南起319国道,北至浏阳河,西临湘江,东到芙蓉北路;目前现状是
典型的三类工业区,区内基础设施、公益设施滞后。

长沙市已将新河三角洲的开发列入城市发展规划的重中之重。

新河三角洲的总体景观规划,将与湘江风光带、浏阳河风光带统一考虑,同时在城市格局的建设上充分协调与老城区的关系,形成周边软质绿化空间、内部硬质城市空间的总体风貌。

湘江大道由南至北穿过湘江二桥后,向右拐进新河三角洲再转向浏阳河下游,沿规划路在横三路口前后下潜,设左偏曲线,以对地面整体规划及景观影响最小的隧道形式下穿浏阳河,浏阳河公路隧道全长114km 。

根据《公路隧道交通工程设计规范》(JTG /T D71—2004),公路隧道交通工程分级根据隧道长度和隧道交通量两个因素划分为A 、B 、C 、D 四级。

确定其交通工程分级为A 级。

2　设计原则
隧道正常运营,提高车辆通过能力。

隧道控制中心实行统一监控,集中管理,达到疏导交通、防火的功能。

通过交通监控、闭路电视监控、环境监控等子系统,完成在控制中心内的智能监控、状态显示、操作、维护、监视、通信及资源共享等诸多功能。

各分系统界面清楚,保持相对独立,且自检和自诊断功能,以便及时准确的发现异常和故障,并能迅速的排除故障。

3　智能监控系统设计目标和方法311　监控系统的主要目标
监控系统的主要目标是监视和控制整座隧道的交通运行情况,及时发现由车辆故障、交通事故等引起的各种交通异常情况,实时做出控制和确定实施方案。

312　监控系统的构成及要求
(1)监控中心计算机系统
隧道的监控中心计算机系统是整个隧道机电控制的核心部分,负责收集各个子系统的数据,经过模拟计算得出相应的控制方案,并将控制命令分别发送给相应的控制模块交通控制、通风控制、照明控制、火灾报
:2010020:1971199:
警、闭路电视、数据管理等。

控制中心设背投式显示屏,显示隧道的运行情况和各相关设备的工况,并能通
过监控计算机信息分析软件,进行隧道全部或局部路
况、设备状况的详细图形显示,并进行数据管理和系统管理。

图1
为系统的拓扑关系。

图1　系统的拓扑关系
中心控制系统由控制中心网络服务器(含磁盘阵
列)、系统主机、系统副机、综合控制台计算机、模拟屏、投影显示屏、火灾报警控制屏、网络集线器、网卡、以太网交换机、电源系统(含UPS )等组成。

系统主副机实时收集各区域控制机的信息,并加以储存、统计、显示各设备的工作状况,当某一功能控制机发生故障时,将自动或人工转换代替功能控制机工作,系统主副机采用双机热备进行切换。

系统采用三级网络结构,上层采用基于W indow s 2NT 平台信息层上的交换式快速以太网结构,由服务器及各分系统的主控计算机组成,实现各分系统之间的通讯联络及数据共享。

第二层主要基于双环光网(Contr ol net )之上的控制层,与下设的交通区域控制器(ACU )等进行联网。

第三层结构中除常规的分散数据采集外,还包括基于总线式的现场设备网,实现数据式监测、控制功能,由此形成一个集散型三层网络的实时监控系统。

控制台由交通监控席、设备监控席、火灾报警席和电视监控、调度、广播操作席和紧急电话操作席等五个独立控制部分组成的主控台,按中控室建筑要求进行设计,采用单座席低台式,尺寸为(长)×(宽)×6(高)。

模拟屏正面由四部分组成,上下两部分为台监
视器,采用组合式监视器机架方式,相应于上、下行隧道的电视监视器,分别安装于显示屏的上、下方,图像显示顺序与行车方向一致,与隧道内及洞口24台摄像机对应,显示隧道中的监视摄像机的信息。

中部为模拟图形显示,显示隧道中紧急电话、信号机、传感器等的位置及状况,右端为彩色背投。

背投影仪为多晶硅LC D ,亮度输出大于600ANS I ,分辨率为1024×768。

为保证电源质量和不间断性,控制中心电源设备室设置一台连续供电60m in 的UPS 。

U PS 及交流电源自切柜均受设备监控系统集中管理。

在电源自切配电柜近端和里端设置三级保护设备,在可变情报板电源端设置第二级保护,在计算机网络重要设备端根据需要设置数据线防雷保护设置。

中控室采用工作和保护二种接地方式。

工作接地以建筑物的结构作接地体,是将弱电设备的直流电源需要接地的一极引至该接地体。

保护接地是以供电系统的PE 线作为接地体,将弱电设备的机架,机壳、隧道内不带电设备的金属外壳,隧道电缆及桥架,室内电缆和配线的金属护套和屏蔽层引至该接地体。

(2)交通监控子系统
交通监控子系统的核心是交通控制处理机,负责管理交通监控机、照明控制柜、通风控制柜。

交通监控机、照明控制柜、通风控制柜均采用智能化的控制,根
:12000mm 1000mm 00mm 24
据上级指令实施自动监控。

交通监控机负责对场外区域控制器、车辆标志、交通信号灯、可变情报板、车辆检测等设备进行控制。

控制中心分别设照明控制柜、通风控制柜接口。

室外设备设置情况如下。

区域控制器:是由核心控制模块、输入输出模块、网关、数据集线器、外机箱和电源等部分组成,通过现场Contr ol Net双环光网互联组成一个整体。

负责对现场交通信号灯、车道控制标志、车辆检测器、可变情报板等设备进行管理。

其功能是:收集本地控制区域内的各检测设备的信息;对收集信息进行预处理后储存在存储单元中,并通过网络上报给远端的监控主机;接收主机下发的控制策略并按照预定的控制策略对本地的场外设备进行监视和控制。

它具有RS232串行接口和10M/100M自适应以太网接口,软件支持TCP/ I P、TFTP、U D P、FTP等多种协议。

本系统采用三组区域控制器,分别设置在右线隧道左侧,里程位置分别为:K0+790、K1+158、K1+490处。

每组区域控制器通过网关上提供的16路开关输入、16路继电器控制输出、8路模拟量输入和2路串口,采集和控制交通信号灯、车道控制标志、车辆检测器、可变情报板、CO、V I、射流风机等单元,并将信息通过集线器上传到中心控制室。

为了保证传输安全可靠,在隧道内采用光纤冗余环网与集线器连接,用以太网对数据进行交换。

车道控制标志:为“╳”、“↓”可变显示,按车道设置,为满足反向行驶的要求,采用双面显示。

车道控制标志的显示状况由控制中心通过区域控制器来控制。

环型线圈检测器:在隧道的每个车道各设置相应的环型线圈检测器,用来检测车速、车流量及车辆堵塞情况,使监控中心值班人员随时掌握洞内运营情况。

可变情报板:在隧道上、下行洞口前,向洞外方向各设1面可变情报板,由红色特超高亮度发光二极管组成。

情报板显示的内容有:“隧道火警禁止通行”、“保持车距谨慎驾驶”等。

情报板通过R S2232接口加调制解调器接入区域控制器由控制中心控制。

(3)安全监视子系统
安全监视子系统通过网络交换机进行信息采集,它负责紧急电话主机、闭路电视控制器等信息交换。

电视监视监控由中央控制室内的电视监视屏、控制台(含控制设备)、录象设备、光端机,以及现场的洞内外摄像机、光发送器、信号传输光缆等设备组成。

根据摄像机的监视范围,在两条隧道内分别安装台低照度黑白一体化D摄像机;隧道南、北洞口各安装1台彩色一体化CC D摄像机,其上配有变焦镜头,并加装全天候室外防护罩,摄像机电源均引自本地交流电源。

监视系统设备机柜(视频切换矩阵、视频分配器、多画面分割器、多路图像光端机、维护管理终端、录像设备、电源、接口等)设于隧道中央控制室内。

紧急电话采用全双工方式通话,当电话分机呼叫时,操作台具有声光报警功能,自动显示呼叫紧急分机位置,主机内微处理器将紧急电话呼叫信号传至以下两处。

模拟显示屏:使地图板系统能同步显示呼叫分机位置。

闭路电视监控系统:控制计算机将切换呼叫地区的图像至大屏幕投影屏,并使录像机从时滞工作方式自动转为录像工作方式。

整个呼叫过程能自动录音、记录及打印。

各值班室的调度电话均以两位编号自动呼叫,紧急电话具有特定编号,当按下紧急电话的按钮时,用户就向监控中心发出呼叫信息,话机有等待信号或提示音。

紧急电话机设备的变动、增减可通过人机命令简单操作实现。

隧道内紧急电话分机在隧道沿行车方向右侧壁设置,上、下行隧道共设16台。

隧道南、北隧道口共设置4台隧道外紧急电话分机。

在中控室内设自动拨号室内调度分机共8台。

有线广播由信源、广播控制操作台、设备机柜、功率放大器、负载扬声器、广播电缆组成。

广播控制操作台由播音控制台、通信接口装置、状态显示装置、数字录音设备等组成。

设备机柜含各种控制设备、功率放大器、实时录音装置、电源、接口等,设于控制中心的设备间内。

广播控制操作台由播音控制台、通信接口装置、状态显示装置、数字录音设备等组成。

广播系统沿上、下行隧道壁每100m设一组扬声器,每组扬声器为两个号筒式扬声器,沿隧道壁背靠背式安装,每个扬声器功率为15W。

控制中心划为一个音区,采用吸顶扬声器和挂壁式音箱进行广播。

(4)环境监控子系统
环境监控子系统是通过隧道内区域控制器检测隧道中一氧化碳、能见度、风速等实际参数,为控制隧道内有害气体含量和烟雾浓度提供信息。

同时还监测隧道洞口内外亮度的反差,为照明控制提供依据。

313　监控系统的主要功能和控制方式
()交通控制
系统能连续检测隧道入口、中部、出口的交通数据,并按日、周、月打印报表。

系统能按照隧道的交通
11CC
1
状况、事故、火灾的防护要求,自动或手动控制交通信号灯,以及车道指示器的显示。

系统能按照隧道的交通状况、事故、火灾的情况,自动或手动控制可变情报板,以显示预定信息,或手动控制显示随机置入信息。

(2)通风控制根据隧道内C O 、V I 、T W 检测器的检测数据(一氧化碳、能见度、风速),以及隧道内是否发生火灾等情况来控制风机的开闭。

(3)照明控制方式
照明控制系统根据隧道口的照度计测出的洞口内外部光线强弱,控制隧道内照明灯组的开闭情况,以调节洞内的光强,保持洞内外较小的光强反差。

(4)闭路电视
闭路电视系统用于隧道的交通控制和监视。

通过监视器可监视隧道的全路段,中心计算机根据报警信息,紧急电话摘机报警自动切换主监视器至模拟屏上相应位置摄像机图像,并发出声光报警,时滞转为正常录像状态。

(5)紧急电话及有线广播
当隧道内发生紧急情况如:车祸、火灾等,司机可拨打紧急电话向控制中心报警。

系统向中心计算机提供摘机电话的位置,自动切换相应区段的电视摄像机,供值班员确认现场信息,并通过有线广播指挥抢险。

4　结束语
自隧道正式运营以来,通过实时监控整座隧道的交通运行情况,系统的各个子系统实现智能联动,数据实时进行共享,实时作出控制和确定实施方案,及时处理多起交通事故,把人员伤亡和财产损失降到最低。

参考文献
[1]　JTJ /T D71—2004　公路隧道交通工程设计规范[S][2]　JTGF60—2009　公路隧道施工技术规范[S][3]　JTG B 01—2003　公路工程技术标准[S]
[4]　JTG D81—2006　公路交通安全设施设计规范[S][5]　G B 56—　火灾自动报警系统设计规范[S ][6]　G B T353—　数据通信基本型控制规范[S][]　G B 56—　道路交通标志标线[S ]
收稿日期:2010201215
作者简介:石城林(1977—),男,2003年毕业于武汉理工大学结构工程专业,工程师。

文章编号:167227479(2010)022*******
新建武汉火车站钢结构柱插入式柱脚节点的计算分析
石城林
(中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉　430063)
Ana lysis on Ca lcul a ti on of Plug 2i n Noda l Po i n ts i n Steel
Str uctur e Column a t Newly Bu iltW uhan Ra ilway Sta ti on
Shi Chenglin
摘　要　关于插入式柱脚,目前《高层民用建筑钢结构技术规程》对于大截面柱要求柱脚插入深度不小于3倍柱截面高度,且承台混凝土传递柱脚弯矩时按塑性理论进行计算。

结合新建武汉站插入式柱脚,按2倍柱截面高度的插入深度,结合弹性理论进行分析,计算出承台混凝土的抗压强度和抗剪强度,并将计算结果与按《高层民用建筑钢结构技术规程》计算的结果进行比较,得出较为合理的计算方法和计算结论。

关键词　插入式柱脚　插入深度　钢结构　塑性理论　弹性理论　计算分析
中图分类号:T U973+113 文献标识码:B
目前钢结构柱脚的形式通常有三种,即:外露式、
插入式和外包式。

对于仅传递垂直荷载的铰接柱脚(如门式刚架结构),一般采用外露式柱脚;对于高层
01198/4947781999。