摘要：針對(duì)秦嶺終南山特長公路隧道提出了一整套控制方案，并以模型的形式模擬演示實(shí)現(xiàn)，為國內(nèi)公路行業(yè)公司全面承建和實(shí)施這樣特長隧道的控制系統(tǒng)提供理論和實(shí)驗(yàn)上的有利支持。 關(guān)鍵詞：特長隧道，混合式前饋模糊控制，B/S模式，隧道模型 一、項(xiàng)目背景 “第七屆國際公路水運(yùn)交通技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)”于九月一日在北京農(nóng)業(yè)展覽館隆重舉行，我公司與重慶交通科研設(shè)計(jì)院共同研制了秦嶺終南山特長公路隧道模型，在會(huì)上展示了基于國內(nèi)最先進(jìn)隧道控制算法的“秦嶺終南山特長公路隧道控制系統(tǒng)模型”。交通部張春賢部長在參觀模型展臺(tái)時(shí)，詳細(xì)詢問了秦嶺終南山特長公路隧道的建設(shè)和科研情況，在聽取了課題組研究人員對(duì)隧道監(jiān)控、防災(zāi)管理等方面解決方案的詳細(xì)介紹后，給予了從分肯定和高度評(píng)價(jià)。展覽會(huì)上來自全國各地的交通行業(yè)專家和領(lǐng)導(dǎo)，都對(duì)隧道控制領(lǐng)域取得的成就表示稱贊。 模型圖片 圖1 秦嶺終南山特長公路隧道控制系統(tǒng)模型 二、系統(tǒng)硬件配置 系統(tǒng)選用施耐德電氣Modicon TSX Premium 203系列PLC系統(tǒng)。模型長2米，以9000:1的比例模擬實(shí)際的特長隧道和各種設(shè)備，CO/VI檢測(cè)模擬器，車檢器的模擬器，光強(qiáng)監(jiān)測(cè)器模擬器，火災(zāi)報(bào)警模擬器，模擬風(fēng)機(jī)，模擬照明燈，模擬交通指示器、車道指示器，模擬情報(bào)板。 模型在模擬監(jiān)控中心設(shè)工程師站監(jiān)控計(jì)算機(jī)，工程師站監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件采用力控公司的組態(tài)軟件，模擬隧道選用兩套Modicon TSX Premium 203,現(xiàn)場(chǎng)PLC由監(jiān)控中心工程師站監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)采用基于開放式工業(yè)以太網(wǎng)，大大提高了通信的速度和穩(wěn)定性。 三、系統(tǒng)功能設(shè)置 隧道控制系統(tǒng)分為3個(gè)主要系統(tǒng)：通風(fēng)系統(tǒng)，照明系統(tǒng)和交通系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)均設(shè)置可獨(dú)立運(yùn)行的監(jiān)控畫面。監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)控功能都是在力控組態(tài)軟件平臺(tái)上開發(fā)的。 1． 設(shè)備運(yùn)行界面 在隧道設(shè)備運(yùn)行界面中，監(jiān)控系統(tǒng)整體概念清晰，設(shè)備工況狀態(tài)信息全面，對(duì)于單個(gè)設(shè)備來說，具有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示，同時(shí)能獨(dú)立設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)置了通風(fēng)、照明和交通監(jiān)控界面。 設(shè)備運(yùn)行 圖2 設(shè)備運(yùn)行界面 2． 設(shè)備控制界面 設(shè)備控制界面中可以以輸入方式控制所有設(shè)備的狀態(tài)，界面均有明確的中文提示。 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了手自動(dòng)切換按鈕，上下行線交通模式選擇，通風(fēng)模式選擇，照明控制和情報(bào)板顯示控制。 為方便靈活地對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行控制，主要工藝流程設(shè)備的運(yùn)行采用多種控制方式： a)全自動(dòng)控制：監(jiān)控系統(tǒng)按照預(yù)定的程序，執(zhí)行三大系統(tǒng)的自動(dòng)連鎖控制，實(shí)現(xiàn)隧道相關(guān)設(shè)備交通量的按流程混合式前饋模糊控制； b)集中控制：用工程師站監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出設(shè)備運(yùn)行、停止命令，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備的按流程運(yùn)行、停止控制； c)火災(zāi)時(shí)控制：當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)滅火和交通、人員疏導(dǎo)控制。 設(shè)備控制 圖3 設(shè)備控制界面 3． 系統(tǒng)工藝參數(shù)設(shè)定和顯示界面 系統(tǒng)情報(bào)板的顯示設(shè)定和顯示 ；光強(qiáng)度檢測(cè)，一氧化碳，能見度，風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)的分級(jí)的設(shè)定和顯示；車輛檢測(cè)器如交通量、車速、車道占有率等參數(shù)的顯示；限速標(biāo)志的設(shè)定和顯示。 設(shè)備參數(shù) 圖4 設(shè)備參數(shù)顯示設(shè)定界面 4． 趨勢(shì)圖 CO/VI,光強(qiáng)，車流量，車速，車道占有率等參數(shù)的趨勢(shì)圖。 5． 報(bào)警畫面 手、自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警，車檢器判斷擁堵，CO/VI超標(biāo)等報(bào)警的提示和紀(jì)錄。 6． 歷史報(bào)表 對(duì)隧道運(yùn)行的各種參數(shù)記入歷史數(shù)據(jù)庫，并在需要時(shí)打印報(bào)表。 7． 用戶管理 根據(jù)需要，設(shè)定多級(jí)用戶管理，以利于不同管理級(jí)的實(shí)際應(yīng)用。 設(shè)備管理 圖5 設(shè)備用戶管理界面 四、系統(tǒng)操作 現(xiàn)場(chǎng)PLC和監(jiān)控操作站都設(shè)置了自啟動(dòng)功能，上電開機(jī)后PLC就能自動(dòng)初始化運(yùn)行，工程師站監(jiān)控計(jì)算機(jī)能自動(dòng)進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)，操作員只需根據(jù)屏幕提示進(jìn)行操作即可。 五、隧道模型控制與實(shí)際隧道控制的聯(lián)系 隧道模型雖然不能完全模擬實(shí)際隧道的全部情況，但對(duì)于秦嶺終南山這樣的公路特長隧道，國內(nèi)尚沒有實(shí)際的控制經(jīng)驗(yàn)，國際上也僅有為數(shù)不多的幾條，因此，搭建這樣的模型，對(duì)隧道的控制方式作一些模擬控制和研究，尤其是象前饋模糊控制等國際、國內(nèi)的先進(jìn)控制算法獲得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有非常積極的作用。 六、隧道模型的意義 重慶交通科研設(shè)計(jì)院隧道工程室于2001年承擔(dān)了交通部“秦嶺終南山特長隧道綜合監(jiān)控技術(shù)”研究課題，通過課題組三年多的艱苦研究，結(jié)合北京云星宇交通工程有限公司在國內(nèi)實(shí)際隧道項(xiàng)目上的豐富經(jīng)驗(yàn)，解決了特長隧道控制網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)控制方案、照明控制方案、交通防災(zāi)組織等方面的技術(shù)難題，提出了隧道控制網(wǎng)絡(luò)基于開放式工業(yè)以太網(wǎng)，采用混合型前饋式模糊通風(fēng)控制法進(jìn)行隧道通風(fēng)控制，采用照明調(diào)光控制法進(jìn)行無級(jí)照明控制，提出并開發(fā)了基于Intranet/Internet的B/S模式的公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了隧道管控一體化，領(lǐng)導(dǎo)了我國公路隧道控制領(lǐng)域的發(fā)展方向，為國內(nèi)公路行業(yè)公司全面承建和實(shí)施這樣特長隧道提供理論和實(shí)驗(yàn)上的有利支持。 Design and Realization of Control System on Model about QinLing ZhongNanShan Spuer Long Tunnels ZHANG Li-bing, ZHAO Yong-zhong, LIU Hai-yan (Beijing YunXingYun Traffic Engineering Co.Ltd Beijing 100054) Abstract: To the super long expressway tunnels of QinLing ZhongNanShan, this paper put forward a total control system and realize and display on a model. It provide theory and trial data for domestic company of highway, which will can build the control’s system of the super long expressway tunnels. Key words: super long tunnel, mixed feed forward and fuzzy control, B/S mode, tunnel model 張利兵（1972—），男，漢族，山西晉城人，北京科技大學(xué)畢業(yè)碩士研究生，北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部工作，從事交通行業(yè)隧道系統(tǒng)控制研究和實(shí)現(xiàn)，，工作電話：010-60246342-29，通訊地址：北京市宣武區(qū)建功西里2號(hào)樓天緣公寓B座1110室產(chǎn)品開發(fā)部，郵編：100054，電子郵件：zhlbing@sohu.com, ；趙永忠（1968—），男，漢族，新疆阿克蘇人，博士研究生，從事交通行業(yè)隧道系統(tǒng)控制研究和實(shí)現(xiàn)。 劉海燕，北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部