公 ８Ｏ Ｈｉｇｈｗａｙｓ 第４期 ２Ｏ１３年７月 公路长隧道机电设施交通控制策略研究 吕峰 （山西省交通规划勘察设计院，山西太原０３００１２） 摘要：要保障公路隧道安全畅通，需要根据隧道的交通流、运营状态，对隧道机电设施动态地 采取不同的控制与诱导方式，制定合理的交通控制策略，引导车辆以最佳方式驶离隧道。文中介 绍了公路隧道交通控制系统及其相关机电设施，举例说明了高速公路长隧道在正常、拥挤、事故状 态下的控制方式，总结了公路长隧道在各种交通状况下的控制策略。 关键词：公路交通；隧道；交通控制；机电设施 中图分类号：Ｕ４９１．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１３）０４－－００８０－－０４ 路＆ Ａ 因隧道结构封闭、光线较暗、环境较恶劣，随着 公路长隧道、特长隧道的增多，在不同的交通状态 下，保证车辆的安全行驶，达到减少事故、充分有效 地使用隧道成为一个难题。而利用隧道机电设施制 定合理的交通控制策略，可以更好地解决这些问题， 集到的实时信息通过通信线路传递给控制室计 算机系统。 交通控制策略是通过对检测到的信息的分析， 判断交通拥挤、交通阻塞等异常状况及其发生地点 与娜 ． 和时间，并结合交通机电设施传来的有关信息或指 示，按照选定的方案和控制指令，对车道指示器、交 通信号灯、可变限速标志和可变信息标志等机电设 施进行控制。合理的交通控制策略可以协助疏导交 通、给司机提供信息，保证道路安全畅通。如在隧道 汽 Ａ 提高公路隧道的通行能力。 运 ．Ｉ公路隧道交通控制系统总体分析 控制的前提是“检测”，通过隧道内、洞口设置的 Ｃ 加 车辆检测器及监控摄像机等检测设施和道路巡查人 员，对隧道内的过往车辆进行不问断的检测，并将采 正常运营及事故、火灾等特殊情况时，调整可变限速 标志的最高限值、改变可变信息板的内容、控制车道 青岛：青岛理工大学，２０１０． 参考文献： ［１］鲁相林，楼晓昱，许佳．交通微观仿真软件ＶＩＳＳＩＭ在 交叉口优化中的应用［Ｊ］．中外公路，２００７，２７（５）． ［１Ｏ］李林，徐建闽，黄思博，等．ＶＩＳＳＩＭ在信号交叉口优 化中的应用［Ｊ］．现代交通技术，２００９（５）． ［１１］刘泽．环形交叉口相位重叠控制法研究［Ｄ］．哈尔滨： 哈尔滨工业大学，２０１０． ［２］孙超，徐建闽．基于ＶＩＳＳＩＭ的城市交叉口改善优化研 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控制室控制台等组成。 一行车道 一超车道悃 悃 超车道 行车道 车道指示器 目交通信号灯 ⑧可变限速标志 可变信息标志 田横洞指示标志 图１ 隧道交通机电设施布设示意图 行横洞１～５个。为分析车辆指挥诱导途径，以车行 交通流量出现周期性高峰期（通常为节假日），超过 横洞为界将隧道上行线和下行线各分成５个区域， 共Ａ～Ｊ １Ｏ个区域。隧道内布设有车道指示器、交 隧道的设计通行能力所引起的拥挤状态。偶发性拥 挤主要是指由于隧道内行驶车辆抛锚、货物掉落及 隧道下游交通拥挤的反向波蔓延到隧道内的交通流 所引起的拥挤状态。 通信号灯、横洞指示标志、可变信息标志、可变限速 标志等交通机电设施。 ２．１正常运营状况 通过隧道内外分布的车辆检测器对交通量、平 均车速、占有率、车头距等参数进行检测，结合洞内 监视摄像机判断隧道是否发生交通堵塞、交通拥挤 控制策略：在隧道正常运营的情况下，交通控制 方案根据常态、施工、维修、检测等的实际需要和交 通量的不同考虑，对隧道左、右洞的两个车道采取正 常开发、某一车道关闭或反向、某一单洞双向行车等 控制方案。 及其状况和程度；通过ＣＯ／ＶＩ检测确定洞内ＣＯ含 量是否超限等，并根据判断结果把交通拥挤分为两 个层次，分别提出相应的诱导策略。 （１）隧道在高峰期交通量超过隧道的设计通行 能力或发生轻微事故导致某段车流受阻，发生短时 为保证隧道车流平滑顺畅地运行，入口交通信 号灯显示为绿色，表示车辆可进入隧道；车道指示标 志全部显示为绿色“十”，表示各车道正常，不得反向 行驶；横洞指示标志不显示；可变限速标志显示相应 限速值；可变信息标志发布一些实时路况信息。 ２．２拥挤状态 间偶发性交通拥堵而产生有规律的非事故性拥挤。 其控制策略：车道指示灯不发生变化，仍然使车辆正 常通行；将可变信息板显示为“前方拥挤，请减速慢 行”，以引起驾驶员的注意；通过可变限速标志将车 速在合理范围内，待事故解决后再恢复正常限 速。同时以ＣＯ／ＶＩ检测值为依据控制开启相应位 隧道拥挤根据原因的不同可以分为两种类型， 即周期性拥挤和偶发性拥挤。周期性拥挤是指由于 ８２ 置及相应数量的风机。 （２）洞内堵塞严重或下游道路出现交通事故， 逆向波传递到洞内交通流，导致隧道内车流量过大。 此时风机全部开启持续时间已超过１５ ｍｉｎ，洞内 ＣＯ检测器检测ＣＯ浓度值仍达到３００ ｐｐｍ。其控 制策略：首先考虑关闭一条行车道，驶入交通 量，减少洞内废气的排放积累。经过充分通风换气， 使有害气体降到正常指标后再开放双车道。若有害 气体浓度仍然很高，则考虑关闭整个隧道单洞，对隧 道内受阻车辆进行横洞诱导处理。为了避免车辆通 过横洞时与另一隧道行驶的车辆发生冲突，在疏散 前暂时关闭另一隧道的超车道。待洞内车辆疏导完 毕，将另一隧洞改为双向行驶，在洞外可变信息板显 示分流行车路线，并通过可变限速标志显示合理的 速度。 ２．３事故状态 隧道内事故主要包括车辆碰撞、火灾等。事故 状态就阻塞车道数目而言，包括阻塞单个车道和阻 塞双车道；就同一时段内发生异常的数量而言，可以 分为单点异常和多点异常。根据事故发生位置和数 量的不同，其诱导方案也有很大区别，下面根据同一 时段内发生异常的数量，针对不同的异常发生位置 和阻塞车道数量提出相应的控制策略。 ２．３．１单点事故 （１）异常状况堵塞单个车道。其控制策略：单 点事故阻塞单个车道时，诱导只需通过车道指示器 关闭事故点上游车道，一般无需开启车行横洞，也无 需关闭单洞。洞内外可变信息板显示事故状态，引 起通行车辆注意，并通过可变限速标志进行限速，使 阻塞区车辆换道绕行通过阻塞区，待事故解决完毕， 恢复通行。 （２）异常状况阻塞双车道。其控制策略包括及 时策略和长时控制策略。１）及时控制策略的关键 是通过车道指示器、横洞指示标志快速引导洞内事 故阻塞车辆通过事故附近车行横洞转移。在执行及 时诱导策略时要使无事故隧道内正常行驶车辆安全 驶离隧道，以防止事故单洞内车辆通过车行横洞时 再次发生二次事故。２）长时控制策略的关键是通 过交通信号灯、车道指示器关闭事故隧道单洞，以便 于事故的处理；把另一单洞转化为双向行驶，减轻洞 外等待车辆的压力。 ２．３．２多点事故 除单点事故外，对于特长隧道，由于长度较大， 第４期 ２０１３年７月 存在同时发生多起事故的可能性。例如在单点异常 发生时，过往驾驶人员由于好奇或恐慌极有可能引 发多次事故。其中多点事故又以两点事故最为常 见。以下假设隧道发生两点事故，对事故的控制策 略进行分析。 （１）两事故发生在同一隧道单洞，同时阻塞单 一车道（行车道或超车道）或阻塞非同一位置不同车 道。此时首先关闭单洞，通过可变信息板进行事故 提示，引起驾驶员的注意，并通过可变限速标志对阻 塞车辆速度进行，无需开启车行横洞，通过车道 指示器诱导洞内阻塞车辆绕行事故点驶离隧道。 （２）两事故发生在同一隧道单洞，阻塞双车道。 首先关闭隧道双洞，并对无事故单洞内车辆进行疏 导；开启两事故点上游所有车行横洞‘，车道指示器指 示阻塞车辆通过车行横洞驶入无事故单洞快速驶离 隧道。在阻塞车辆疏导完毕后，使无事故单洞转化 为单洞双向行驶。 （３）两事故发生在同一隧道单洞，一起事故阻 塞单车道，另一起事故阻塞双车道。这种情况的处 理方式与阻塞双车道一致，应及时使阻塞车辆通过 离其最近的车行横洞驶入无事故单洞驶离隧道。在 阻塞车辆疏导完毕后，使无事故单洞转化为单洞双 向行驶。 （４）两事故发生在不同隧道单洞，同时阻塞单 车道。这种情况的处理方法与单点异常阻塞单车道 相同，只需通过车道指示器关闭事故点车道，使车辆 从另一车道驶离。 （５）两事故发生在不同隧道单洞，同时阻塞双 车道。这种情况又分为下行线事故位于上行线事故 下游和下行线事故位于上行线事故上游两种。若下 行线事故位于上行线事故下游，该情况较特殊，无法 诱导阻塞车辆，只能先通过人行横洞使阻塞车辆司 乘人员逃生，等待事故处理完毕。如图２所示，以隧 道事故发生于Ｂ、Ｈ区域为例，虚线箭头所示为控制 阻塞车辆司乘人员逃生诱导方向。 若下行线事故位于上行线事故上游，首先通过 车道指示器诱导两洞车辆都靠边行驶于行车道，使 横洞两侧车道清空，然后分别开启事故点附近上游 车行横洞，通过车道指示器分别诱导两洞车辆通过 事故点附近横洞驶离。如图３所示，以隧道事故发 生于Ｄ、Ｉ区域为例，虚线箭头所示为控制阻塞车辆 行驶诱导方向。 此时存在一种特殊情况，即两起事故间距较近， Ｈ 公啪 路＆ Ａ 与加 ．乩 汽 Ａ 运 Ｃ ＿。 公 路 与 汽 运 总第１５７期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ８３ 昌车道指示器 目交通信号灯 ⑧可变限速标志口可变信息标志 田横洞指示标志 图２两事故阻塞不同隧道双车道诱导图（下行线事故位于上行线事故下游） 一行 一超 ／ｚ』Ｉ萤ｊ． 善Ｉ 妻 ＝ｉｊ薏 日 “ — 一（８Ｏ）、 皿 ．（８０） ｒ ｒ＿－ｒ’富 （８０）一 一置行 车道指示器 目交通信号灯 ＠可变限速标志 口可变信息标志 田横洞指示标志 图３两事故阻塞不同隧道双道诱导图（下行线事故位于上行线事故上游） 两者之间只有一个车行横洞。此时可采取两洞车辆 产业，２００４（２）． 间隔诱导或优先诱导交通量较小的单洞内车辆的方 ＪＴＧ／Ｔ Ｄ７１—２００４，公路隧道交通工程设计规范Ｅｓ７． 案。因此类情况较特殊，应视具体情况应变处理。 赵祥模．高速公路监控系统理论及应用［Ｍ］．北京：电 子工业出版社，２００３． ３ 结语 张华．隧道紧急事件联动控制系统设计与实现ＥＤ］．西 安：长安大学，２００９． 要保障公路隧道的安全畅通，需要根据隧道的 丁恒．高速公路隧道交通诱导与控制策略研究及系统 交通流、运营状态，对隧道机电设施动态地采取不同 实现［Ｄ］．西安：长安大学，２００５． 的控制与诱导方式，制定合理的交通控制策略，引导 林杉．公路隧道交通诱导仿真平台设计［Ｄ］．西安：长 车辆以最佳方式驶离隧道，保证行车安全，提高隧道 安大学，２００９． 的通行能力。 邓敏，韩直．公路隧道事件检测应用研究ＥＡ］．第三届 中国高速公路隧道监控与运营管理技术研讨会论文集 ［ｃ］．２００９． 参考文献： Ｄ３韩直．公路隧道交通控制模式介绍ＥＪ］．中国交通信息 收稿日期：２０１３～Ｏ２一Ｏ８ ］］
