隧道行车安全智慧管理系统解决方案探讨

隧道行车安全智慧管理系统解决方案探讨

曹西良

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，河南 郑州 450052

摘要：近年来，国家高度重视公路隧道建设，截止2021年底，我国已运营的公路隧道达到23268座，全长24698.9千米；我国已成为全世界范围内隧道建设数量最多，里程最大的国家之一。然而，随着隧道数量的增加，尤其是长大隧道的日益增多，对隧道营运安全带来了巨大压力，公路隧道内重大交通事故屡有发生，尤其是隧道内发生的重、特大火灾事故，造成大量的人员伤亡与经济损失；交通运输部多次发文，强调要大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合，构建综合交通大数据中心体系，深化交通公共服务和电子政务发展。因此，如何建立健全一个良好的隧道安全行车环境也就成为了公路业界关注的重点。本文通过对隧道行车安全管理系统存在问题，系统建设目标、建设思路、建设方案等方面进行分析探讨，希望能为隧道行车安全管理系统建设提供参考。

关键词：隧道；行车；存在问题；建设目标；建设思路；建设方案；

1.存在问题

目前隧道整体的安防系统依旧使用“人防”、“物防”等传统模式，对于隧道的事故、事件的发生，存在着许多问题。其一是感知不主动，主要是遂道内行车只能通过依靠监控员看视频或巡逻来识别隧道事故、事件，监控员的工作强度较大，而且有些事件如车辆高温，刹车片过热导致刹车失灵、车辆超速、低速行驶等是通过肉眼无法判断的。其次是发现不及时，对于隧道而言，目前大多事故、事件的发现主要依靠于现场人员拨打求助电话、巡逻人员日常巡查以及监控员对监控的轮巡；通过现场人员拨打求助电话进行事故的发现，其往往是现场人员无法控制现场情况时的无可奈何之举，现场处置没有经过专业人员的有效指导，有可能会引起更大的二次事故；在日常巡查中，事故发现的主要责任主体和实施是高速交警，高速公路巡查人员仅是在进行日常养护巡查的工作中发现并上报相关信息；日常巡查的相关频次根据不同的季节、不同的路段重要程度各有不同，但一天之内至少保证一次巡查，所以，通过巡查发现事故的实时性低，且不能保证全天候的巡查；监视员会对所辖路段内外图像进行轮巡，但由于监视器上视频内容较多且刷新频率较快，监控人员无法对隧道内外形成有效监管。再就是回溯不准确，涉及到隧道内的事故、事件，往往涉及到高速业主、高速交警、路政、医院、路政、消防等多部门的协调、联动，涉及的联动、协作流程较多，且均使用电话进行沟通，数字化程度低，不便于事故复盘和回溯。

2、建设目标

（1）事前及时，有效预防。通过在隧道前建设高清智能卡口抓拍系统、热成像车辆动态测温系统，获取车辆的车牌牌识、车辆温度、过车图片、热感图片等数据，并通过系统对温度数据、车辆牌识等信息的融合处理，识别不同高温等级的车辆，在前端通过交通警示屏、声光警示设备对高温车辆的驾驶员进行警示，提醒其注意停车降温，同时根据不同的车辆温度等级为后台监控人员提供不同的告警策略，为隧道管理者提供车辆自燃起火事故的行之有效的预防手段。

（2）事中快速、精准发现。隧道内未保持安全车距、随意变更车道、超速行驶、龟速行车、闯禁令、违法停车等突发事件屡见不鲜，传统视频监管方案难以精准、快速区别发现各类违规行为，亟需有效的技术手段，提升隧道运营方的应急处置能力。通过在隧道全程建设隧道态势感知系统，从雷达融合一体机内获取实时视频、车辆行驶轨迹、车辆牌识等数据，通过系统对数据进行分析，实现重点关注车辆的持续跟踪定位，快速、精准发现隧道内各类交通事件，为后台监控人员提供行之有效的事故、事件快速定位方式，提升隧道综合应急处置能力。

（3）事后可视、直观回溯。平台在为隧道管理者提供不同等级事件的应急预案，为隧道管理者提供车辆过车数据、温度数据的数据查询、视频关联等功能的同时，可实现事后的隧道内微观交通数字化重演，为隧道管理者提供对隧道内事故、事件的事后回溯分析的途径。

3、建设思路

隧道行车安全智慧管理系统以行车安全、全面监控为目标，以感知数据为支撑，利用物联网、人工智能等技术手段，建设遂道行车安全风险监测预警系统，有效遏制重大事故发生。通过在前端部署摄像抓拍机实时抓拍过往车辆，联动遂道内左、中、右三台热成像相机对车辆的左侧面、正面、右侧面进行测温监控，将得到的温度与所设置的温度阈值进行比对，温度高于所设置的阈值则判断为该高温报警等级的车辆，针对不同高温报警等级的车辆会采取不同的跟踪识别逻辑。同时，通过前端雷达视频一体机与测序终端服务器的数据感知与处理能力，实现隧道内的运行态势感知预计隧道内交通事件的主动发现、主动上报，并利用信息化手段提升监控中心对安全事件的处理能力，从而全面提高隧道安全管控能力。

4、建设方案

（1）系统总体架构。隧道行车安全管理系统包括前端子系统、传输子系统、后端平台。前端子系统实现对车辆特征数据、车辆温度数据的提取以及对超温车辆的预警、车辆轨迹跟踪接力。通过传输子系统将各前端设备间获取的数据打通，并按需传输到后端平台子系统，实现各类数据的汇聚、分析、展现、存储等功能。通过三个子系统的建设和互联互通，实现隧道行车安全管理系统的业务应用。

（2）前端子系统。一是隧道态势感知子系统，由雷视测序一体机、卡口抓拍单元以及测序终端服务器组成，主要实现基于背向的车辆检测与轨迹跟踪、车辆识别及特征提取、跨场景车辆匹配、拥堵检测、速度检测、交通参数检测、异常停车检测、非机动车/行人检测等功能。行人检测报警，通过人形识别来判断道路中是否有行人，如果路面上有人则进行报警。交通事故报警，对车辆进行精准识别与轨迹跟踪，分析出符合事故特性的行为；例如，当有两个或两个以上物体的运动轨迹出现交叉并突然停止时，判定为交通事故。停车报警，在视频画面划定检测范围，检测车辆模型，进行运动轨迹分析，判断车辆是否停车并报警。抛洒物识别，实时检测道路上是否有车辆遗洒物品，一旦发现有则报警。拥堵报警，检测区域车辆通行不畅且车辆排队长度超过系统报警长度，排队长度阀值可调，持续时间可调。二是车辆超温预警子系统，由热成像温度检测单元、卡口抓拍单元、终端服务器、交通警示诱导屏、警示音柱、爆闪灯组成，主要实现行经车辆的温度检测、车辆车牌提取、超温车辆的声光警示等。预警系统设备配置，一套能发光地灯，一套警示灯条，一套警示路桩，两套立柱式隧道口声光电一体预警系统（含显示屏、定向喇叭、爆闪警示灯），一套龙门架声光电一体预警系统（含定向喇叭、爆闪警示灯），一套隧道声光预警设备具备实现一键式启动预制声光电警示功能。

（3）传输子系统。传输网络主要由高速公路视频专网以及光纤网络组成，实现从前端子系统到后端平台的网络数据传输交互。基于安全性需要，一般通过租用运营商光纤链路组建专网，每个前端点位到中心一条裸光纤，可通过GPON、EPON、PTN、SPN等方式组网。

（4）后端管理平台。后端平台为公路网智能监控平台，主要实现调查数据的汇聚、分析、展现、存储等功能，包括隧道资源展示、隧道交通状况展示、测温数据配置、车辆超温报警、测温数据查询、超温车辆隧道内跟踪、车辆历史轨迹查询等。

总之，隧道行车安全智慧管理系统应实现事中发现处置、事后应急预案的隧道行车安全管理应用，助力隧道安全运营管理，减少隧道内交通事故的发生，提升隧道营运方的应急处置能力。事中快速、精准发现，事后可视、应急预案。平台在为隧道管理者提供不同等级事件的应急预案，实现数据查询、视频关联等功能的同时，为隧道管理者提供对隧道内事故、事件事后回溯分析的途径，提升车辆在智慧高速中的管控能力和安全通行效率，为今后智慧高速建设打下坚实基础，提供有力的数据支撑。

参考文献[1] GB/T 18567-2010 《高速公路隧道监控系统模式》

[2] 交通运输部公路局《公路隧道提质升级行动技术指南》，2019年3月

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