适用于低等级公路的隧道交通控制系统及交通控制方法与流程

1.本发明涉及交通控制技术领域，具体涉及适用于低等级公路的隧道交通控制系统及交通控制方法。


背景技术：

2.现阶段针对高等级的公路，在隧道内发生事故后，有针对性的交通控制系统和交通控制方法来实现交通的正常通行，但是针对低等级公路（二级、三级、四级），在隧道内发生事故后，缺乏相应的交通控制系统，如果是短隧道还可以通过行人的自发行为进行交通控制与疏通，但是如果针对超特长隧道，则无法完成通过自发行为进行交通控制，可能造成更加严重的后果。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是缺乏针对低等级公路的超特长隧道的交通控制系统，目的在于提供一种适用于低等级公路的隧道交通控制系统及交通控制方法，实现了在发生事故后对超特长隧道的交通控制。
4.本发明通过下述技术方案实现：一种适用于低等级公路的隧道交通控制系统，隧道的两端设置有局部平导，包括：连接所述隧道内部和外部的排烟横洞、设置在所述隧道内部的温度传感器、设置在所述隧道内部的烟雾传感器、设置在所述隧道内部的人体传感器以及设置在所述隧道顶部的射流风机；所述控制系统还包括设置在所述隧道内壁的led引导组件和管理站控制模块；所述温度传感器、所述烟雾传感器、所述人体传感器、所述射流风机和所述led引导组件均与所述管理站控制模块电连接；多个所述温度传感器沿所述隧道的轴线等距设置，多个所述烟雾传感器沿所述隧道的轴线等距设置，多个所述人体传感器沿所述隧道的轴线等距设置。
5.具体地，所述排烟横洞的数量为n个，，其中为向下取整，l为隧道的长度，x为设定的最远逃生距离，为规范要求的平导长度；所述局部平导的实际长度为l，；所述排烟横洞与局部平导的最小距离为2x，相邻的两个所述排烟横洞之间的距离为2x。
6.可选地，所述led引导组件包括行人引导组件和车辆引导组件，所述行人引导组件和所述车辆引导组件均与所述管理站控制模块电连接；所述行人引导组件用于引导隧道内的行人在隧道内移动，所述车辆引导组件用于提示车辆行进或暂停。
7.可选地，所述行人引导组件设置在所述隧道的下部侧壁，并沿所述隧道的中轴线
设置，所述车辆引导组件设置在所述隧道的顶部。
8.可选地，设定的最远逃生距离x≤720m，局部平导的实际长度l=1020m。
9.一种适用于低等级公路的隧道交通控制方法，基于如上所述的隧道交通控制系统，所述交通控制方法包括以下步骤：s1、管理站控制模块持续实时接收多个温度传感器检测到的隧道内各处的温度数据；s2、管理站控制模块对温度传感器的检测温度进行判断，包括三种情况；（1）若温度小于40℃，则判定无异常，持续步骤s1；（2）若温度处于40℃至200℃之间，则获取异常温度的位置，并通过烟雾传感器进行烟雾探测；若烟雾浓度未超出阈值，则持续步骤s1；若烟雾浓度超出限值，则进行步骤s3；（3）若温度大于200℃，则进行步骤s3；s3、管理站控制模块发出火灾预警，启动led引导组件阻止车辆进入隧道；同时通过温度传感器和烟雾传感器获取火灾位置；s4、判断火灾位置与隧道的位置关系，并获取针对行人的交通控制方案；s5、启动led引导组件并按照交通控制方案引导行人在隧道内移动，并启动射流风机。
10.具体地，所述交通控制方案包括控烟阶段、交通引导阶段和排烟阶段；所述控烟阶段包括：确定火灾位置后，启动火灾位置附近的射流风机，并控制烟雾对称漫延；所述交通引导阶段包括：启动led引导组件，并引导行人沿引导指示路径移动至安全位置；所述排烟阶段包括：启动排烟路径上的射流风机，并驱动烟雾沿排烟路径排出。
11.具体地，设定火灾位置与隧道口之间的距离为k，平导的长度为l，将n个排烟横洞从隧道洞口至隧道中部依次命名为第1个排烟横洞、第2个排烟横洞、
……
、第i个排烟横洞、
……
第个排烟横洞；交通引导阶段的引导指示路径选择以及排烟阶段的排烟路径的选择方法如下：选择方法包括下述多种情形：情形一：当k＜l+x时，引导指示路径为由火灾位置指向局部平导；排烟路径为由火灾位置指向隧道洞口；情形二：当＜k＜，引导指示路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞并且终止于第i个排烟横洞的无烟侧；排烟路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞。
12.可选地，所述交通控制方法还包括：s6、通过人体传感器对排烟路径进行人体图像识别，若排烟路径存在行人，则持续控烟阶段和交通引导阶段；若排烟路径不存在行人，则启动排烟阶段。
13.可选地，设定的最远逃生距离x=720m，局部平导的实际长度l=1020m，第i个排烟横洞与第i+1个排烟横洞之间的距离为2x，第1个排烟横洞与局部平导之间的距离为2x。
14.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过在隧道的两端设置局部平导，并在隧道内设置多个传感器检测火灾
点，然后通过管理站控制模块制定对应的引导指示路径和排烟路径，最后通过射流风机和led引导组件实现对行人和车辆的交通控制，可以使得低等级公路超长隧道内发生事故时，射流风机和led引导组件的配合，排出烟雾并对隧道内的车辆以及行人的进行指引，避免隧道内车辆和行人堆积，引发更严重的事故。
附图说明
15.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
16.图1是根据本发明所述的适用于低等级公路的隧道交通控制方法的流程示意图。
17.图2是根据本发明所述的实施例的三的示意图。
18.图3是根据本发明所述的实施例三中情形一的示意图。
19.图4是根据本发明所述的实施例三中情形二的示意图。
20.图5是根据本发明所述的实施例三中情形三的示意图。
21.图6是根据本发明所述的实施例三中情形四的示意图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
23.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
24.在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
25.实施例一
26.低等级公路（二级、三级、四级公路）超特长隧道与高速公路、一级公路（以下简称高等级公路）超特长隧道相比，防灾救援难度较大。其原因在于高等级公路设置双洞隧道，左右洞之间通过人行横通道或车行横通道相连，一旦隧道内突发事故，产生火灾，行人或车辆可以移动至未发生事故的隧道，可以实现正常的通行。
27.低等级公路为单洞双向行驶隧道，一旦洞内发生交通事故产生火灾，交通完全瘫痪，行人与车辆均无法正常的通行。
28.所以，规范中规定低等级公路超特长隧道（3km以上）应设置平行导洞，且宜通长设置，平导与主洞间间隔250m设置人行横洞或车行横洞，同时又规定：条件受限时，可局部设置。
29.针对局部设置的超特长隧道，缺乏相关的交通控制系统来控制隧道内行人或车辆，本实施例提出针对局部平导的适用于低等级公路的隧道交通控制系统，且隧道的两端设置有局部平导。
30.交通控制系统包括：连接隧道内部和外部的排烟横洞，排烟横洞的一端与隧道内表示连通，另一端穿过山体与外部大气连通，且可以在排烟横洞的一端设置风机，便于将隧道内的烟雾或空气
排出。
31.设置在隧道内部的温度传感器，用于检测隧道内部的温度，并可以通过温度来判断是否发生火灾。
32.设置在隧道内部的烟雾传感器，用于检测隧道内部的烟雾情况，可以通过烟雾来辅助判断是否发生火灾。
33.设置在隧道内部的人体传感器，用于检测隧道内部的行人情况，确定行人是否处于安全位置。
34.设置在隧道顶部的射流风机，用于控制隧道内部的空气流动。
35.设置在隧道内壁的led引导组件，用于引导行人或车辆在隧道内移动。
36.温度传感器、烟雾传感器、人体传感器、射流风机和led引导组件均与管理站控制模块电连接，通过管理站控制模块实现对上述电子元件的控制。
37.为了可以通过温度传感器来判断火灾发生点的位置，将多个温度传感器沿隧道的轴线等距设置，多个烟雾传感器沿隧道的轴线等距设置，多个人体传感器沿隧道的轴线等距设置。距离可以设定为250m。
38.为了降低造价，本实施例中排烟横洞的数量为n个，，其中为向下取整，l为隧道的长度，x为设定的最远逃生距离，为规范要求的平导长度；局部平导的实际长度为l，；排烟横洞与局部平导的最小距离为2x，相邻的两个排烟横洞之间的距离为2x。
39.局部平导的实际长度l=1020m，设定的最远逃生距离x≤720m，根据相关研究，隧道内失火到爆发成灾的时间一般为 5～10min，消防专业认可的人员疏散速度为 1.2m/s，5min～10min内人员逃生距离为360～720m，因此设定x不大于720m。
40.在本实施例中，led引导组件包括行人引导组件和车辆引导组件，行人引导组件和车辆引导组件均与管理站控制模块电连接；行人引导组件用于引导隧道内的行人在隧道内移动，车辆引导组件用于提示车辆行进或暂停。
41.行人引导组件设置在隧道的下部侧壁并沿隧道的中轴线设置，使得行人在隧道中行走时，可以看到相应的led引导组件。
42.车辆引导组件设置在隧道的顶部，使得驾驶员抬头就能看到相应的led引导组件。
43.实施例二
44.本实施例提供基于如上的隧道交通控制系统的一种适用于低等级公路的隧道交通控制方法，如图1所示，方法包括以下步骤：s1、管理站控制模块持续实时接收多个温度传感器检测到的隧道内各处的温度数据；多个温度传感器可以将整个隧道的实时温度进行监控。
45.s2、管理站控制模块对温度传感器的检测温度进行判断，包括三种情况；（1）若温度小于40℃，则判定无异常，持续步骤s1；即证明未发生事故，隧道内车辆可以正常通行。
46.（2）若温度处于40℃至200℃之间，则获取异常温度的位置，并通过烟雾传感器进行烟雾探测；若烟雾浓度未超出阈值，则证明可能是车辆的正常温度，只是发动机温度较
高，因此持续步骤s1；若烟雾浓度超出限值，则进行步骤s3；（3）若温度大于200℃，则进行步骤s3；s3、管理站控制模块发出火灾预警，启动led引导组件阻止车辆进入隧道，避免后续车辆进入隧道造成拥堵，避免对后入的车辆造成危险；同时通过温度传感器和烟雾传感器获取火灾位置；即根据不同的温度传感器和烟雾传感器的检测数据，判断高温点相对于隧道的位置，从而可以获得具体的火灾位置。
47.s4、判断火灾位置与隧道的位置关系，并获取针对行人的交通控制方案；s5、启动led引导组件并按照交通控制方案引导行人在隧道内移动，并启动射流风机。
48.s6、通过人体传感器对排烟路径进行人体图像识别，若排烟路径存在行人，则持续控烟阶段和交通引导阶段；若排烟路径不存在行人，则启动排烟阶段。
49.在步骤s4中，交通控制方案包括控烟阶段、交通引导阶段和排烟阶段；控烟阶段包括：确定火灾位置后，启动火灾位置附近的射流风机，并控制烟雾对称漫延；交通引导阶段包括：启动led引导组件，并引导行人沿引导指示路径移动至安全位置；排烟阶段包括：启动排烟路径上的射流风机，并驱动烟雾沿排烟路径排出。
50.根据火灾点的位置不同，需要设定不同的引导指示路径和排烟路径，为了描述方便，设定行人与隧道口之间的距离为p，设定火灾位置与隧道口之间的距离为k，平导的长度为l，将n个排烟横洞从隧道洞口至隧道中部依次命名为第1个排烟横洞、第2个排烟横洞、
……
、第i个排烟横洞、
……
第个排烟横洞；为向上取整。第i个排烟横洞与第i+1个排烟横洞之间的距离为2x，第1个排烟横洞与局部平导之间的距离为2x。
51.交通引导阶段的引导指示路径选择以及排烟阶段的排烟路径的选择方法如下：选择方法包括下述多种情形：情形一：当k＜l+x时，引导指示路径为由火灾位置指向局部平导；排烟路径为由火灾位置指向隧道洞口；即此情况中，行人可以移动至局部平导内，并可以通过隧道直接排烟。
52.情形二：当＜k＜，引导指示路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞并且终止于第i个排烟横洞的无烟侧；排烟路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞。即此情况，行人无法移动至局部平导内，需要通过排烟横洞来排烟。
53.实施例三
54.本实施例提供一个具体的实施例，如图2所示，以6.4km二级路超特长傍山隧道为例，设定2个排烟横洞，并且设定的最远逃生距离x=720m，局部平导的实际长度l=1020m。
55.通过2处排烟横洞和进出口端的2处局部平导，将整个隧道分为5段。
56.如图3所示，情形一：当k＜l时，即当火灾发生点位于局部平导重合段时。
57.逃生路径为由火灾位置指向局部平导；即行人可以通过人行横洞直接移动至局部平导内（附图中的黑色箭头为行人逃生方向，下同），最远逃生距离大概为250m。
58.排烟路径为由火灾位置指向隧道洞口（附图中的空心箭头为排烟方向，下同），即
直接通过隧道主动将烟雾排出。
59.本情况下，行人有两种情况，p＜k的人员移动至局部平导内，p＞k的人员只需要跑控烟距离即可。
60.如图4所示，情形二：当l＜k＜l+x时，即1.44km段落靠左720m段。
61.逃生路径为由火灾位置指向局部平导；p《k的人员逃生至平导内,p》k的人员只需要跑控烟距离即可排烟路径为由火灾位置指向隧道洞口。
62.如图5所示，情形三，当l+x＜k＜l+2x，即1.44km段落靠右720m段。
63.逃生路径为由火灾位置指向第1个排烟横洞并且终止于第1个排烟横洞的无烟侧；p《k的人员只需要跑控烟距离即可,p》k的人员逃生至临近排烟横洞无烟侧即可排烟路径为由火灾位置指向第1个排烟横洞。
64.如图6所示，情形四，当l+2x＜k＜l+3x，即中间1.44km段落靠左720m段。
65.逃生路径为由火灾位置指向第1个排烟横洞并且终止于第1个排烟横洞的无烟侧；p《k的人员逃生至临近排烟横洞无烟侧即可，p》k的人员只需要跑控烟距离即可排烟路径为由火灾位置指向第1个排烟横洞。
66.其他情形为对称设置，在此不做赘述。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
68.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
69.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

技术特征：
1.一种适用于低等级公路的隧道交通控制系统，隧道的两端设置有局部平导，其特征在于，包括：连接所述隧道内部和外部的排烟横洞、设置在所述隧道内部的温度传感器、设置在所述隧道内部的烟雾传感器、设置在所述隧道内部的人体传感器以及设置在所述隧道顶部的射流风机；所述控制系统还包括设置在所述隧道内壁的led引导组件和管理站控制模块；所述温度传感器、所述烟雾传感器、所述人体传感器、所述射流风机和所述led引导组件均与所述管理站控制模块电连接；多个所述温度传感器沿所述隧道的轴线等距设置，多个所述烟雾传感器沿所述隧道的轴线等距设置，多个所述人体传感器沿所述隧道的轴线等距设置。2.根据权利要求1所述的适用于低等级公路的隧道交通控制系统，其特征在于，所述排烟横洞的数量为n个，，其中为向下取整，l为隧道的长度，x为设定的最远逃生距离，为规范要求的平导长度；所述局部平导的实际长度为l，；所述排烟横洞与局部平导的最小距离为2x，相邻的两个所述排烟横洞之间的距离为2x。3.根据权利要求2所述的适用于低等级公路的隧道交通控制系统，其特征在于，所述led引导组件包括行人引导组件和车辆引导组件，所述行人引导组件和所述车辆引导组件均与所述管理站控制模块电连接；所述行人引导组件用于引导隧道内的行人在隧道内移动，所述车辆引导组件用于提示车辆行进或暂停。4.根据权利要求3所述的适用于低等级公路的隧道交通控制系统，其特征在于，所述行人引导组件设置在所述隧道的下部侧壁，并沿所述隧道的中轴线设置，所述车辆引导组件设置在所述隧道的顶部。5.根据权利要求2所述的适用于低等级公路的隧道交通控制系统，其特征在于，设定的最远逃生距离x≤720m，局部平导的实际长度l=1020m。6.一种适用于低等级公路的隧道交通控制方法，其特征在于，基于如权利要求2-5中任一项所述的隧道交通控制系统，所述交通控制方法包括以下步骤：s1、管理站控制模块持续实时接收多个温度传感器检测到的隧道内各处的温度数据；s2、管理站控制模块对温度传感器的检测温度进行判断，包括三种情况；若温度小于40℃，则判定无异常，持续步骤s1；若温度处于40℃至200℃之间，则获取异常温度的位置，并通过烟雾传感器进行烟雾探测；若烟雾浓度未超出阈值，则持续步骤s1；若烟雾浓度超出限值，则进行步骤s3；若温度大于200℃，则进行步骤s3；s3、管理站控制模块发出火灾预警，启动led引导组件阻止车辆进入隧道；同时通过温度传感器和烟雾传感器获取火灾位置；s4、判断火灾位置与隧道的位置关系，并获取针对行人的交通控制方案；s5、启动led引导组件并按照交通控制方案引导行人在隧道内移动，并启动射流风机。7.根据权利要求6所述的适用于低等级公路的隧道交通控制方法，其特征在于，所述交通控制方案包括控烟阶段、交通引导阶段和排烟阶段；
所述控烟阶段包括：确定火灾位置后，启动火灾位置附近的射流风机，并控制烟雾对称漫延；所述交通引导阶段包括：启动led引导组件，并引导行人沿引导指示路径移动至安全位置；所述排烟阶段包括：启动排烟路径上的射流风机，并驱动烟雾沿排烟路径排出。8.根据权利要求7所述的适用于低等级公路的隧道交通控制方法，其特征在于，设定火灾位置与隧道口之间的距离为k，平导的长度为l，将n个排烟横洞从隧道洞口至隧道中部依次命名为第1个排烟横洞、第2个排烟横洞、
……
、第i个排烟横洞、
……
第个排烟横洞；交通引导阶段的引导指示路径选择以及排烟阶段的排烟路径的选择方法如下：选择方法包括下述多种情形：情形一：当k＜l+x时，引导指示路径为由火灾位置指向局部平导；排烟路径为由火灾位置指向隧道洞口；情形二：当＜k＜，引导指示路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞并且终止于第i个排烟横洞的无烟侧；排烟路径为由火灾位置指向第i个排烟横洞。9.根据权利要求8所述的适用于低等级公路的隧道交通控制方法，其特征在于，所述交通控制方法还包括：s6、通过人体传感器对排烟路径进行人体图像识别，若排烟路径存在行人，则持续控烟阶段和交通引导阶段；若排烟路径不存在行人，则启动排烟阶段。10.根据权利要求8所述的适用于低等级公路的隧道交通控制方法，其特征在于，设定的最远逃生距离x=720m，局部平导的实际长度l=1020m，第i个排烟横洞与第i+1个排烟横洞之间的距离为2x，第1个排烟横洞与局部平导之间的距离为2x。

技术总结
本发明公开了一种适用于低等级公路的隧道交通控制系统及交通控制方法，系统包括温度传感器、烟雾传感器、人体传感器、射流风机、LED引导组件、管理站控制模块；方法包括接收隧道内各处的温度数据；对检测温度进行判断；发出火灾预警，启动LED引导组件，获取火灾位置；获取针对行人的交通控制方案；本发明通过设置局部平导，并在隧道内设置多个传感器，然后通过管理站控制模块制定对应的引导指示路径和排烟路径，最后通过LED引导组件实现交通控制，使得低等级公路超长隧道内发生事故时，射流风机和LED引导组件的配合，对隧道内的车辆以及行人的进行指引，避免隧道内车辆和行人堆积。避免隧道内车辆和行人堆积。避免隧道内车辆和行人堆积。


技术研发人员：袁松 郑国强 黎良仆 赵大权 廖沛源 王希宝
受保护的技术使用者：四川省交通勘察设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/6/7