摘要：針對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現(xiàn)，為國內公路行業(yè)公司全面承建和實施這樣特長隧道的控制系統(tǒng)提供理論和實驗上的有利支持。 關鍵詞：特長隧道，混合式前饋模糊控制，B/S模式，隧道模型 一、項目背景 “第七屆國際公路水運交通技術與設備展覽會”于九月一日在北京農業(yè)展覽館隆重舉行，我公司與重慶交通科研設計院共同研制了秦嶺終南山特長公路隧道模型，在會上展示了基于國內最先進隧道控制算法的“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時，詳細詢問了秦嶺終南山特長公路隧道的建設和科研情況，在聽取了課題組研究人員對隧道監(jiān)控、防災管理等方面解決方案的詳細介紹后，給予了從分肯定和高度評價。展覽會上來自全國各地的交通行業(yè)專家和領導，都對隧道控制領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的比例模擬實際的特長隧道和各種設備，CO/VI檢測模擬器，車檢器的模擬器，光強監(jiān)測器模擬器，火災報警模擬器，模擬風機，模擬照明燈，模擬交通指示器、車道指示器，模擬情報板。 模型在模擬監(jiān)控中心設工程師站監(jiān)控計算機，工程師站監(jiān)控計算機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PLC由監(jiān)控中心工程師站監(jiān)控計算機控制。系統(tǒng)采用基于開放式工業(yè)以太網，大大提高了通信的速度和穩(wěn)定性。 三、系統(tǒng)功能設置 隧道控制系統(tǒng)分為3個主要系統(tǒng)：通風系統(tǒng)，照明系統(tǒng)和交通系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)均設置可獨立運行的監(jiān)控畫面。監(jiān)控系統(tǒng)的各項監(jiān)控功能都是在力控組態(tài)軟件平臺上開發(fā)的。 1． 設備運行界面 在隧道設備運行界面中，監(jiān)控系統(tǒng)整體概念清晰，設備工況狀態(tài)信息全面，對于單個設備來說，具有設備的運行狀態(tài)顯示，同時能獨立設置監(jiān)控系統(tǒng)運行。系統(tǒng)設置了通風、照明和交通監(jiān)控界面。 設備運行 圖2 設備運行界面 2． 設備控制界面 設備控制界面中可以以輸入方式控制所有設備的狀態(tài)，界面均有明確的中文提示。 監(jiān)控系統(tǒng)設置了手自動切換按鈕，上下行線交通模式選擇，通風模式選擇，照明控制和情報板顯示控制。 為方便靈活地對所有設備進行控制，主要工藝流程設備的運行采用多種控制方式： a)全自動控制：監(jiān)控系統(tǒng)按照預定的程序，執(zhí)行三大系統(tǒng)的自動連鎖控制，實現(xiàn)隧道相關設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)控計算機發(fā)出設備運行、停止命令，實現(xiàn)現(xiàn)場相關設備的按流程運行、停止控制； c)火災時控制：當隧道內發(fā)生火災時，實現(xiàn)滅火和交通、人員疏導控制。 設備控制 圖3 設備控制界面 3． 系統(tǒng)工藝參數設定和顯示界面 系統(tǒng)情報板的顯示設定和顯示 ；光強度檢測，一氧化碳，能見度，風速、風向等參數的分級的設定和顯示；車輛檢測器如交通量、車速、車道占有率等參數的顯示；限速標志的設定和顯示。 設備參數 圖4 設備參數顯示設定界面 4． 趨勢圖 CO/VI,光強，車流量，車速，車道占有率等參數的趨勢圖。 5． 報警畫面 手、自動火災報警，車檢器判斷擁堵，CO/VI超標等報警的提示和紀錄。 6． 歷史報表 對隧道運行的各種參數記入歷史數據庫，并在需要時打印報表。 7． 用戶管理 根據需要，設定多級用戶管理，以利于不同管理級的實際應用。 設備管理 圖5 設備用戶管理界面 四、系統(tǒng)操作 現(xiàn)場PLC和監(jiān)控操作站都設置了自啟動功能，上電開機后PLC就能自動初始化運行，工程師站監(jiān)控計算機能自動進入監(jiān)控系統(tǒng)，操作員只需根據屏幕提示進行操作即可。 五、隧道模型控制與實際隧道控制的聯(lián)系 隧道模型雖然不能完全模擬實際隧道的全部情況，但對于秦嶺終南山這樣的公路特長隧道，國內尚沒有實際的控制經驗，國際上也僅有為數不多的幾條，因此，搭建這樣的模型，對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、國內的先進控制算法獲得大量的實驗數據，有非常積極的作用。 六、隧道模型的意義 重慶交通科研設計院隧道工程室于2001年承擔了交通部“秦嶺終南山特長隧道綜合監(jiān)控技術”研究課題，通過課題組三年多的艱苦研究，結合北京云星宇交通工程有限公司在國內實際隧道項目上的豐富經驗，解決了特長隧道控制網絡、通風控制方案、照明控制方案、交通防災組織等方面的技術難題，提出了隧道控制網絡基于開放式工業(yè)以太網，采用混合型前饋式模糊通風控制法進行隧道通風控制，采用照明調光控制法進行無級照明控制，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，實現(xiàn)了隧道管控一體化，領導了我國公路隧道控制領域的發(fā)展方向，為國內公路行業(yè)公司全面承建和實施這樣特長隧道提供理論和實驗上的有利支持。 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，北京科技大學畢業(yè)碩士研究生，北京云星宇交通工程有限公司產品開發(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號樓天緣公寓B座1110室產品開發(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)控制研究和實現(xiàn)。 劉海燕，北京云星宇交通工程有限公司產品開發(fā)部