案例名稱珠江隧道自動(dòng)控制系統(tǒng)改造單位名稱總包單位廣東XXXX工程有限公司項(xiàng)目性質(zhì)工程項(xiàng)目類項(xiàng)目負(fù)責(zé)人XXX技術(shù)擔(dān)當(dāng)XXX營(yíng)業(yè)擔(dān)當(dāng)XXX支持類型負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試改造背景：珠...
案例名稱 | 珠江隧道自動(dòng)控制系統(tǒng)改造 |
單位名稱 | 總包單位廣東XXXX工程有限公司 |
項(xiàng)目性質(zhì) | 工程項(xiàng)目類 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | XXX | 技術(shù)擔(dān)當(dāng) | XXX | 營(yíng)業(yè)擔(dān)當(dāng) | XXX |
支持類型 | 負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試改造背景：珠江隧道1995年建成至今已經(jīng)14個(gè)年頭，當(dāng)初系統(tǒng)設(shè)計(jì)的日車流量為5W臺(tái)，而如今隧道的日均車流量已經(jīng)達(dá)到10幾萬(wàn)臺(tái)，控制系統(tǒng)沿用至今，在控制功能上已經(jīng)滿足不了要求，需要進(jìn)行系統(tǒng)的升級(jí)改造，增加更多人性化的功能。 |
珠江隧道總長(zhǎng)1200多米，屬于中長(zhǎng)V型隧道，整個(gè)隧道包括：中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、交通檢測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、通風(fēng)及環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)等等。本次改造OMRON的CS1D系統(tǒng)一共有6個(gè)站分別安裝在隧道夾層管廊里面，負(fù)責(zé)整合交通檢測(cè)、通風(fēng)及環(huán)境、照明、誘導(dǎo)等控制系統(tǒng)，按照控制對(duì)象，我們將它分成3個(gè)大系統(tǒng)：照明系統(tǒng)、交通檢測(cè)及控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。
一． 照明系統(tǒng)
1、 控制對(duì)象
隧道內(nèi)照明系統(tǒng)由遮光棚段、過(guò)渡段、基本段照明組成，相應(yīng)地主要控制內(nèi)容分三種：
（1）過(guò)渡段控制：根據(jù)隧道兩出入口的視野亮度對(duì)過(guò)渡段加強(qiáng)照明燈組按天氣晴、陰分四級(jí)進(jìn)行位式控制，使白天進(jìn)洞前、后的亮度變化容易讓司機(jī)適宜；
（2）根據(jù)日時(shí)鐘對(duì)基本照明段的照明燈組分白天和深夜兩級(jí)進(jìn)行位式控制；
（3）根據(jù)日時(shí)鐘和口部亮度對(duì)遮光棚的照明燈進(jìn)行“全開(kāi)/半開(kāi)/停止”的位式控制。
2、照明級(jí)別劃分
6個(gè)照明級(jí)別：1.烈日、2.晴天、3.云天、4陰天、5夜間、6深夜。
1 ~ 4四種照明級(jí)別主要針對(duì)加強(qiáng)段的照明控制。
2 烈日 開(kāi)全部加強(qiáng)照明、開(kāi)基本段照明
2 晴天 關(guān)小部分加強(qiáng)段照明、開(kāi)基本段照明
2 云天 關(guān)一半加強(qiáng)段照明、開(kāi)基本段照明
2 陰天 關(guān)大半加強(qiáng)段照明、開(kāi)基本段照明
2 夜間 關(guān)加強(qiáng)段照明、開(kāi)基本段照明、開(kāi)遮光棚段照明
2 深夜 關(guān)加強(qiáng)段照明、基本段和遮光棚段照明減半
（基本段和遮光棚段照明減半時(shí)，兩組回路按單雙日交替使用）
注：亮度值與照明級(jí)別對(duì)照關(guān)系請(qǐng)看附錄1.
3、 控制方式：光控制、時(shí)序控制、模式手動(dòng)控制、完全手動(dòng)控制；
說(shuō)明：左孔、中孔可分別單獨(dú)設(shè)置控制方式。
4、 光控制：
光亮度值由隧道洞口處的8個(gè)亮度計(jì)檢測(cè)所得，輸出信號(hào)為4～20mA，量程為0～6500cd/，根據(jù)亮度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的光亮度值，實(shí)時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉相應(yīng)的照明燈具，從而形成一個(gè)閉環(huán)控制。
說(shuō)明：光控只針對(duì)白天照明系統(tǒng)的控制。
5、 時(shí)序控制：
主要分為以下幾種時(shí)間段：清晨、上午、中午、下午、旁晚、夜間、深夜。
6、 模式手動(dòng)：
中心監(jiān)控人員根據(jù)室外天氣情況，人工判斷、選擇當(dāng)前的“照明級(jí)別”。
7、 完全手動(dòng)：
在控制中心，手動(dòng)獨(dú)立控制所有回路的開(kāi)關(guān)。
各個(gè)燈組以及亮度計(jì)在隧道中的位置，如下圖
橙色框里面的是出入口的加強(qiáng)段照明，紅色框里面的是出入口的遮光棚段照明，其余的是基本照明。
照明的控制流程圖如下：
2、交通狀態(tài)設(shè)置
在隧道出入口8個(gè)車道安裝了兩臺(tái)超聲波道路交通信息檢測(cè)器，以RS485方式，每分鐘向PLC1和PLC6發(fā)送一次長(zhǎng)度為226個(gè)字節(jié)的車輛信息，此信息包括：各種車的流量、平均車速、占有時(shí)間、堵車時(shí)間。
根據(jù)道路交通信息的數(shù)據(jù)得到的車輛運(yùn)行信息，又將隧道分成三中狀態(tài)：
2 正常；
2 擁擠；
2 阻塞；
序號(hào) | 交通狀態(tài) | 開(kāi)啟平均車速（km/h） | 關(guān)閉平均車速（km/h） | 持續(xù)時(shí)間 （min） | 備注 |
1 | 正常 | -- | -- | -- |
|
2 | 擁擠 | ＜20 | ＞30 | 10 | 車速緩慢 |
3 | 阻塞 | ＜10 | 孔內(nèi)無(wú)車 |
| 停滯不前 |
說(shuō)明：
1）每種交通狀態(tài)對(duì)應(yīng)的交通量數(shù)據(jù)可以在中心軟件設(shè)置；如判斷堵車的速度，持續(xù)時(shí)間等；
2）對(duì)于關(guān)閉的車道，不予判斷；
3）擁擠和阻塞也包括輕微交通事故造成的情況，如拋錨、追尾等；
（1）交通擁擠時(shí)，控制方案
隧道入口交通信號(hào)燈黃色閃爍（閃爍頻率：1Hz，即1次/秒），提示駕駛?cè)藛T減速慢行，關(guān)閉的車道保持紅燈常亮；
（2）交通阻塞時(shí)，控制方案
隧道暫時(shí)關(guān)閉，相應(yīng)入口交通信號(hào)燈：綠色——綠色閃爍（1Hz/5s）——黃色閃爍（1Hz/5s）——紅色，等待洞內(nèi)車輛全部通過(guò)隧道時(shí)，隧道重新開(kāi)啟，入口信號(hào)燈變?yōu)榫G色。 由出口交通量檢測(cè)器判斷洞內(nèi)車輛是否全部駛離隧道，可以預(yù)算一定時(shí)間T內(nèi)，在該時(shí)間段內(nèi)若沒(méi)用檢測(cè)到車輛表示全部車輛已經(jīng)通過(guò)隧道，預(yù)算時(shí)間可在中心軟件設(shè)置，如：T可取15秒。
3、交通系統(tǒng)控制方式
控制方式：模式手動(dòng)控制、完全手動(dòng)控制。
（1）模式手動(dòng)控制
每個(gè)孔洞按以上7種模式進(jìn)行控制，通過(guò)中心計(jì)算機(jī)機(jī)人工選擇所需交通模式；
（2）完全手動(dòng)控制
可以控制每個(gè)車道指示燈的狀態(tài)，包括：綠箭、紅叉、黑屏。
可以控制每個(gè)入口交通信號(hào)燈的狀態(tài)，包括：紅、黃、綠。
注：無(wú)論在哪一種模式，一旦發(fā)生擁擠、阻塞、事故、火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)程序，其中阻塞、事故和火災(zāi)需要人工確認(rèn)后才能執(zhí)行。
下圖為交通誘導(dǎo)燈分布圖：
三．通風(fēng)系統(tǒng)
1、 控制原則
（1） 保持隧道內(nèi)環(huán)境指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。主要指一氧化碳CO、能見(jiàn)度VI、風(fēng)速；
（2） 隧道內(nèi)某一段的CO或VI值含量達(dá)到門限值時(shí)，本段或最靠近此段的風(fēng)機(jī)應(yīng)首先啟動(dòng)，然后追加的風(fēng)機(jī)按照運(yùn)行時(shí)間最短優(yōu)先啟動(dòng)的原則，以平衡各風(fēng)機(jī)的勞逸度，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命。另外，風(fēng)機(jī)的啟閉次數(shù)不應(yīng)過(guò)頻，紡織風(fēng)機(jī)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。
（3） 若一條隧道因事故關(guān)閉，另一條隧道改為雙向運(yùn)行時(shí)，因交通量增長(zhǎng)很多，若全部風(fēng)機(jī)啟動(dòng)而環(huán)境指標(biāo)達(dá)不到正常值，則應(yīng)和洞口交通信號(hào)燈配合，利用信號(hào)燈空內(nèi)控制進(jìn)入隧道的車輛，以達(dá)到正常的環(huán)境指標(biāo)。
（4） 正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)為正向運(yùn)轉(zhuǎn)（即沿行車方向吹風(fēng)），當(dāng)火災(zāi)或雙向行駛正向交通量小于逆向交通量時(shí)，風(fēng)機(jī)才可能逆向吹風(fēng)。如有需要逆向吹風(fēng)時(shí)，應(yīng)先停風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)逆向運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、 控制模式：自動(dòng)控制、手動(dòng)控制
自動(dòng)控制
隧道采用縱向通風(fēng)方式，通風(fēng)控制的任務(wù)是通過(guò)檢測(cè)隧道內(nèi)的CO濃度、VI濃度以及風(fēng)速、風(fēng)向來(lái)控制隧道內(nèi)13組（每組兩臺(tái)）風(fēng)機(jī)的啟停和正反轉(zhuǎn)。
其中CO、VI環(huán)境檢測(cè)器：CO的輸出形式是4～20mA，量程為0～300ppm；VI的輸出形式是4～20mA，量程為0～15（1/Km）。
風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)器：風(fēng)速的輸出形式是4～20mA，量程為0～15m/s；風(fēng)向輸出形式是4～20mA，量程為0～360度。
系統(tǒng)控制方式為位式控制，在兩個(gè)控制點(diǎn)間設(shè)置一段不靈敏區(qū)，控制點(diǎn)可在線修改。
控制點(diǎn)設(shè)置（預(yù)設(shè)）
控制點(diǎn) | 一氧化碳CO（ppm） | 能見(jiàn)度VI（1/km） |
關(guān)閉點(diǎn) | 10 | 3.00（透光率80%） |
開(kāi)啟點(diǎn) | 15 | 5.00（透光率66.7%） |
報(bào)警點(diǎn) | 75 | 12.00（透光率30%） |
正?？刂颇Ｊ剑A(yù)設(shè)）
一氧化碳CO（ppm） | 關(guān)系 | 能見(jiàn)度VI（1/km） | 風(fēng)機(jī)控制 | 間隔時(shí)間 （可修改） | 說(shuō)明 |
＜5 | 與 | ＜3.00 | 風(fēng)機(jī)每隔Tfc分 鐘停開(kāi)一對(duì) | Tfc=20 | 運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)先停 |
＞15 | 或 | ＞5.00 | 風(fēng)機(jī)每隔Tfo分 鐘增開(kāi)一對(duì) | Tfo=10 | 第一組開(kāi)最近風(fēng)機(jī)，以后各組運(yùn)行時(shí)間短的風(fēng)機(jī)先開(kāi) |
＞75，且持續(xù) 時(shí)間超過(guò)Tfon | 或 | ＞12.00 | 啟動(dòng)全部風(fēng)機(jī) | Tfon=15 | 中心報(bào)警，并且交通管制 |
CO/VI與最近一組風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)關(guān)系表（預(yù)設(shè)）
