楊艷，侯俊濤，鐘新華

（攀枝花學院智能制造學院，四川攀枝花，617000）

0 引言

自進入21世紀以后，隧道交通飛速發(fā)展，據(jù)2011年公路水路交通運輸行業(yè)發(fā)公報顯示，截止到2011年底，全國公路隧道為8522處625.34萬米，比2010年末增加1148處，113.09萬米，其中特長隧道326處，143.32萬米。隨之而來的就是大量隧道交通事故的發(fā)生，其中大部分的原因來自于隧道內外光線的急劇變化產(chǎn)生耀眼、看不清前方道路狀況等短暫致盲現(xiàn)象，稱之為明適應和暗適應，若想減少來自此方面產(chǎn)生的交通事故數(shù)量，首要目的就是要解決這種現(xiàn)象。因此筆者基于現(xiàn)有的交通設施基礎之上，利用計數(shù)器、單片機、感應線圈、交通指示燈（紅綠燈）來幫助司機克服隧道行駛的障礙。

1 國內外的隧道瞬盲現(xiàn)象措施

1.1 國內外的老式傳統(tǒng)照明模式

現(xiàn)在我國國內的大部分地區(qū)延續(xù)著較為傳統(tǒng)的老式傳統(tǒng)照明電路，現(xiàn)代化和自動化水平低下，部分地區(qū)使用光亮度檢測儀來檢測隧道內外亮度差，來調節(jié)燈光，但是由于洞外亮度檢測儀、洞內隧道照度儀較為落后，可靠性和準確性較低，故而隧道照明的安全性能也就不盡人意，同時對于隧道內部燈光的電路控制，大多以分級控制和手動控制為主，導致了隧道燈長時間條件下工作，電力成本較高，總體投入的交通資源和成本也就隨之提升；維修時，由于電路較為傳統(tǒng)，在燈光線路出現(xiàn)問題時，會對交通造成一定的影響，故而老式的傳統(tǒng)照明模式在一定程度上，需要進行一定的改造來實現(xiàn)隧道照明現(xiàn)代化和智能化的蛻變。

1.2 理想型的現(xiàn)代化智能照明模式

利用現(xiàn)有的線圈傳感技術、現(xiàn)代電路電子技術和信號傳遞和處理技術，在以邊收集來自道路和車輛信息的同時將其上傳到數(shù)據(jù)庫，得到實時的交通情況；在上傳信息數(shù)據(jù)的同時，不影響交通設備的正常運作，得到車輛和道路的信息后控制隧道燈光，通過對隧道口緩沖監(jiān)控區(qū)域將緩沖區(qū)域內的道路信息狀況通過交通指示燈的形式反饋給司機，司機得到此信息后，及時做出合理的調整，以避免造成交通事故等意外情況。

2 系統(tǒng)概述

2.1 大致工作情況

系統(tǒng)主要針對的是司機由于劇烈快速的光線變化導致的瞬盲問題，隧道電力資源問題以及在此基礎之上減少交通開支進行研究，以下為系統(tǒng)的主要工作流程和流程圖以及基本的工作原理。

（1）汽車從道路上行駛過來時，路過鋪設的線圈，此時計數(shù)器1內部數(shù)值由N-1變?yōu)镹，隧道出口的計數(shù)器2此時為N-1，兩者內部計數(shù)器不一致，此時開關開啟，隧道內燈光亮起。

（2）當車輛經(jīng)過線圈以后，在隧道入、出口出設立有一段緩沖監(jiān)控區(qū)域，若此時該區(qū)域內無車，則在隧道口的紅綠燈處顯示綠燈，表示可以通行；若此時有車因交通事故或者堵車停留，則顯示黃燈，提醒司機減速慢行；若出現(xiàn)隧道塌方等特殊情況，則顯示紅燈，禁止通行。

（3）當車輛出隧道口以后，計數(shù)器2的數(shù)值由N-1變?yōu)镹，計數(shù)器1和2的數(shù)值相等，此時控制電路關閉燈光。

（4）可將數(shù)據(jù)上傳，N的值為該時間段內該隧道線路的交通量；同時，某時刻計數(shù)器1減去計數(shù)器2的值為該時刻隧道內的車輛數(shù)，可用于反映道路的通行情況（如圖1）。

圖1 系統(tǒng)工作原理

2.2 感應線圈信息錄入點與隧道口的距離選擇

系統(tǒng)在車輛經(jīng)過，線圈捕捉到信息使計數(shù)器1 內部數(shù)字變化，在與計數(shù)器2進行比對后再控制隧道燈光的開關，那么這需要一個反應的時間；由于隧道路段的道路水平，限速上限不同，在計算大致位置時，將該路段的最高限速速度作為目標數(shù)據(jù)來計算出線圈位置的大致范圍。

圖2 限速標志牌

以下列湖南省高速公路隧道限速牌為例，限最高時速為60碼，那么在計算鋪設點時，假設車輛行駛速度為60碼，隧道口出現(xiàn)事故，那么在燈光打開以后，司機得知前方的情況，經(jīng)過反應時間后剎車直至停下的距離即為鋪設距離。

L=60*（燈光開啟時間+司機反應時間）+60碼速度下普通汽車急剎距離L即為隧道口到線圈鋪設的距離，但是由于司機的反應時間不同，因此，只能大致的求出一個范圍值。但是這并不會影響到系統(tǒng)的安全性，只要取值能夠高于60千米每小時的時速下的L值，都在安全范圍以內。

3 系統(tǒng)組成部分

3.1 計數(shù)器

T89S52單片機內部的定時/計數(shù)器的結構如圖3所示。定時器T0由特殊功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）構成，定時器T1由特殊功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）構成。每個寄存器均可單獨訪問。

圖3 單片機內部計數(shù)器原理構造圖

將計數(shù)器1與計數(shù)器2進行數(shù)據(jù)連接，使兩個計數(shù)器在獨立工作的同時能夠進行信息比對，然后反饋給燈光控制電路，以此來進行對隧道內部燈光的控制，同時，將已有的計數(shù)器數(shù)據(jù)進行上傳，讓遠在千里之外的數(shù)據(jù)庫中能夠得到這些寶貴的信息資源，因此，計數(shù)器不單單只有計數(shù)的功能，還要外接一個能夠上傳數(shù)據(jù)的處理器。

3.2 隧道內部的燈光

在欠發(fā)達的地區(qū)，隧道內部燈光的鋪設采用老式的傳統(tǒng)電路控制，但是在一些東部地區(qū)，隨著隧道交通的發(fā)展，開始采用變化性的隧道燈光，根據(jù)和隧道口的距離來調節(jié)燈光亮度，以此減少電力資源的消耗。

對于隧道內部燈光的鋪設，有一定的原則，短暫致盲的現(xiàn)在只存在于隧道的入口出還有隧道的出口處，可以將這兩個地方的燈光亮度調高，然后越靠近隧道內部，燈光可以適當調暗，并趨近于一個穩(wěn)定值，如此，不僅可以讓司機在車輛行進過程中緩解瞬盲帶來的視覺疲勞，還能減少照明支出。隧道照明亮度曲線如圖4所示，可以以此來進行對隧道燈光的安裝。

圖4 隧道照明亮度曲線

由于系統(tǒng)本身的特性，經(jīng)常開關隧道燈，可能會導致隧道燈的壽命減短，所以對于之后的定期維修頻率也會適當?shù)奶岣撸粸榱酥蟮木S修工作能夠更好的進行，應當嚴格按照國家的標準進行。

安裝燈光時外殼選用強度高、韌性好的合金環(huán)保材料，透明件為加強鋼化玻璃，防塵防水，耐腐防銹。具有較強的抗強力碰撞和沖擊能力;多道防震結構和高科技表面噴涂處理，各種近距離高強高頻震動不能對燈具造成影響，并能在路基、等高頻震動和潮濕、高溫環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。良好的電磁兼容性，不會對輸電網(wǎng)絡造成干擾。

安裝方式：吸頂式、吊桿式、座式、壁掛式等多種安裝方式，操作更加簡便。適應不同工作現(xiàn)場照明的需要。燈具與電器箱一體化設計，整體可靠性強，故障率低，使用維護更加安全方便。

3.3 計數(shù)器數(shù)據(jù)對比控制燈光開關

在隧道出口的計數(shù)器本質上和隧道入口的計數(shù)器沒有明顯區(qū)別，但是在計數(shù)器2中存在一個信號處理器，控制線圈信號的回饋和儲存，能給將這一路段的交通事故情況，道路擁堵情況反饋給工作人員，一方面能夠得到即時的車輛通行數(shù)據(jù)，同時還能將得到的數(shù)據(jù)儲存起來，預測和防范未來可能會出現(xiàn)的一些意外情況，采取有效的交通措施。

在計數(shù)器對比完成后，將信息變化為對電路的控制，目前國內使用最多的使雙刀開關對燈光的控制，但是目前國外和國內一些發(fā)達地區(qū)已經(jīng)采用邏輯門的技術，能夠更好的達到保障汽車通行安全和節(jié)省不必要交通資源消耗的目的；在對比計數(shù)器數(shù)據(jù)后，如若二者的數(shù)據(jù)相同，則輸出“0”信號，對應控制燈光關閉，反之二者數(shù)據(jù)不等，則輸出“1”信號，對于電路正常運行，控制燈光仍然打開，直至電路輸出“0”信號關閉燈光為止。

但是在一些欠發(fā)達地區(qū)，燈光控制系統(tǒng)仍舊采用老式的控制系統(tǒng)，不僅造成了燈光電力的浪費，還對電力系統(tǒng)和基礎設施造成了許多的負擔，因此，對于老式燈光線路的改造，也顯得極為重要，可以憑借現(xiàn)有的一些研究結果來對燈光的線路和亮度調節(jié)進行線路鋪設，盡最大化的改造現(xiàn)有的電路，減少負擔。再者，針對照明系統(tǒng)的開關問題，在兩個電子設備進行比對以后再執(zhí)行對照明系統(tǒng)的指令，保證設備的嚴謹性，同時照明系統(tǒng)應當按照國家標準進行安裝，安裝的方式要符合好安裝，不干擾正常工作，好維修的原則，保證維修人員方便維修，從而減少因為維修導致的對正常交通活動的干擾。對于現(xiàn)有的老式電路，全部取代目前來看使不現(xiàn)實的，不管是工程量還是資金方面都會存在一定的問題，所以對電路進行改造時應當保留基礎的電路部分，將原先的控制部分用計數(shù)器數(shù)據(jù)比對控制電路來代替，邏輯門電路的使用可以提升數(shù)據(jù)對比以后燈光開啟和關閉的速度，給駕駛員更多的反應時間，同時還能夠保證電路運行的壽命，在多次開關燈光以后，電路的壽命是會大幅度下降的，因此，減少對電路及隧道燈壽命的影響也是非常有必要的。

圖5 穩(wěn)壓電源電路原理圖（取自基于STC12C5A60S2的智能警示人行道設計）

4 結束語

本文研究的隧道交通安全系統(tǒng)可以應用于現(xiàn)今廣大的隧道交通設施市場中，有效解決車輛在隧道事故高發(fā)路段的事故率，同時降低隧道照明的資源浪費，獲取一定的交通信息數(shù)據(jù)，確保隧道安全的同時，最大程度的降低了運營成本。