سیستم های کنترل هوشمند تونل
به کارگیری مجموعه ای از فن آوری ها و تجهیزات از قبیل حسگرهای پیشرفته،پردازشگرها و فن آوری اطلاعات و ارتباطات در سیستم حمل و نقل عمومی می باشد که این امکان را پدید می آورد که بخش های مختلف مدیریت حمل و نقل با یکدیگر به طور خودکار تعامل داشته باشند به طوری که شبکه حمل و نقل به طور یکپارچه و هماهنگ اداره گردد.این فن آوری،عملکرد حمل و نقل سنتی را با استفاده از تبادل الکترونیکی داده و طلاعات توسعه می دهد.این سیستم با توجه به فضا و ظرفیت حمل و نقل وسایل نقلیه،افزایش جمعیت و نیز افزایش روز افزون میزان سفر،اقدام به مدیریت ساختار حمل و نقل جهت کاهش زمان مورد نیاز جهت انجام سفرها می نماید.با این شیوه همچنین ظرفیت حمل و نقل جاده ای افزایش می یابد بدون آن که لزوما نیاز به افزایش فیزیکی تعداد خطوط جاده ها باشد.استفاده از ITS کیفیت و دسترس پذیری اطلاعات به سرویس دهندگان(مامورین راهنمایی و رانندگی،امداد،نگهداری و پشتیبانی)و به سرویس گیرندگان (رانندگان) را افزایش می دهد.
کنترل و پایش تونل در ساختارITS:
تونل های جاده ای یکی از اجزا و ساختار حمل و نقل به شمار می آیند و روزانه حجم گسترده ای از کامیون ها ،اتوبوس ها،قطارها،ماشین ها با سرعت هایی مشابه به سرعت هایی که در آزاد راه ها امکان پذیر است از آنها عبور می کنند.تونل ها با توجه به فضای تقریبا بسته ای که دارند در صورت وجود حجم وسیعی از وسایل نقلیه دودزا در درون تونل میتوانند به سرعت به عامل کشنده ای تبدیل شوند به نحوی که اگر برای حتی یک مدت کوتاه تهویه به صورت مناسب انجام نشود گازهای سمی خارج شده از وسایل نقلیه آن را به محیطی مسموم کننده و کشنده مبدل می سازند.در حقیقت پیش بینی وکنترل مناسب در زمان کوتاه از مهم ترین و ضروری ترین ویژگی های یک سیستم کنترل هوشمند به حساب می آید.سیستم حمل و نقل هوشمند در تونل یک سیستم خودکار مدیریت تونل است که اطلاعات دریافتی از مجموعه حسگرها و دیگر اطلاعات موجود را به سرعت مورد پردازش قرار داده و از آنها اطلاعات مورد نیاز جهت کنترل و
سیستم های حمل و نقل هوشمند(ITS):
مدیریت حمل و نقل عمومی و خصوصی،تصادفات و موارد اضطراری را استخراج می نماید.در حقیقیت ورودی های این سیستم شامل حسگرهای آنالیز آلودگی هوا،حسگرهای دود و شعله،حسگرهای نوری و نیز حسگرهای وسایل نقلیه،تشخیص دهنده تعداد و چگالی و نوع وسایل نقلیه عبوری،اطلاعات راه های مرتبط و ظرفیت عبوری کنونی هر یک از آنها،وضعیت آب و هوایی،تصادفات و یا دیگر اتفاقات اضطراری،گزارش های ماموران پلیس و اطلاعات دریافتی از تلویزیون های مدار بسته می باشد و منابع خروجی یا عملگرها شامل تجهیزات تهویه و دمنده های هوا،کنترل دریچه های هوا،نورافکن ها،سیستم های اطفاء حریق،چراغ ها و علائم متغیر راهنمایی و رانندگی،ارسال اطلاعات به پلیس و پرسنل راهنمایی و رانندگی،نیروهای امدادی،پرسنل تعمیر و نگهداری،مراکز اطلاع رسانی راه ها و اطلاع رسانی به رانندگان می باشد.
حداقل تجهیزات برای همه تونل ها در استاندارد پیشنهادی:
1) مسیرهای گریز:درب ورودی این مسیرها باید توسط چراغ هایی حداقل در هر 100 متر و با علائمی در 25 متر مشخص گردند.
2) کپسول های اطفاء حریق:نصب تجهیزات اطفاءحریق به طور منظم و حداقل در هر 150 متر و در ورودی ها ضروری است.سیستم آب فشان برای آتش نشان ها نیز باید حداقل در هر 150 متر قابل دسترسی باشد.
3) تجهیزات پخش رادیویی:دسترسی به کانال های مخصوص رادیویی برای سرویس اضطراری در همه تونل ها الزامی است. مدیر تونل و امدادگران اضطراری باید قادر باشند تا پیام های اضطراری خود را از طریق این تجهیزات پخش نمایند.
4) سیستم های دیده بانی:نصب این تجهیزات که شامل تجهیزات تشخیص خودکار حوادث نیز می باشد برای تونل های بالای 1000 متر ضروری است.
5) تغذیه مطمئن:تونل ها باید از یک سیستم تغذیه و ولتاژ بالا و پایین برخوردار باشند تا موجب اخلال در کار سیستم های ایمنی تونل نگردد.
6) اتاق کنترل:سازمان تونل ها باید در مورد لزوم وجود اتاق کنترل در هر تونل با توجه به مشخصات و ویژگی های خاص آن تونل تصمیم گیری نماید.
ویژگی های ساختاری تونل:
هرچه تونل دارای شیب تندتری باشد خودروهای حرکت کننده به سمت بالا به هنگام عبور آلودگی بیشتری را از خود به جا می گذارند.بنابراین مقدار آلودگی به یک طرفه یا دو طرفه بودن تونل،جهت حرکت خودروها و حجم خودروهای صعود کننده وابسته است.به علاوه هرچه تونل در ارتفاع بیشتری از سطح دریا قرار داشته باشد خودروهای عبوری تولید آلودگی بیشتری می کنند زیرا راندمان موتورهای احتراقی با رقیق شدن هوا کاهش می یابد.
ویژگی های ترافیکی تونل:
به طور معمول هرچه ترافیک کندتر باشد تعداد خودروهای داخل تونل افزایش می یابد،حرکت پیستونی هوا ناشی از حرکت خودروها نیز در تونل کاهش می یابد.برای تامین حرکت پیستونی نگه داشتن سرعت متوسط ترافیک بالاتر از 30 کیلومتر در ساعت الزامی است.همچنین وجود خودروهای بیشتر در تونل نیروی مقاومت کل تونل در برابر جریان هوا را افزایش می دهد.به علاوه موتور خودروها در وضعیت ترافیکی متراکم راندمان کمتری خواهد داشت و نرخ تولید آلودگی آنها افزایش می یابد.بنابراین در بسیاری از تونل ها که در جریان روان ترافیکی تهویه طبیعی برای آنها کافی است ممکن است تقریبا تمامی ظرفیت تهویه طبیعی خود را در اثر ترافیک از دست بدهند.
سیستم های سنجش وکنترل روشنایی داخل تونل ها:
یک استراتژی مناسب در تونل باید اهداف زیر را تامین نماید:
1) راننده بتواند بلافاصله موانع روبه روی خویش را در تونل شناسایی نماید.
2) تونل از نظر روانی روی مسافرین احساس ترس و حبس در یک محیط بسته را ننماید.
3) مقدار نور در نقاط ابتدایی تونل به گونه ای کنترل گردد تا هنگام رسیدن به تونل از یک فضای روشن برای راننده پدیده کورچشمی یا اصطلاحا مواجهه با حفره سیاه صورت نگیرد.
4) در مسیر عبور از زیر لامپ های روشنایی در تونل راننده احساس سوسو زدن نور را نکند تا بتواند روی موانع پیش رو تمرکز کند.
5) مقدار نور در انتهای تونل به گونه ای کنترل گردد تا هنگام خروج از تونل تغییرات نور به ناگهان زیاد نشود تا راننده چشمان خود را ببندد.
سیستم های کنترل تهویه داخل تونل ها:
سیستم تهویه تونل به منظور تامین هوای تازه در تمامی نقاط تونل،نگه داشتن سطح آلودگی ایجاد شده در تونل توسط خودروها در زیر حد مجاز،تامین دید کافی برای رانندگان و کنترل حرارت و دود به هنگام آتش سوزی می باشد.
شیوه های کلی کنترل تهویه در تونل:
تهویه تونل ها به یک یا ترکیبی از روش های زیر انجام می گیرد:
1) تهویه طبیعی:این نوع تهویه بر اثر جریان طبیعی باد در تونل انجام می گیرد.این جریان باد می تواند به علت اختلاف فشار دو دهانه تونل ایجاد شود،در صورت وجود شیب ملایم در تونل این جریان تقویت می گردد و همچنین باد ناشی از حرکت خودروها در تونل یک طرفه که به آن اثر پیستونی می گویند ایجاد یک
جریان طبیعی باد در تونل می کند.در تونل های دو طرفه میزان تهویه از طریق اثر پیستونی متناسب با تفاضل ترافیک دو طرف خواهد بود.به علاوه در صورت طراحی مناسب دهانه های تونل،خاصیت پراکنده شدن گازها و چرخش گردابی باد به علت حرکت خودروها باعث می شوند که آلودگی در تونل های کوتاه به آرامی به خارج از تونل منتقل گردد.
2) تهویه به وسیله فن:در این روش بسته به نوع تهویه از فن های جت،محوری،گریز از مرکز و یا ترکیب آنها استفاده می شود.
3) تهویه به وسیله کنترل ترافیک:در این روش با استفاده از کنترل خودکار چراغ های راهنمایی در دو سمت تونل از تجمع و یا تراکم خودرو در تونل جلوگیری می گردد و سرعت خودروهای عبور کننده از بالا نگه داشته می شود،حتی اگر از تهویه مکانیکی به وسیله فن نیز استفاده شود تجربه نشان داده است که کنترل ترافیک برای جلوگیری از تراکم در داخل تونل موجب کاهش هزینه ی تهویه در تونل های طولانی می شود.
4)تصفیه هوا:در این روش با استفاده از روش های جداسازی فیزیکی،ترکیب شیمیایی یا بیولوژیکی آلودگی از هوای داخل تونل جدا می گردد.
سیستم های امداد رسانی:
امکانات امداد به دو طریق زیر باید برای کاربران تونل فراهم باشد:
1) امکانات خود-امدادی
2)امکانات برون-امدادی
امکانات خود امدادی تجهیزاتی هستند که در تونل قرار دارند و در هنگام خطر کاربر را راهنمایی و یا توسط کاربر مورد استفاده قرار می گیرند.این امکانات شامل:
علائم راهنمایی کننده به درب های خروج اضطراری و تلفن اضطراری
مسیر پیاده رو اضطراری
دست گیره پیوسته در طول مسیر پیاده در تونل
پست های اضطراری دارای وسایل اطفاء حریق(شلنگ قرقره ای آب آتش نشانی)،تلفن اضطراری،سیستم تغذیه برق اضطراری
– پست های برق در هر 50 متر از تونل قرار می گیرند.
امکانات برون-امدادی:امکاناتی هستند که توسط نیروهای امداد و اورژانس برای یاری رساندن به آسیب دیدگان استفاده می شود.این امکانات اورژانس شامل تیم های امداد آتش نشانی و امداد پزشکی می باشند.
سیستم های ایمنی ترافیک داخل تونل ها:
1)سیستم های کنترل ارتفاع خودرو
2)راه بند
3)علائم خط
4)چراغ های چشمک زن قرمز
5)تابلوهای پیام متغیر
سیستم تشخیص ارتفاع غیر مجاز:
سیستم های تشخیص ارتفاع غیر مجاز خودرو(OVDS)قادر است خودروهای با ارتفاع بلندتر از حد مجاز که قابل عبور از تونل هستند را تشخیص داده و بلا فاصله آلارمی را به مرکز کنترل ارسال کند.سیستم خودکار تونل علاوه بر اطلاع اپراتور چراغ های خطر را در مسیر حرکت خودرو روشن کرده و تابلوی
پیام متغیر را برای اطلاع راننده نسبت به فرمان توقف خودرو فعال می کند.همچنین در صورتی که اساس عملکرد سیستم تشخیص ارتفاع غیر مجاز از نوع ویدیویی نباشد دوربین های CCTV را به سمت خودرو با ارتفاع غیر مجاز می چرخاند تا اپراتور به راحتی آن را شناسایی نماید.
عوامل موثر در افزایش ایمنی تونل:
1)طرح تونل:
بسیاری از المان های تونلی مانند مقطع عرضی،مسیر،زهکشی،سطح جاده و طرح مدخل ورودی تونل از مهم ترین پارامترهای ایمنی در تونل هستند.در عمل طرح مسیر مهم ترین عامل در کنترل تصادفات به شمار می رود.مسیر افقی تونل ها باید به صورت خطی یا دارای شعاع بزرگ باشد تا از دید خوب برخوردار باشد و همچنین تونل باید دارای شیب ملایم باشد تا از تخلیه آب ها جلوگیری به عمل نیاورد.خطوط کناری اضافی برای پارک های اضطراری برای خودرو های از کار افتاده و دچار سانحه شده،امکان تصادفات را کاهش می دهد.در ژاپن در هر 500 الی 1500 متر یک جایگاه برای پارک های اضطراری در نظر گرفته می شود.
2)وضع قوانین ترافیکی خاص:
کاهش سرعت و ممنوعیت سبقت یکی از مقرون به صرفه ترین عوامل در جهت کاهش تعداد و شدت تصادفات است که اجرای دقیق مقررات را می طلبد.سبقت عموما در تونل های با یک خط عبور در هر جهت ممنوع است.جلوگیری و ممانعت از عبور مواد خطرناک از تونل ها،یکی دیگر از عوامل مهم در جلوگیری از آتش سوزی در تونل ها به شمار می رود.در ژاپن حمل و نقل مواد خطرناک از داخل تونل های زیر آب و یا تونل های 5000 متر محدود است.نتایج فاجعه بار ناشی از ایجاد سوانح در داخل تونل ها و محدودیت های کمک رسانی که در این مواقع به سختی انجام می پذیرد از دلایل محدودیت عبور و مرور در تونل ها است.
3)سیستم کنترل تهویه
4)سیستم کنترل روشنایی
5)تعمیر و نگهداری:
نتیجه نگهداری ضعیف از تجهیزات تونل و سیستم های کنترل آن،کاهش ایمنی کاربران تونل خواهد بود.
6)امکانات اضطراری:
مسئله تصادف و مخصوصا آتش سوزی در تونل از نکات مهم در ایمنی تونل می باشد و تشخیص سریع آتش سوزی و انتقال سریع راهنمایی ها به کاربران برای کاهش صدمات و خسارات و اقدامات سریع در جهت اطفاء و کمک رسانی به آسیب دیدگان از عوامل موثر در ایمنی تونل می باشند.
سیستم پایش وضعیت جاده:
در اثر ورود آب به سطح جاده در داخل تونل چه به علت بارندگی در خارج از تونل و چه به علت آبهای نشتی در مسیر تونل سطح جاده لغزنده می گردد.به علاوه در صورتی که هوا ناگهان سرد شود و یا باد سردی بوزد ممکن است بر روی سطح آب در کف و یا دهانه ی تونل یک لایه ی نازک یخ نامرئی نیز تشکیل گردد که جاده را بسیار لغزنده تر نیز می کند،به این لایه نازک یخ که جاده از پشت آن پیداست و باعث می شود جاده فقط مرطوب به نظر برسد اصطلاحا یخ سیاه نیز گفته می شود.ورود مه به تونل به همراه باد سرد نیز می تواند پس از ایجاد شبنم باعث تولید یخ سیاه شود.این وضعیت خصوصا در دهانه و داخل تونل به علت محدود شدن عرض جاده بسیار خطرآفرین است.
دمای سطح زمین ممکن است با دمای هوا متفاوت باشد.همچنین درصد ناخالصی از جمله نمک و دیگر مواد شیمیایی که برای جلوگیری از یخ زدگی بر روی جاده می ریزند دمای انجماد رطوبت کف جاده را تغییر می دهد از این رو لازم است علاوه بر اندازه گیری مقدار آب کف جاده،وجود یخ سیاه،دمای سطح جاده،مقدار رسانایی،قابلیت قطبی شدن آب و غلظت نمک آن نیز اندازه گیری شود تا بر اساس آن دمای انجماد آب محاسبه گردد به این منظور حسگرهایی تحت عنوان حسگر وضعیت جاده و یا سیستم های هشدار دهنده یخ ساخته شده اند که بعضی و یا تمام کمیت های ذکر شده را اندازه می گیرند.
سیستم های سنجش اتوماتیک تصادف داخل تونل ها:
تعداد تصادفات در تونل بیشتر از خارج از تونل نیست اما عواقب این تصادفات در تونل می تواند بسیار خطرناک تر باشد.استفاده اپراتور از CCTVبرای پایش،کشف و اداره حوادث و ترافیک داخل تونل و همچنین تماس رانندگان با تلفن سیار برای گزارش حوادث برای کنترل به موقع وضعیت بسیار اهمیت دارد،اما این روش ها نباید به عنوان شیوه های اصلی سنجش حوادث در داخل تونل تلقی گردد.اغلب تصاویر CCTVوقتی مورد توجه قرار می گیرند که یک پیام خطا از طریق حسگرها و یا تلفن اضطراری دریافت شده باشد.مطالعات نشان می دهد که این روش های اطلاع رسانی دسی کم 3 دقیقه به طول می انجامد تازه در صورتی که به موقع و به درستی انجام گیرد.سیستم های خودکار تشخیص حوادث(AID)می توانند این زمان را به طور قابل توجهی کاهش داده و ایمنی در تونل را بهبود بخشند.
در ادبیت ترافیک تعاریف زیر برای واقعه و یا حادثه وجود دارد:
هر وضعیتی که جریان ترافیکی را تحت تاثیر قرار می دهد.
وضعیتی که به علت توقف و یا حرکت کند دست کم یک خودرو باعث بند آمدن و یا کندی ترافیک شود.
تونل رسالت نخستین تونل دارای سیستم کنترل هوشمند ترافیک در خاورمیانه است .
سیستم نور پردازی تونل در ورودی ها و داخل آن ، متناسب با وضعیت دید راننده تعبیه شده و سیستم روشنایی تونل با فضای بیرونی آن تنظیم است و رانندگان با ورود به تونل دچار مشکل نمی شوند . سیستم های کنترل هوشمند نصب شده در تونل رسالت علاوه بر نمایش میزان و حجم زیاد بار ترافیکی ، غلظت آلاینده ها و وضعیت آلودگی حاصل شده از تردد خودروها را بصورت خودکار نمایش می دهند چنانچه وضعیت آلودگی هوا و میزان غلظت آلاینده های درون تونل از حد مجاز فراتر رود از افزایش بار ترافیکی و ورود خودرو ها به درون تونل جلوگیری خواهند کرد . با پایان یافتن عملیات اجرائی – عمرانی ساخت تونل رسالت شرکت کنترل ترافیک تهران به عنوان مجری نصب و آماده سازی سیستم های مختلف مدیریت تونل فعالیت خود را برای تجهیز این سازه ترافیکی به مدرن ترین سیستم های جهان آغاز نمود . سیستم هایی که برنامه ریزی نصب آنها در تونل رسالت صورت گرفته است به گروه های زیر تقسیم می شوند :
سیستم های تاسیساتی ؛ – سیستم تهویه – جت فن ها – سیستم اعلام و اطفاء حریق – سیستم توزیع برق – سیستم زهکشی آب های سطحی
سیستم های ترافیکی ؛ – انواع علامت ها و تابلو ها – سیستم شمارشگر خودروها – سیستم نظارت تصویری – سیستم تشخیص خودکار حادثه – سیستم کنترل دسترسی ها – سیستم راهبند خودکار – سیستم تشخیص ارتفاع غیر مجاز – سیستم SOS
اتاق کنترل و نظارت تونل
مدرن ترین سیستم ایمنی هوشمند در تونل توحید
برای مدیریت و نظارت دقیق بر ترافیک تونل توحید، مرکز کنترل ترافیک محلی برای این تونل در دست احداث است.
مدیر عامل شرکت کنترل ترافیک شهرداری تهران با تاکید براینکه سیستم امنیتی هوشمند تونل توحید از مدرن ترین و به روز ترین نوع این سیستم هاست، گفت: برای مدیریت و نظارت دقیق بر ترافیک تونل توحید، مرکز کنترل ترافیک محلی برای این تونل در دست احداث است. مهندس بهروز در گفتگو با خبرنگار سما با بیان این مطلب اظهار کرد: به دلیل طول زیاد و یکپارچه بودن مسیر در تونل توحید باید از سیستم های امنیتی ویژه و مدرن استفاده شود که در همین راستا از سیستم های ایمنی هوشمند و مدرن در تونل استفاده خواهد شد. وی با بیان اینکه در بحث ایمنی تونل توحید مسائل مختلف از جمله روشنایی، تهویه مناسب، سیستم آتش نشانی مدرن، سیستم های نظارت تصویری و…مورد توجه ویژه است افزود: از نظر روشنایی، تونل توحید استانداردهای خاصی را دارا خواهد بود چنانچه روشنایی مناسب برای کف تونل، وجود آبشارهای نور در ورودی و خروجی تونل و تنظیم نور بر اساس میزان دید از جمله موضوعاتی است که مورد توجه قرار گرفته است. بهروز خاطر نشان کرد: همچنین در تونل توحید از سنسورهای مختلف مانند سنسورهای حرارتی، سنسورهای تشخیص دید، سنسورهای تشخیص آلودگی و… برای ارتقای ضریب ایمنی و تشخیص سریع هرگونه مشکل و حادثه ای استفاده خواهد شد. وی ادامه داد: همچنین در درون تونل از تابلوهای اطلاع رسانی، دوربین های نظارت تصویری، تلفن تماس های اضطراری استفاده خواهد شد تا ضمن نظارت دقیق بر وضعیت و ترافیک تونل امکان ارتباط مسئولان با رانندگان خوردوهای در حال تردد از تونل فراهم شود.
مدیر عامل شرکت کنترل ترافیک شهرداری تهران همچنین در مورد سیستم هوشمند و مدرن آتش نشانی در تونل توحید گفت: استفاده از سیستم های آتش نشانی خودکار در تونل ها ، دیگر مورد تایید نیست زیرا در صورت بروز هرگونه حادثه و آتش سوزی احتمالی اولین چیزی که دارای اهمیت است نجات جان افرادی است که در تونل هستند و استفاده از سیستم آتش نشانی خودکار ضمن آنکه دید را مختل کرده و خروج افراد را از تونل با مشکل مواجه می کند، تهویه و تنفس راحت حادثه دیدگان را با مشکل مواجه می سازد به همین دلیل در تونل توحید براساس استانداردهای روز دنیا از سیستم های خاصی استفاده می شود که در صورت بروز آتش سوزی و حادثه 5 تا 15 دقیقه با ایجاد تهویه مناسب به صورت هوشمند، امکان خروج افراد را از تونل فراهم می سازد و بعد خاموش کردن حریق صورت می گیرد. وی ادامه همچنین برای افزایش ضریب ایمنی در تونل توحید و کاهش تصادفات و روان سازی ترددها همچنین محدودیت سرعت برای تونل توحید پیش بینی شده و سرعت سنج هایی در ورودی و طول مسیر و خروجی های تونل نصب می شود تا رانندگان با حفظ سرعت مجاز زمینه کاهش سوانح و تصادفات را فراهم سازند. مهندس بهروز در پایان سیستم هوشمند امنیتی تونل توحید را ویژگی بارز این پروژه بزرگ داسنت و گفت: در تلاشیم با به کارگیری سیستم های نظارتی و امنیتی هوشمند، ضریب ایمنی را دز این تونل بسیار بالا برده و بتوانیم به خوبی بر وضعیت ترافیک در درون و بیرون تونل توحید مدیریت و نظارت کنیم.