1.项目概况

公路隧道智能化监测与安全运营半实物仿真实验平台是在长安大学“211工程”三期建设期间投资140余万元，通过设备购置与自主研发相结合方式建立的。平台由公路隧道半实物模型和高速公路隧道机电设计仿真实验系统构成，如图1所示。通过虚拟仿真与半实物仿真方式解决了公路隧道监测、机电系统设计与运营管理相关实验难以在实际隧道环境中开展的问题。

图1 公路隧道半实物模型

2.系统功能

公路隧道半实物模型能够模拟包括隧道通风子系统、隧道照明子系统、隧道交通控制子系统、隧道计算机控制子系统以及隧道火灾报警与消防子系统等五个子系统在内的公路隧道机电系统的各种运行状态，并进行实时测量、分析和仿真，同时可对隧道交通监控设施配置原则与方法、隧道交通诱导与控制技术、隧道通信与控制网络、隧道通风、照明智能控制系统及隧道综合控制策略进行验证。

高速公路隧道机电设计仿真实验系统应用虚拟现实技术和计算机三维可视化技术，在三维模拟环境下全方位、多视点地展示公路隧道、设施和设备的全景，能够为通风、照明、监控、消防和供配电系统设计提供仿真验证与分析手段。

图2 公路隧道机电系统设计虚拟仿真

图3 公路隧道照明设计区段

隧道智能化监测与安全运营半实物仿真实验平台开设7项虚拟仿真实验：公路隧道运行状态监测仿真实验、公路隧道交通流检测仿真实验、公路隧道信息发布仿真实验、公路隧道通风控制仿真实验、公路隧道照明控制仿真实验、公路隧道消防报警仿真实验、公路隧道机电系统设计虚拟仿真实验。

3.效果与特色

隧道智能化监测与安全运营半实物仿真实验平台将隧道实物模型与隧道机电系统虚拟设计仿真相结合，构建了一个针对隧道机电系统的虚拟仿真教学实验平台。学生能够通过隧道需风量计算与实验仿真，掌握隧道通风控制方式及通风节能效果计算方法；通过隧道照明计算，了解隧道视觉特点，学习隧道照明控制方式及照明经济节能分析方法；通过隧道火灾报警信号模拟，学习火灾报警系统与消防联动系统工作原理；通过隧道照明灯具布设及照明回路设计、照明效果模拟，学习隧道照明优化设计方法；通过隧道机电设施布设效果模拟，学习隧道机电系统组成结构、运行原理及设计方法。

图4 公路隧道照明设计虚拟仿真实验