路段監(jiān)控設(shè)施在高速緊急避險(xiǎn)車道的應(yīng)用

李靖博

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

近年來，我國高速公路工程建設(shè)事業(yè)突飛猛進(jìn)，隨著國家高速建設(shè)發(fā)展區(qū)域的西移，山區(qū)高速公路逐漸成為工程建設(shè)的重點(diǎn)。受制于山區(qū)溝壑縱橫的自然環(huán)境，高速公路中橋梁、隧道、長大下坡的路段所占的比重越來越大，由此帶來不容忽視的山區(qū)高速行駛安全問題。針對(duì)山區(qū)高速設(shè)置的避險(xiǎn)車道可以有效的避免車輛因失控而造成重大交通事故的發(fā)生，因此，更合理有效的利用好高速緊急避險(xiǎn)車道，通過完善緊急避險(xiǎn)車道設(shè)施來提升高速行車安全已刻不容緩。

目前，我國的高速緊急避險(xiǎn)車道相關(guān)工程大多停留在主體和交安工程方面，車輛因失控達(dá)到緊急避險(xiǎn)的目的后無法第一時(shí)間展開救援工作，同時(shí)為后方車輛的繼續(xù)使用造成阻礙，形成安全隱患。如何將機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)施應(yīng)用在緊急避險(xiǎn)車道上，形成報(bào)警聯(lián)動(dòng)機(jī)制，警示后方車輛成為今后一段時(shí)間內(nèi)的研究發(fā)展方向。本文選用多種機(jī)電監(jiān)控設(shè)備，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研安裝，聯(lián)動(dòng)配合形成一套完整的避險(xiǎn)車道專用路段監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視避險(xiǎn)車道的使用利用情況，完善避險(xiǎn)車道設(shè)施來更好的提升高速行車安全等級(jí)。

1 功能方案

避險(xiǎn)車道路段監(jiān)控設(shè)施主要由安裝在長下坡前的可變情報(bào)標(biāo)志、避險(xiǎn)車道附近的線圈式車輛檢測(cè)器、交通信號(hào)燈、黃閃報(bào)警燈、攝像機(jī)、遠(yuǎn)程終端控制器等組成。

避險(xiǎn)車道處設(shè)置的黃閃報(bào)警燈處于常閃狀態(tài)，以警示駕乘人員注意本地的避險(xiǎn)車道及提示避險(xiǎn)車道寬度。當(dāng)行駛車輛遇見突發(fā)情況駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道時(shí)，安裝在避險(xiǎn)車道引道口的線圈車輛檢測(cè)器即給出信號(hào)到遠(yuǎn)程終端控制器，由遠(yuǎn)程終端控制器驅(qū)使信號(hào)燈顯示由綠色箭頭變?yōu)榻爰t燈標(biāo)志，同時(shí)向監(jiān)控中心發(fā)出警報(bào)信息，監(jiān)控中心通過帶云臺(tái)彩色攝像機(jī)確認(rèn)避險(xiǎn)車道使用狀態(tài)，并將避險(xiǎn)車道使用情況等相關(guān)信息發(fā)布至避險(xiǎn)車道前方設(shè)置的可變情報(bào)標(biāo)志處，提醒駕乘者注意。當(dāng)?shù)缆肪仍藛T及時(shí)處理事故車輛撤離后，信號(hào)燈可通過人工復(fù)位或遠(yuǎn)程遙控的方式恢復(fù)綠色箭頭標(biāo)志，可變情報(bào)標(biāo)志信息重新恢復(fù)正常，避險(xiǎn)車道可繼續(xù)投入正常使用狀態(tài)，一次緊急避險(xiǎn)過程結(jié)束。避險(xiǎn)車道監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 避險(xiǎn)車道監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 系統(tǒng)組成

2.1 線圈車輛檢測(cè)器

避險(xiǎn)車道線圈車輛檢測(cè)器選用兩車道高精度車檢器，對(duì)埋設(shè)于避險(xiǎn)車道分流鼻端的多股銅導(dǎo)線線圈有良好的感應(yīng)能力，檢測(cè)精度不小于98%［1，2］。車輛檢測(cè)器具有加電自動(dòng)復(fù)位和人工復(fù)位兩種功能，當(dāng)有車輛駛過檢測(cè)線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生20 mH～1 000 mH［3］的電感信號(hào)，車輛檢測(cè)器確認(rèn)車輛并識(shí)別出車速信息，通過輸出開關(guān)量信號(hào)傳輸給RTU遠(yuǎn)程終端控制器，發(fā)出警告。

2.2 遠(yuǎn)程終端控制器

避險(xiǎn)車道選用的遠(yuǎn)程終端控制器RTU(Remote Terminal U-nit)具有良好的通訊能力，支持8路開關(guān)量輸入輸出，具備1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)10/100 M以太網(wǎng)口和1個(gè)RS485/232接口，并可根據(jù)實(shí)際功能需要隨時(shí)擴(kuò)展，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、保存和傳輸，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備遙控、遙信和遙測(cè)功能［4］。由于它具備抗強(qiáng)電、抗干擾能力，且在寬溫環(huán)境下(－10℃ ～55℃)平均無故障工作時(shí)間(MTBF)可達(dá)20 000 h，因此特別適合應(yīng)用于山區(qū)避險(xiǎn)車道惡劣的溫度和濕度環(huán)境下，可直接放置在避險(xiǎn)車道的控制器機(jī)箱內(nèi)。

遠(yuǎn)程終端控制器RTU接收來自于線圈車輛檢測(cè)器觸發(fā)的開關(guān)量信號(hào)后，通過1路帶繼電器功能的開關(guān)量輸出控制交通信號(hào)燈由綠變紅，提醒后方車輛避險(xiǎn)車道已被占用，同時(shí)將報(bào)警信息傳輸至監(jiān)控分中心，通知提供救援。

2.3 交通信號(hào)燈、黃閃報(bào)警燈

避險(xiǎn)車道交通信號(hào)燈、黃閃報(bào)警燈均由顯示燈、立柱和安裝支架構(gòu)成，全天24 h工作，光源均由LED管粒組成，交通信號(hào)燈接收遠(yuǎn)程終端控制器的信號(hào)，進(jìn)行綠箭頭和紅燈的變換，黃閃報(bào)警燈則亮滅交替閃爍。

2.4 CCTV監(jiān)控?cái)z像機(jī)

避險(xiǎn)車道設(shè)置1套12 m高帶云臺(tái)彩色攝像機(jī)，攝像機(jī)采用彩色1/3″CCD，有效像素水平不小于752，垂直不小于494，采用電動(dòng)變焦鏡頭，10 mm～200 mm焦距，由監(jiān)控片區(qū)中心控制云臺(tái)的動(dòng)作，攝像機(jī)可水平旋轉(zhuǎn)0°～360°，垂直向上不小于20°，向下90°。避險(xiǎn)車道事故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像通過通信系統(tǒng)傳輸回監(jiān)控中心，監(jiān)控員可以在監(jiān)控中心閉路電視監(jiān)視器或大屏幕投影系統(tǒng)上監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)情況。

2.5 可變情報(bào)標(biāo)志

通常避險(xiǎn)車道前1 km設(shè)置一塊可變情報(bào)標(biāo)志，用于提示前方避險(xiǎn)車道的情況，它接收監(jiān)控中心發(fā)來的信息，可顯示圖標(biāo)中文、英文、數(shù)字和圖素?？勺兦閳?bào)標(biāo)志采用四紅兩綠高亮度LED發(fā)光二極管，整屏亮度大于8 000 cd/m2［5］，靜態(tài)視認(rèn)距離不小于250 m，車速達(dá)到120 km/h時(shí)，視認(rèn)距離不小于210 m。

當(dāng)避險(xiǎn)車道未被占用時(shí)，可變情報(bào)標(biāo)志顯示正常的道路通行內(nèi)容，字體顏色顯示綠色;當(dāng)檢測(cè)車輛駛?cè)胝加帽茈U(xiǎn)車道后，可變情報(bào)標(biāo)志顯示紅色警示字體，提示司機(jī)前方避險(xiǎn)車道占用，以禁止其他車輛繼續(xù)駛?cè)耄?］。

2.6 避險(xiǎn)車道照明燈

避險(xiǎn)車道根據(jù)長度需要間隔30 m設(shè)置一盞照明燈，照明燈采用150 W LED光源，照明燈的控制接觸器與遠(yuǎn)程終端控制器相連，可根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)及本地手動(dòng)控制［7］。

2.7 通信傳輸系統(tǒng)

避險(xiǎn)車道處交通信號(hào)燈、車輛檢測(cè)器均接入RTU進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，RTU和可變情報(bào)標(biāo)志通過RS485點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)光端機(jī)、CCTV攝像機(jī)通過視頻傳輸遠(yuǎn)端模塊，各占用通信1芯光纖將數(shù)據(jù)圖像信息傳至就近的通信機(jī)房，通過通信系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)口傳輸通道至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)圖像信息同時(shí)下發(fā)可變情報(bào)標(biāo)志的顯示信息，進(jìn)行有效地引導(dǎo)。

3 實(shí)施應(yīng)用

本文研究的路段監(jiān)控設(shè)施已經(jīng)在山西平定—陽曲高速K49+400，陽泉—左權(quán)高速K45+500處避險(xiǎn)車道得到了實(shí)踐應(yīng)用，兩處避險(xiǎn)車道均為過隧道后長下坡路段，避險(xiǎn)車道路段監(jiān)控設(shè)施的投入使用為來往車輛起到了良好警示作用，有效降低了高速交通事故的發(fā)生率，工程實(shí)踐應(yīng)用得到了專家一致好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，做到了經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益的雙豐收。路段監(jiān)控設(shè)施在避險(xiǎn)車道的應(yīng)用效果圖見圖2。

圖2 路段監(jiān)控設(shè)施在避險(xiǎn)車道的應(yīng)用

4 結(jié)語

通過選用不同的路段監(jiān)控設(shè)施，采用聯(lián)動(dòng)控制方式集中整合應(yīng)用于高速緊急避險(xiǎn)車道，增強(qiáng)對(duì)避險(xiǎn)車道的信息監(jiān)管，可以廣泛推廣應(yīng)用于山區(qū)高速避險(xiǎn)車道，為廣大司乘人員提供更加安全快捷的出行服務(wù)。隨著新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，未來在避險(xiǎn)車道工程實(shí)施上仍有很大的改進(jìn)提升空間，從提高節(jié)能環(huán)保效益方面，可對(duì)避險(xiǎn)車道的路段監(jiān)控設(shè)施更換采用風(fēng)光互補(bǔ)供電方式。從提高監(jiān)控信息化方面，考慮引入避險(xiǎn)車道車牌識(shí)別系統(tǒng)，可對(duì)事故車輛進(jìn)行更準(zhǔn)確的車型定位。在今后的開發(fā)研究及工程實(shí)施中，還可繼續(xù)不斷深入開展研究。

［1］JT/T 455-2001，環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器［S］.

［2］JTG F80/2-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］吳曉航.公路車輛感應(yīng)線圈檢測(cè)系統(tǒng)分析［J］.機(jī)電工程，2008(8):17-18.

［4］孫衛(wèi)國，董寶善.RTU產(chǎn)品在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.自動(dòng)化博覽，2011(2):21-22.

［5］JT/T 431-2100，高速公路LED可變信息標(biāo)志技術(shù)條件［S］.

［6］潘 勇，孫文俠，趙 勇，等.山區(qū)公路長下坡路段監(jiān)控系統(tǒng)研究［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2006(8):35-36.

［7］魏 忠.邵三高速公路緊急避險(xiǎn)車道機(jī)電工程實(shí)施分析［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2009(6):28-29.