高速公路霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】 高速公路以高速、便捷、高流量及安全著稱，一般發(fā)達(dá)國家高速公路的交通事故總數(shù)和死亡率只有普通公路的1/3到1/2，而據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國高速公路上的事故發(fā)生率和死亡率卻均大于普通公路。其中又因霧等惡劣天氣的影響造成的事故就占事故總數(shù)的近1/4。為此，本文提出一種霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)控制系統(tǒng)，將有助于降低霧天高速公路上的事故發(fā)生率，對交通管理部門及時(shí)進(jìn)行交通管控提供有效的幫助，對減少社會經(jīng)濟(jì)和群眾生命財(cái)產(chǎn)損失具有重要的意義。

（一）高速公路的霧區(qū)分析

霧是因?yàn)榈孛婧徒卮髿庋杆俳禍?，大氣中的水汽達(dá)到飽和狀態(tài)， 凝結(jié)成小水滴晶，漂浮在大氣中所形成的一種天氣現(xiàn)象。霧迷漫在近地面的大氣層中，能使視野變得迷糊不清，能見度降低，影響行駛中交通運(yùn)輸工具的安全，尤其是高速行駛車輛的安全。

區(qū)域性的濃霧發(fā)生雖然具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和突發(fā)性，但同時(shí)它也是有規(guī)律可循的。它具有區(qū)域性、季節(jié)性和時(shí)限性，尤其是在對公路的影響方面，濃霧的區(qū)域性特點(diǎn)表現(xiàn)得尤為突出。它經(jīng)常發(fā)生在一些地勢低洼、潮濕或公路兩旁有水田等特殊地段。高速公路上因霧造成的交通事故大部分都發(fā)生在這些濃霧易發(fā)路段。所以在掌握了公路上霧害發(fā)生的規(guī)律和特點(diǎn)，重點(diǎn)對這些濃霧多發(fā)路段利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，采取一定的預(yù)告和交通管制措施，減少封道的時(shí)間和次數(shù)、提高高速公路在霧天的通行能力以及提高高速公路運(yùn)營的安全性、降低事故的發(fā)生的概率是完全可能的。

（二） 系統(tǒng)基本方案分析

目前國內(nèi)外對局部區(qū)域性在突發(fā)濃霧發(fā)生以后，高速公路不封道同時(shí)又保證車輛安全行駛，提出各種解決方案，也進(jìn)行了各種試驗(yàn)，采取的主要措施方案包括采取能見度儀，對霧區(qū)形成進(jìn)行智能偵測;車輛速度、流量偵測，依靠地線圈式的車輛控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì);燈光照明和誘導(dǎo)，在濃霧高發(fā)區(qū)域架設(shè)照明設(shè)備，增加霧區(qū)的亮度。在路兩側(cè)安裝燈光誘導(dǎo)標(biāo)志，引導(dǎo)車輛在公路中間行進(jìn)，防止駛出公路等。以上典型方案都是采用被動式誘導(dǎo)裝置，雖然能有效的提示駕駛員進(jìn)入霧區(qū)注意安全行駛，但是車輛在進(jìn)入突發(fā)霧區(qū)時(shí)，只能通過觀察霧區(qū)公路兩側(cè)的誘導(dǎo)標(biāo)志，車輛不至于上撞路邊護(hù)欄，由于濃霧的影響能見度低，司機(jī)不了解前方車輛的距離，盲目跟進(jìn)極易造成車輛追尾事故發(fā)生， 因此在能見度低于100米時(shí)大部分高速公路管理者只有采取封道措施。

為解決局部地區(qū)發(fā)生的團(tuán)霧、山區(qū)和海邊發(fā)生的突發(fā)濃霧以后車輛可以在不封道的情況下安全行駛，需要結(jié)合現(xiàn)代多種監(jiān)控、探測技術(shù)，對駛?cè)腱F區(qū)的車輛作為移動物體進(jìn)行自動識別和誘導(dǎo)，加強(qiáng)對局部區(qū)域性的突發(fā)濃霧惡劣天氣對高速公路交通流量管理和控制。

本霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)控制系統(tǒng)是高速公路霧區(qū)監(jiān)控總體系統(tǒng)的核心部分，并合理地布設(shè)在高速公路濃霧易發(fā)路段，從而實(shí)現(xiàn)對多霧區(qū)路段交通情況進(jìn)行監(jiān)視;根據(jù)外場檢測設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)霧氣情況，進(jìn)行交通誘導(dǎo)和警示、速度限制，保障行車安全;有效的克服霧氣對高速公路交通的影響，減少封道時(shí)間和次數(shù)。

（三）系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線（CAN-BUS）對2000米沿線各個(gè)探測“節(jié)點(diǎn)控制器”進(jìn)行組網(wǎng)，并由“CAN總線控制器”控制，該控制器通過現(xiàn)場總線CAN-BUS與每隔16米的鋪設(shè)的“節(jié)點(diǎn)控制器”通信（“節(jié)點(diǎn)控制器”來檢測霧區(qū)路段車輛的流量、車速、道路占有率等運(yùn)行數(shù)據(jù)），每個(gè)“節(jié)點(diǎn)控制器”同時(shí)控制每隔8米鋪設(shè)的二個(gè)紅/黃雙色燈的顏色和閃爍，以誘導(dǎo)后續(xù)車輛前行和限速，黃燈路段表示汽車可以正常前行，紅燈閃爍路段提示后續(xù)車輛減速慢行，保持車距;“CAN總線控制器”同時(shí)向上層監(jiān)控中心發(fā)送沿線車輛探測和指示燈等的信息。

車輛進(jìn)入霧區(qū)范圍前即被安裝在公路路肩側(cè)的“節(jié)點(diǎn)控制器”跟蹤探測。為使“節(jié)點(diǎn)控制器”保持連續(xù)跟蹤，“節(jié)點(diǎn)控制器”內(nèi)安裝一臺微波車輛探測器。“節(jié)點(diǎn)控制器”可以對車速1-80公里速度做出迅速反映，輸出車輛移動信號，信號觸發(fā)驅(qū)動模塊，啟動外部的燈光誘導(dǎo)標(biāo)志，讓燈光誘導(dǎo)標(biāo)志發(fā)出誘導(dǎo)和警告燈光。安全誘導(dǎo)標(biāo)志的燈光設(shè)定有四種距離，根據(jù)需要可以在70米、80米、96米、112米間調(diào)節(jié)，在車輛運(yùn)行時(shí)設(shè)定在車后的誘導(dǎo)標(biāo)志距離始終保持不變，后駛?cè)胲囕v只要不超越警告標(biāo)志（紅燈），跟隨誘導(dǎo)標(biāo)志（黃燈）行駛，就不會與前行車輛發(fā)生追尾。如后部車輛駛?cè)胲嚨?，不論有無超越警告標(biāo)志（紅燈）誘導(dǎo)標(biāo)志，其后設(shè)定的范圍內(nèi)紅燈依然閃爍，提醒后面的車輛，注意保持安全車距。當(dāng)車輛進(jìn)入霧區(qū)后，車輛行駛方向兩側(cè)的誘導(dǎo)燈全程以設(shè)定為黃色，車輛行駛通過（即路肩一側(cè)），“節(jié)點(diǎn)控制器”檢測到有車輛通過時(shí)，“節(jié)點(diǎn)控制器”所在的一組誘導(dǎo)標(biāo)志燈即顯示為紅色閃爍，以提示后方的車輛。當(dāng)車輛通過第5（預(yù)先設(shè)定）組“節(jié)點(diǎn)控制器”時(shí)，該組的節(jié)點(diǎn)檢測器探測到車輛通過，此時(shí)，第1組處的誘導(dǎo)燈重新變?yōu)辄S色，如此，即行駛車輛后方70米的區(qū)域?yàn)榧t色閃爍區(qū)域，從而達(dá)到警示后方車輛，控制車距的效果。在霧區(qū)路段設(shè)置廣播系統(tǒng)，當(dāng)“節(jié)點(diǎn)控制器”檢測到車距過近或車速過快時(shí)，廣播系統(tǒng)可以提示司機(jī)減慢車速，注意前方車輛，保持車距，謹(jǐn)防追尾。

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作者簡介：王為（65年8月），男，漢族，杭州，教師、講師，大學(xué)，杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院（杭州下沙高教園區(qū)學(xué)源街68號），310018，通訊電路、智能控制

本文系2019級杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研課題《高速公路霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，課題編號：ky201924