高速路霧多路段行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)的研究

林建勇

（廈門(mén)興南洋信息技術(shù)有限公司 福建省廈門(mén)市 361000）

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

京珠高速（又稱(chēng)京港澳高速）新鄉(xiāng)至鄭州段是國(guó)家高速公路網(wǎng)京珠高速公路的組成部分，也是河南省高速公路網(wǎng)“三縱三橫四輻射”的主骨架路段，路段全長(zhǎng)約94 公里，其中雙向八車(chē)道約30 公里，雙向六車(chē)道約64 公里，設(shè)計(jì)行車(chē)速度120 公里/小時(shí)，路段管養(yǎng)單位為河南省交通廳京珠高速公路新鄭管理處。本項(xiàng)目作為試點(diǎn)工程，于2018年初對(duì)該轄區(qū)內(nèi)的高速公路團(tuán)霧多發(fā)路段，基于電子與通信技術(shù)、遙感遙測(cè)技術(shù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)及軟件平臺(tái)，搭建行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)，以此提升路段內(nèi)高速公路運(yùn)營(yíng)的安全性，防范和減少交通事故的發(fā)生，提高高速路網(wǎng)的整體運(yùn)營(yíng)效率，提升高速公路整體品質(zhì)，并更好地為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

2 高速公路團(tuán)霧的危害

經(jīng)常在高速上行車(chē)的駕乘人員或許有時(shí)會(huì)碰到這樣的困惑，路上明明晴空萬(wàn)里，視野開(kāi)闊，卻被高速交警勸離就近下高速，并通知前方有霧不能通行，讓人不能理解，這背后的原因其實(shí)就是團(tuán)霧。團(tuán)霧在全國(guó)范圍內(nèi)都可能發(fā)生，尤其以我國(guó)華東、華中和中原地區(qū)較為常見(jiàn)，秋冬季節(jié)更為多發(fā)。

3 應(yīng)對(duì)團(tuán)霧的早期措施

由于團(tuán)霧發(fā)生的區(qū)域性、隨機(jī)性很強(qiáng)，造成它往往“行蹤詭秘”，很難提前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，容易誘發(fā)較為嚴(yán)重的交通事故，讓人防不勝防。所以如何采取措施防范團(tuán)霧，確保高速交通安全是亟待破解的難題。

早期應(yīng)對(duì)高速公路團(tuán)霧的措施主要是依靠人工預(yù)警和管制，即當(dāng)通過(guò)監(jiān)控視頻或者上路巡查發(fā)現(xiàn)到團(tuán)霧發(fā)生后甚至出現(xiàn)事故報(bào)警后，交警及道路管養(yǎng)單位才緊急聯(lián)動(dòng)，管養(yǎng)單位在高速沿線情報(bào)板上發(fā)布緊急提醒信息，交警部門(mén)則上路巡查布控，引導(dǎo)交通，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)判斷團(tuán)霧存在重大安全隱患時(shí)則采取臨時(shí)封閉通行、引導(dǎo)車(chē)輛分流或勸離高速等措施，待到團(tuán)霧完全散去才恢復(fù)高速通行。

此外，早期的另一種防控措施則是主動(dòng)在團(tuán)霧多發(fā)路段設(shè)置固定的警示標(biāo)志牌、警示霧燈和測(cè)速標(biāo)志牌，交警部門(mén)在路段內(nèi)設(shè)置區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)，通過(guò)強(qiáng)制過(guò)往車(chē)輛降速來(lái)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的團(tuán)霧氣象，以減少事故的發(fā)生。

4 行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)概述

圖1：行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2：沖出車(chē)道碰撞事故檢測(cè)

圖3：交通流檢測(cè)預(yù)警

行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)主要由設(shè)置在高速公路兩側(cè)的霧天行車(chē)安全智能誘導(dǎo)裝置，配套的警示標(biāo)志牌、供電設(shè)施，以及用來(lái)聯(lián)動(dòng)的能見(jiàn)度檢測(cè)器、可變信息情報(bào)板、可變限速標(biāo)志、區(qū)域控制設(shè)備等組成，實(shí)現(xiàn)本地區(qū)域監(jiān)測(cè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制和后臺(tái)信息傳送等功能，為在途車(chē)輛提供惡劣氣象條件下的行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警。如圖1 所示。

圖4：智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)的軟件平臺(tái)界面

其中智能誘導(dǎo)裝置安裝于高速中央分隔帶和道路邊側(cè)，采用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)及同步控制，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的交通路況和能見(jiàn)度情況，通過(guò)誘導(dǎo)裝置上LED 信號(hào)燈工作時(shí)不同的顏色、亮度、閃頻等信號(hào)組合來(lái)切換不同的誘導(dǎo)模式，為高速上行駛的過(guò)往司機(jī)提供道路輪廓強(qiáng)化、行車(chē)主動(dòng)誘導(dǎo)、防止追尾警示、事故發(fā)生警示、前方施工警示等多種安全誘導(dǎo)工作模式，并能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際交通環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整，從而為受團(tuán)霧影響路段的在途車(chē)輛提供安全誘導(dǎo)。

當(dāng)能見(jiàn)度檢測(cè)器監(jiān)測(cè)到團(tuán)霧等低能見(jiàn)度氣象情況，并可能引起駕乘人員視線突變且產(chǎn)生斷層時(shí)，智能行車(chē)安全誘導(dǎo)系統(tǒng)立即進(jìn)入防止追尾警示工作模式，通過(guò)LED“紅色尾跡”的實(shí)時(shí)變換，警示在后端行駛的車(chē)輛保持一定的安全間距，有效預(yù)防和減少低能見(jiàn)度氣象情況下車(chē)輛追尾或沖出路外的事故發(fā)生，尤其是防范和避免在高速公路上發(fā)生連環(huán)追尾等惡性交通事故。此外，該系統(tǒng)也同樣適用于強(qiáng)降雨、煙霧、沙塵暴、風(fēng)吹雪等其他天氣條件導(dǎo)致的低能見(jiàn)度環(huán)境。如圖2 所示。

此外行車(chē)安全誘導(dǎo)裝置還內(nèi)置集成了交通流檢測(cè)器的車(chē)輛監(jiān)測(cè)功能，可用于檢測(cè)車(chē)輛通過(guò)和車(chē)速情況，進(jìn)行暢通、緩行、擁堵交通“三態(tài)”檢測(cè)預(yù)警：5-10 組智能誘導(dǎo)裝置被設(shè)置為虛擬交通檢測(cè)器，單方向每公里可設(shè)置三組虛擬檢測(cè)器，滿(mǎn)足事件分析與響應(yīng)的空間密度要求，結(jié)合特定的占有率算法，由路側(cè)區(qū)域控制器研判交通三態(tài)，并將結(jié)果上報(bào)管理中心平臺(tái)。當(dāng)預(yù)處理器判斷為緩行或擁堵事件后，將事件點(diǎn)上游特定可設(shè)置范圍內(nèi)的智能誘導(dǎo)裝置開(kāi)啟特定模式，提醒車(chē)輛降低車(chē)速，防止追尾事故發(fā)生。交通流檢測(cè)預(yù)警如圖3 所示。

5 系統(tǒng)的通信與供電方案說(shuō)明

5.1 供電方案

智能誘導(dǎo)裝置內(nèi)置太陽(yáng)能模塊供電，不需單獨(dú)取電，也可同時(shí)接入市電，形成雙電源互備，提高供電可靠性。能見(jiàn)度檢測(cè)器和現(xiàn)場(chǎng)控制器根據(jù)情況選擇供電方式，距離收費(fèi)站、停車(chē)區(qū)較近的，可從收費(fèi)站、停車(chē)區(qū)取電；距離收費(fèi)站、停車(chē)區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn)的，也可單獨(dú)采用太陽(yáng)能供電?？勺冃畔⑶閳?bào)板和可變信息標(biāo)志用電負(fù)荷相對(duì)較大，采用敷設(shè)電纜方式就近接入市電。

5.2 通信方案

智能誘導(dǎo)裝置之間采用433Mhz 或附近頻段無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行通信。現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與行車(chē)智能誘導(dǎo)裝置之間采用LORA 無(wú)線通信技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與云平臺(tái)（監(jiān)控中心遠(yuǎn)端上位機(jī)）之間采用GPRS/4G 無(wú)線通訊或光纖有線通信。現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與就近接入的傳感器之間可根據(jù)需要采用RS485、RJ45、CABBUS等有線通信方式。

6 系統(tǒng)的智能監(jiān)控軟件平臺(tái)說(shuō)明

行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)配套相應(yīng)的智能監(jiān)控軟件平臺(tái)，平臺(tái)可以部署多個(gè)客戶(hù)端，可在路段管養(yǎng)單位的監(jiān)控中心和高速交警大隊(duì)的指揮中心同時(shí)部署。如圖4 所示。

系統(tǒng)軟件平臺(tái)的主要功能模塊如下：

（1）管轄路段信息：顯示當(dāng)前用戶(hù)所管理的所有路段及路段基本信息。

（2）路段具體信息：顯示某一路段的運(yùn)行信息，包括當(dāng)前能見(jiàn)度，當(dāng)前運(yùn)行模式，當(dāng)前亮度等級(jí)等。

（3）系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制：可遠(yuǎn)程對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置，具體參數(shù)包括：誘導(dǎo)燈亮度、誘導(dǎo)燈頻率、預(yù)警燈亮度、預(yù)警燈頻率、尾跡長(zhǎng)度、尾跡時(shí)間、車(chē)檢器開(kāi)關(guān)等，可以選擇永久有效或者3 小時(shí)內(nèi)有效。

7 結(jié)束語(yǔ)

目前，作為試點(diǎn)工程，京珠高速河南新鄉(xiāng)至鄭州段行車(chē)安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)成功投入使用兩年多，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大的提升了路段高速公路運(yùn)營(yíng)的安全性，降低并減少了團(tuán)霧等低能見(jiàn)度天氣里交通事故的發(fā)生，增強(qiáng)了高速公路全天候通行保障能力，成為試點(diǎn)高速公路智慧安全管控的新亮點(diǎn)，并開(kāi)始對(duì)外推外。