山區(qū)高速公路多霧路段監(jiān)測提示系統(tǒng)研究及運用

周禮平，朱承前

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽550081）

1 研究背景

要徹底消除多霧天氣對交通運輸?shù)挠绊?，前提是要能對多霧天氣的霧情進行準確監(jiān)測及預報。然而，由于高速公路帶狀分布特點，要實現(xiàn)整個區(qū)域內(nèi)的霧情監(jiān)測及預報具有很大的難度，尤其是山區(qū)高速公路突發(fā)性的團霧更難實現(xiàn)準確的監(jiān)測及預報。因此，在現(xiàn)有技術水平下，通過實地調(diào)研對常發(fā)大霧及團霧的路段進行標記，針對這些路段霧情進行監(jiān)測并及時發(fā)布提示信息無疑是最佳的解決途徑之一。

2 高速公路霧天監(jiān)測預警提示技術

2.1 系統(tǒng)組成

高速公路霧天監(jiān)測預警提示技術的主要是由信息采集裝置和信息發(fā)布裝置2 部分組成，安裝在多霧地帶。信息采集裝置主要有能見度儀。能見度儀安裝在多霧路段，對當前路段的能見度值進行監(jiān)測，從而判定當前霧天等級。然后系統(tǒng)把監(jiān)測信息傳送到監(jiān)控中心和外場終端設備，外場終端設備安裝在多霧路段前方2km 處，大霧提示信息通過提示終端進行信息發(fā)布及提示，及時告知駕駛人員前方發(fā)生大霧天氣，做好心理準備。另外，通過終端上的測速模塊提示駕駛人員當前的行駛速度及時采取制動措施，減速慢行，達到提前減速，做好應對的準備，從而保障霧區(qū)的行車安全。

2.2 設備信息設計

這里的信息采集設備主要是能見度監(jiān)測設備。目前，在高速公路上使用最為廣泛的能見度監(jiān)測設備為前向散射式能見度儀。本項目選用的是貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司自主研發(fā)的慧筑R牌前向散射式能見度儀，信號為MDVI-01 型。其主要參數(shù)如表1 所示。

外場提示終端的設計外形是采用鍍鋅鋼板加工而成，具備電源防雷和信號防雷模塊，外觀為防炫目的橘紅色，測速范圍覆蓋2～4 車道。設計參數(shù)為：測速精度±1%，具有拓展接口，可根據(jù)能見度值調(diào)整當前限速值；工作電壓為AC220V 交流電；額定功率≤500W；工作溫濕度為-50～+50℃，0%～100%RH；通信接口為RS485 和RS232 通信接口，RJ45 網(wǎng)絡接口。上部LED屏幕用于發(fā)布前方霧情提示信息和交通異常信息，下部LED 屏幕用于當前測量車速[1]。

表1 慧筑R 牌前向散射式能見度儀參數(shù)表

在霧天監(jiān)測提示系統(tǒng)中，能見度儀安裝于多霧路段核心位置，而外場提示終端安裝于多霧路段前方2～3km 處，用于在車輛駛入多霧路段前及時提示前方霧情。

3 織普高速霧區(qū)路段監(jiān)測提示系統(tǒng)開發(fā)及應用

3.1 系統(tǒng)功能與架構

系統(tǒng)具體功能主要有：（1）可與貴州省交通氣象監(jiān)控平臺軟件對接，無線接收其下發(fā)的限速信息；（2）可根據(jù)氣象狀況來動態(tài)調(diào)整限速數(shù)值；（3）可通過內(nèi)置雷達模塊對行駛車輛測速，測速數(shù)值在LED 屏上顯示；（4）測速數(shù)值低于當前限速值時，測速數(shù)值顯示為綠色；（5）測速數(shù)值高于當前限速值時，測速數(shù)值為紅色；（6）雷達測速模塊可測2～4 車道；（7）氣象動態(tài)限速數(shù)值由省氣象監(jiān)控平臺預警服務子系統(tǒng)進行管理。

3.2 示范工程點建設

3.2.1 示范工程點施工

2018 年8 月，項目組進行了示范工程點的建設和安裝。項目組首先進行了多霧路段能見度監(jiān)測儀的安裝。能見度儀安裝于樁號K18+500 的位置，位于K15～K19 多霧路段的中間位置，是持續(xù)性大霧和突發(fā)性團霧的高發(fā)位置。霧天監(jiān)測提示系統(tǒng)外場提示終端的安裝現(xiàn)場，位于織普高速樁號K14+000 位置，位于多霧路段前方3km 處。

3.2.2 示范工程效果

目前，能達到的實施效果是：當能見度儀監(jiān)測傳感器監(jiān)測到前方多霧路段能見度降低時，系統(tǒng)控制模塊根據(jù)當前能見度值確定當前的霧天等級。然后采取對應的發(fā)布信息發(fā)布到外場提示終端上提示前方發(fā)生大霧或者團霧，同時控制模塊改變當前道路限速值。此時，提終端上的測速模塊依據(jù)當前的限速值，對過往車輛的速度進行測速并顯示，當車輛超速時，用紅色字體閃爍方式警示駕駛人員減速慢行。另一方面，系統(tǒng)控制模塊主動開啟多霧路段的霧燈誘導系統(tǒng)，并根據(jù)當前的能見度值調(diào)整霧燈工作模式。

在完成示范工程點的建設后，項目組多次在霧天進入示范工程路段進行實地測試。測試結果表明，該系統(tǒng)可有效提升道路行車的安全，達到防災減災保障通行效率的目的。

4 經(jīng)濟效益和社會效益及推廣應用前景

4.1 經(jīng)濟效益

經(jīng)濟效益包括以下幾方面：（1）通過對織普高速全線的調(diào)研、收集相關區(qū)域氣象資料和查閱相關文獻，得到秋冬季節(jié)頻發(fā)大霧和團霧的類型種類，并得出了這2 種霧發(fā)生的規(guī)律特征和氣象要素特征，為高速公路管理部門掌握各條道路霧區(qū)分布及應對突發(fā)霧情提供的理論依據(jù)，起到減災防災的作用。（2）開發(fā)了霧天監(jiān)測提示系統(tǒng)和霧區(qū)智能提示終端產(chǎn)品，經(jīng)過產(chǎn)學研轉化及第三方檢測和測試，可作新的產(chǎn)品進行推廣應用。

4.2 社會效益

社會效益包括以下幾方面：（1）通過本項研究可達到霧區(qū)路段防災減災的目的，確保大霧天氣道路具備通行能力，降低大霧對交通的影響。另外，也為道路管理部門對霧區(qū)路段進行科學管控提供參考依據(jù)。（2）是“大力推進創(chuàng)新型交通行業(yè)建設”的具體體現(xiàn)。將新技術、新工藝運用到貴州公路建設中，實現(xiàn)貴州交通建設又好又快發(fā)展。

4.3 推廣應用前景

霧天監(jiān)測提示系統(tǒng)較于其他同類設備有成本低、效率高和便捷式的優(yōu)勢。同時，本產(chǎn)品系自主研發(fā)，自主集成，不僅促進了行業(yè)的發(fā)展和技術的進步還提高了多霧路段的安全性功能。本產(chǎn)品設計開發(fā)參考了相關規(guī)范標準，滿足高速公路道路監(jiān)測要求，性能穩(wěn)定，使用壽命長，具有積極樂觀的推廣前景。