一種新型高速公路霧燈協(xié)同控制系統(tǒng)

吳明亮 朱歡

摘要：高速公路霧區(qū)路段，由于可見度和視野受限，極易發(fā)生交通事故。本文在全面分析霧區(qū)行車安全的基礎(chǔ)上，分析了以往霧燈的技術(shù)優(yōu)劣，提出了一種新型高速公路霧燈協(xié)同控制系統(tǒng)，其基于無線傳感器技術(shù)和GPRS技術(shù)，具有感知、決策高速公路狀況，各霧燈間協(xié)同控制，使該區(qū)段內(nèi)霧燈同步閃爍。研究表明，該協(xié)同控制系統(tǒng)能有效保證霧區(qū)霧燈的同步頻閃，實(shí)時(shí)監(jiān)測霧區(qū)內(nèi)車輛行駛狀態(tài)，對霧區(qū)路段車輛提供預(yù)警，有效提高行車的安全性，同時(shí)提供霧區(qū)路段交通情況實(shí)時(shí)報(bào)告，為管理方及時(shí)準(zhǔn)確的做出決策提供可靠依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]霧燈;無線傳感器;協(xié)同;GPRS

本文提出的協(xié)同控制系統(tǒng)，首先通過安裝在霧燈上的探測器實(shí)時(shí)監(jiān)測濃霧的程度，根據(jù)濃霧的不同，調(diào)節(jié)不同的亮度，給司乘人員提供車速和車距的參考，保持平穩(wěn)安全駕駛，確保駕駛安全。其次利用無線短頻通信技術(shù)，鏈接了區(qū)間內(nèi)各霧燈，相互校正時(shí)鐘，保證了霧燈頻閃的同步性。同時(shí)利用GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，為控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)測霧區(qū)濃霧情況提供決策依據(jù)，霧燈也能接收控制中心的控制指令，執(zhí)行多種功能，來確保車輛安全通行，保證交通的安全通暢。

1.協(xié)同控制系統(tǒng)

1.1多霧燈集群

長時(shí)間駕駛車輛遇到惡烈氣象條件或路面狀況差的路段，交通擁堵或堵塞，駕駛?cè)巳菀壮霈F(xiàn)疲勞。駕駛車輛高速或持續(xù)高速行駛時(shí)，駕駛?cè)说淖⒁饬κ旨校冀K處于高度精神緊張的狀態(tài)，隨著速度的不斷提高和駕駛時(shí)間的延長，駕駛?cè)艘暰€變窄，會(huì)逐漸出現(xiàn)疲勞感覺。尤其在道路情況單一，交通干擾少，速度穩(wěn)定，行車中的噪聲和振動(dòng)頻率小的道路上高速行駛，易使駕駛?cè)水a(chǎn)生單調(diào)感而困倦瞌睡。安裝LED防霧警示燈可通過道路兩側(cè)警示燈的同頻閃爍，刺激司機(jī)的視覺，及時(shí)提醒司機(jī)需謹(jǐn)慎駕駛。霧區(qū)霧燈集群安裝要求如下：

（1）現(xiàn)場安裝時(shí)需注意智能邊緣標(biāo)的地址編號必須順序安裝，不能跳躍。

（2）起點(diǎn)編號通常從上行線開始，順序安裝至上行線終點(diǎn)后自從下行線折返。（編號從小號至大號與行車方向一致）發(fā)光源面對來車。

（3）單號在隔離帶一側(cè)安裝，雙號在緊急停車帶一側(cè)安裝。距離每隔20米或（可根據(jù)現(xiàn)場情況延長至24米一個(gè)）每公里單向安裝數(shù)量為100個(gè)、每公里雙向安裝時(shí)數(shù)量是200個(gè)。

（4）針對不同的護(hù)欄采用不同的安裝結(jié)構(gòu)和配件單雙號配一對。

防霧警示燈間隔25米安裝一組，同頻閃爍，可起輪廓標(biāo)的作用，在惡劣天氣條件下引導(dǎo)司機(jī)按正確的路線行駛。

1.2協(xié)同控制流程

由于定時(shí)器的差異，造成霧燈長時(shí)間運(yùn)行后閃爍的不同步性，會(huì)對駕駛員行車觀感造成影響，不利于行車安全。本文提出了新型高速公路霧燈協(xié)同控制方法來保證霧燈的閃爍頻率一致。

1.2.1雙目標(biāo)控制。本文將霧燈1的閃爍時(shí)延設(shè)置為1秒（可調(diào)），霧燈2的閃爍時(shí)延設(shè)置相同。每間隔一小時(shí)霧燈1會(huì)發(fā)出時(shí)鐘同步命令，霧燈2根據(jù)指令校正時(shí)間，返回校正完成命令，完成同步閃爍。

霧燈與相鄰霧燈間通過DSRC無線通信，各霧燈通過GPRS上傳數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心。出現(xiàn)故障的霧燈會(huì)自身上報(bào)故障位置，霧燈也會(huì)通過有無通信來判別相鄰霧燈是否故障，協(xié)助講故障上報(bào)監(jiān)控中心，保證霧區(qū)行車的安全。

1.2.2多目標(biāo)區(qū)域控制。本文的霧燈控制系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的系統(tǒng)，無論節(jié)點(diǎn)數(shù)量自組網(wǎng)，形成可自愈的閉環(huán)傳輸網(wǎng)，高效，可控的防治霧區(qū)災(zāi)害。本文選取的目標(biāo)區(qū)域中，線路中的全部霧燈鏈接成閉環(huán)系統(tǒng)，其中每個(gè)霧燈與前后霧燈相互通信。霧燈控制器發(fā)送的是信息幀，每一信息幀由前導(dǎo)字、系統(tǒng)地址、目標(biāo)地址、控制命令塊和數(shù)據(jù)塊五部分組成。前導(dǎo)字和系統(tǒng)地址各占兩個(gè)字節(jié)，目標(biāo)地址、控制命令塊和數(shù)據(jù)塊各占三個(gè)字節(jié)。 前導(dǎo)字用來使發(fā)射霧燈和接收霧燈同步，它由兩個(gè)8位字節(jié)序列組成。接收模塊用它來調(diào)整接收時(shí)鐘，達(dá)到同步閃爍的目的。當(dāng)其中某一個(gè)霧燈損壞，相鄰霧燈通信無應(yīng)答則向中心報(bào)送損壞信息，不影響其他霧燈正常工作。

2.結(jié)束語

濃霧惡劣天氣、復(fù)雜路況下霧燈保證了安全行車。本文提出的協(xié)同系統(tǒng)，保證了霧區(qū)霧燈開啟后的同步頻閃，清晰指明了行駛路徑，即使出現(xiàn)某個(gè)霧燈故障，霧區(qū)高耦合自組網(wǎng)霧燈也不會(huì)收到其干擾，能繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，給司乘人員提供了駕駛參考，保障高速公路安全通車、平穩(wěn)運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇雪松. 高速公路霧區(qū)行車智能引導(dǎo)技術(shù)研究與系統(tǒng)構(gòu)建[D].重慶交通大學(xué)，2016.

[2]楊艷群，卓曦，賴元文，王峰.高速公路路側(cè)霧燈控制與設(shè)置技術(shù)[J].公路工程，2009，34（02）：86-91.