霧區公路行車安全誘導系統

文/齊飛

1 系統的構成

1.1 系統組成

公路行車安全誘導系統設備主要由智能霧燈、前散型能見度檢測儀、車輛檢測裝置、誘導及預警顯示裝置、無線區域控制器、熱成像事件檢測儀、太陽能供電裝置、上位控制軟件平臺等組成。

系統自動檢測路段能見度，根據能見度情況系統自動進行車速、車距限制，通過預警信息顯示裝置（可變信息情報板等）進行預警提示，警示過往車輛。當有車輛駛入該霧區路段時，通過車輛檢測裝置檢測到車輛后啟動路廓誘導顯示，實現路廓顯示隨車而動，以黃色顯示誘導。距車輛尾部一定距離內，采用紅色顯示路廓，提醒后車保持車距，防止追尾。一旦有交通事故發生時，可以通過熱成像事件檢測儀自動報警，通知管理部門進行救援，并啟動霧燈紅黃色交替高頻顯示進行預警，防止二次事故的發生。

1.2 基礎功能實現

（1）霧區行車主動誘導功能，誘導系統通過能見度檢測儀實時監測系統區域內的能見度數值，當能見度數值低于預設數值時，誘導系統能夠自動運行與當前能見度數值對應的能見度誘導策略和預警控制策略。

（2）智能霧燈透霧指數（亮度）自動調整功能，根據霧濃度的不同，發光警示單元可自動調整光強度，提高在霧中的穿透力，有效提高駕駛人員的安全預視距離。

（3）同步閃爍功能，每臺智能霧燈內置GPS模塊，衛星授時校準，通過GPS模塊內部高精度時鐘保證網內所有路側誘導單元同步亮滅，同步精度小于25ms，不會對駕駛員眼睛產生不適的感覺。

（4）霧燈閃爍頻率可調功能，通過遠程控制軟件可以調整同步閃爍的頻率，以適應各種不同危險程度的道路和不同駕駛員的信息反饋。

（5）車輛動態尾跡顯示功能，通過霧區誘導燈紅色顯示，顯示車輛尾跡；為進入霧區的車輛提供一個跟隨前車行駛的尾跡警示燈帶，檢測到通過的車輛后，點亮車輛后方限定距離內的紅色警示燈組，（一般尾跡長度固定為每組20米，通常設置3組60米的安全距離），隨著車輛前行，尾跡也會隨車輛前行而同步點亮，為后方車輛提供精確安全的車距提示信息。

（6）尾跡長度可調功能，可通過上位機設置車輛的尾跡（安全預警距離）組數。

1.3 無線自組網功能特性

（1）系統采用433Mhz無線通訊方式，可以自組網通訊。

（2）網絡通訊具有多級跳變能力，具有抗損毀功能。

（3）為保證網絡的健壯性，一般采用星型或者和鏈式組網。

（4）可以通過設置分段組網控制。

（5）具有多達12信道的自適應通訊，防止無線同頻干擾。

（6）通過MAC地址實現現場編址，無需按編號安裝。

1.4 控制中心軟件系統

（1）軟件系統基于C/S架構。

（2）可以多用戶管理，支持多級權限分配。

（3）中心上位機軟件與現場系統可以通過各種網絡通信。

（4）支持現場設備狀態回傳和狀態顯示。

（5）具有自動、手動、預制、自定義、定時等多種模式控制。

（6）霧區誘導燈的亮度、頻率、尾跡個數可調。

2 關鍵技術說明

光能供電技術：光能供電技術是一種新型的太陽能供電技術，設備配置負載后，該設備只需要安裝在露天環境中，光能供電模塊即可對設備保持長期正常供電。該設備采用高密度太陽能電池板、高效率轉化器和大密度鋰電池，實現長期可靠的正常供電，保證設備適應各種惡劣的外部環境。

尾跡生成技術：視線受阻時，司機看不到前方車輛是大霧天氣發生交通事故的最大原因。尾跡生成技術是在前車經過時通過微波檢測技術技術和無線通訊技術在前車后部將一定數量的霧燈變紅，這些紅燈會隨車輛同步移動，形成動態車輛尾跡，由于尾跡是通過信號技術手段產生的，長度可設置（默認60米），后車在行使時如果前方有車則會首先發現前車尾跡，即使在濃霧環境下也可發現前方車輛，這就可以避免重大、特大事故的發生。它對前方車輛存在的位置；通過無線通訊和微波檢測定位顯示方式，車輛尾跡長度及顯示方式是人為設定的，能夠超視距發現前方車輛。

同步引導技術：低能見度環境下高速公路周圍是一個相對混沌的環境，道路遠視可見性降低甚至消失，通過智能霧燈同步主動發光所形成的誘導光帶與道路平行，可有效顯示道路走向；系統能夠自動控制主動誘導線路且提供不低于2倍當前能見度的遠視可見性，該功能不僅在霧天有用，在黑夜、雨雪天等環境下同樣有效；它使得低能見度條件下車輛能夠獲得更有效的安全預示距離。

抗損毀通訊技術：高速公路環境下交通事故無法避免，采用有線供電或者通訊則會產生很多意外的問題，例如：有線通訊線路故障或中斷時系統就癱瘓了。本技術采用無線組態方式，外場通訊采用抗損毀無線通訊技術，該技術是以一種“鏈”狀組態的，每一節鏈路覆蓋區內具有不低于N個雙向冗余節點，只有在這個節點群同時損毀的情況下該鏈點才會中斷。但斷點的上游及下游通訊仍然能正常運行，具有繞行通訊能力，即使部分通訊中斷的情況下仍可基于迂回路由實現有效通訊。

專業能見度檢測技術：自動實現霧區主動誘導及防撞預警的關鍵是能夠有效檢測到當前的能見度數值。目前普遍應用的能見度觀測儀主要有透射式和散射式兩種.透射儀因需要基線,占地范圍大,不太適用于霧區誘導系統。我們一般選用散射式能見度檢測儀，該設備具有其體積小和價格低廉的特點。散射式能見度觀測儀有發射器和接收器，發射器發出紅外光輻射，對臨近的大氣樣本進行照射，大氣中的懸浮顆粒物等對光線進行散射。接收器接受經過散射的紅外光，并根據具體角度上的散射信號與總散射量的關系確定總散射系數，按公式計算大氣能見度。

3 總結

本文提出的霧區誘導系統可在現有路面設施的基礎上，根據各條高速路段實際情況，在道路霧區多發區域安裝霧區誘導設備、能見度檢測設備及其他應急設備，實現道路霧區的主動誘導，提示車輛安全距離，保證出行安全。本系統主要依托現有道路設施的基礎（道路基礎設施、能見度、信息屏、高音號角燈），實施與推廣比較容易，且不會增加太多改造成本。非常適用于我國高速公路的“基于道路基礎設施實現在惡劣天氣條件下道路行車安全”。