高速路霧多路段行車安全智能誘導及防撞預警系統的研究

林建勇

（廈門興南洋信息技術有限公司 福建省廈門市 361000）

1 項目簡介

京珠高速（又稱京港澳高速）新鄉至鄭州段是國家高速公路網京珠高速公路的組成部分，也是河南省高速公路網“三縱三橫四輻射”的主骨架路段，路段全長約94 公里，其中雙向八車道約30 公里，雙向六車道約64 公里，設計行車速度120 公里/小時，路段管養單位為河南省交通廳京珠高速公路新鄭管理處。本項目作為試點工程，于2018年初對該轄區內的高速公路團霧多發路段，基于電子與通信技術、遙感遙測技術，并通過計算機及軟件平臺，搭建行車安全智能誘導及防撞預警系統，以此提升路段內高速公路運營的安全性，防范和減少交通事故的發生，提高高速路網的整體運營效率，提升高速公路整體品質，并更好地為社會經濟發展服務。

2 高速公路團霧的危害

經常在高速上行車的駕乘人員或許有時會碰到這樣的困惑，路上明明晴空萬里，視野開闊，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，這背后的原因其實就是團霧。團霧在全國范圍內都可能發生，尤其以我國華東、華中和中原地區較為常見，秋冬季節更為多發。

3 應對團霧的早期措施

由于團霧發生的區域性、隨機性很強，造成它往往“行蹤詭秘”，很難提前預測預報，容易誘發較為嚴重的交通事故，讓人防不勝防。所以如何采取措施防范團霧，確保高速交通安全是亟待破解的難題。

早期應對高速公路團霧的措施主要是依靠人工預警和管制，即當通過監控視頻或者上路巡查發現到團霧發生后甚至出現事故報警后，交警及道路管養單位才緊急聯動，管養單位在高速沿線情報板上發布緊急提醒信息，交警部門則上路巡查布控，引導交通，當現場判斷團霧存在重大安全隱患時則采取臨時封閉通行、引導車輛分流或勸離高速等措施，待到團霧完全散去才恢復高速通行。

此外，早期的另一種防控措施則是主動在團霧多發路段設置固定的警示標志牌、警示霧燈和測速標志牌，交警部門在路段內設置區間測速系統，通過強制過往車輛降速來應對可能出現的團霧氣象，以減少事故的發生。

4 行車安全智能誘導及防撞預警系統概述

圖1：行車安全智能誘導及防撞預警系統架構圖

圖2：沖出車道碰撞事故檢測

圖3：交通流檢測預警

行車安全智能誘導及防撞預警系統主要由設置在高速公路兩側的霧天行車安全智能誘導裝置，配套的警示標志牌、供電設施，以及用來聯動的能見度檢測器、可變信息情報板、可變限速標志、區域控制設備等組成，實現本地區域監測控制、遠程監測控制和后臺信息傳送等功能，為在途車輛提供惡劣氣象條件下的行車安全智能誘導及防撞預警。如圖1 所示。

圖4：智能誘導及防撞預警系統的軟件平臺界面

其中智能誘導裝置安裝于高速中央分隔帶和道路邊側，采用無線通信技術實現聯網及同步控制，可以根據現場不同的交通路況和能見度情況，通過誘導裝置上LED 信號燈工作時不同的顏色、亮度、閃頻等信號組合來切換不同的誘導模式，為高速上行駛的過往司機提供道路輪廓強化、行車主動誘導、防止追尾警示、事故發生警示、前方施工警示等多種安全誘導工作模式，并能根據現場實際交通環境自適應調整，從而為受團霧影響路段的在途車輛提供安全誘導。

當能見度檢測器監測到團霧等低能見度氣象情況，并可能引起駕乘人員視線突變且產生斷層時，智能行車安全誘導系統立即進入防止追尾警示工作模式，通過LED“紅色尾跡”的實時變換，警示在后端行駛的車輛保持一定的安全間距，有效預防和減少低能見度氣象情況下車輛追尾或沖出路外的事故發生，尤其是防范和避免在高速公路上發生連環追尾等惡性交通事故。此外，該系統也同樣適用于強降雨、煙霧、沙塵暴、風吹雪等其他天氣條件導致的低能見度環境。如圖2 所示。

此外行車安全誘導裝置還內置集成了交通流檢測器的車輛監測功能，可用于檢測車輛通過和車速情況，進行暢通、緩行、擁堵交通“三態”檢測預警：5-10 組智能誘導裝置被設置為虛擬交通檢測器，單方向每公里可設置三組虛擬檢測器，滿足事件分析與響應的空間密度要求，結合特定的占有率算法，由路側區域控制器研判交通三態，并將結果上報管理中心平臺。當預處理器判斷為緩行或擁堵事件后，將事件點上游特定可設置范圍內的智能誘導裝置開啟特定模式，提醒車輛降低車速，防止追尾事故發生。交通流檢測預警如圖3 所示。

5 系統的通信與供電方案說明

5.1 供電方案

智能誘導裝置內置太陽能模塊供電，不需單獨取電，也可同時接入市電，形成雙電源互備，提高供電可靠性。能見度檢測器和現場控制器根據情況選擇供電方式，距離收費站、停車區較近的，可從收費站、停車區取電；距離收費站、停車區相對較遠的，也可單獨采用太陽能供電。可變信息情報板和可變信息標志用電負荷相對較大，采用敷設電纜方式就近接入市電。

5.2 通信方案

智能誘導裝置之間采用433Mhz 或附近頻段無線通信技術進行通信。現場控制主機設備與行車智能誘導裝置之間采用LORA 無線通信技術。現場控制主機設備與云平臺（監控中心遠端上位機）之間采用GPRS/4G 無線通訊或光纖有線通信。現場控制主機設備與就近接入的傳感器之間可根據需要采用RS485、RJ45、CABBUS等有線通信方式。

6 系統的智能監控軟件平臺說明

行車安全智能誘導及防撞預警系統配套相應的智能監控軟件平臺，平臺可以部署多個客戶端，可在路段管養單位的監控中心和高速交警大隊的指揮中心同時部署。如圖4 所示。

系統軟件平臺的主要功能模塊如下：

（1）管轄路段信息：顯示當前用戶所管理的所有路段及路段基本信息。

（2）路段具體信息：顯示某一路段的運行信息，包括當前能見度，當前運行模式，當前亮度等級等。

（3）系統遠程控制：可遠程對系統運行狀態進行實時設置，具體參數包括：誘導燈亮度、誘導燈頻率、預警燈亮度、預警燈頻率、尾跡長度、尾跡時間、車檢器開關等，可以選擇永久有效或者3 小時內有效。

7 結束語

目前，作為試點工程，京珠高速河南新鄉至鄭州段行車安全智能誘導及防撞預警系統已經成功投入使用兩年多，系統運行穩定可靠，極大的提升了路段高速公路運營的安全性，降低并減少了團霧等低能見度天氣里交通事故的發生，增強了高速公路全天候通行保障能力，成為試點高速公路智慧安全管控的新亮點，并開始對外推外。