具備預警功能的高速公路隧道事故報警裝置設計與實現

邊艷妮　劉曉娜

摘要：針對高速公路長隧道發生事故后，人員傷亡大且后續車輛不能及時了解前方路況易造成二次事故，本文設計了一種具備預警能的高速公路隧道事故報警裝置，主要介紹了該裝置的結構組成和工作原理。本裝置能有效降低碰撞車輛和人員的損害程度，并通過視覺、聽覺的雙重沖擊，使得后方駕駛人員能夠提前對隧道內部的情況進行研判，及時降低車輛速度，避免二次事故的發生。

關鍵詞：高速公路隧道;防碰撞;預警;二次事故

Design and Implementation of Accident Alarm Device in Highway Tunnel with Early Warning Function

Design and implementation of highway tunnel accident alarm device with early warning function

具有預警功能的公路隧道事故報警裝置的設計與實現

Design and implementation of highway tunnel accident alarm with alarm function

具有報警功能的公路隧道事故報警器的設計與實現

無法加載全部結果

重試

正在重試…

正在重試…

BIAN Yanni 1 LIU Xiaona1

（1.Shaanxi Highway Electronic Engineering Co.， Ltd， Xian， Shaanxi Province， 710000 China）

Abstract：In view of the fact that after an accident occurs in a long expressway tunnel， the casualties are large and the follow-up vehicles cannot understand the road conditions ahead in time， it is easy to cause secondary accidents. This paper designs a highway tunnel accident alarm device with early warning capability， and mainly introduces the structure of the device And working principle.The device can effectively reduce the damage of the colliding vehicle and personnel， and through the dual impact of vision and hearing， the rear driver can study and judge the situation inside the tunnel in advance， reduce the vehicle speed in time， and avoid the occurrence of secondary accidents.

The device can effectively reduce the damage of the colliding vehicle and personnel， and through the dual impact of vision and hearing， the rear driver can study and judge the situation inside the tunnel in advance， reduce the vehicle speed in time， and avoid the occurrence of secondary accidents.

該裝置可有效減少碰撞車輛和人員的傷害，并且通過視覺和聽覺的雙重沖擊，后方駕駛員可以預先研究和判斷隧道內的情況，及時降低車速，避免發生事故。二次事故。

This device can effectively reduce the extent of damage to a vehicle collision and staff， and through the double impact of visual， auditory， so that the rear driver can advance the situation inside the tunnel to study them in a timely manner to reduce the vehicle speed， to avoid secondary accidents.

該裝置可有效減少對車輛碰撞和人員傷害的程度，并通過視覺，聽覺的雙重沖擊，使后方駕駛員能夠提前進入隧道內的情況并對其進行及時研究以降低車速。 ，避免二次事故。

無法加載全部結果

重試

正在重試…

正在重試…

Key Words： Highway tunnel; Anti collision; Early warning; Secondary accident

隨著我國交通立體化的發展，高速公路隧道數量和車流量日益增加，截止2019年底，我國公路隧道19067座，總長1896.66萬里，其中特長隧道1175座，總長521.75萬里^[1]。由于隧道內具有交通容量有限、內部空間封閉等結構特性，很容易引發車輛碰撞等交通事故，造成較大的交通安全隱患^[2]。通過高速公路隧道事故原因分析^[3]可知，如若提前設置提醒隧道內前方路段的有關信息，駕駛員就會從心理和駕駛行為上做好準備，降低其駕駛風險。為此，本文研究了具備預警功能的高速公路隧道事故報警裝置，可降低隧道內事故車輛的碰撞損傷程度，及時有效地進行事故救援和處理，有效遏制由于交通事故產生的交通延誤及次生事故。

1研究現狀分析

針對高速公路預警理論的研究，歐美和日本等發達國家基本已經建立完善的高速公路預警管理系統，他們通過科技創新和先進技術的不斷應用，為高速公路預警管理提供了有力的技術支持^[4]。我國雖已將預警理論初步用于交通行業，但應用還不成熟，缺乏相應的預警裝置。

目前我國高速公路隧道內并未安裝相應的預警及事故報警裝置，存在以下不足：（1）在隧道內，駕駛人員僅能通過視野和駕駛經驗對隧道內路況進行判別，若前方出現事故，難以提前對車輛進行減速、停止或避讓，從而造成二次事故^[5]，甚至連環相撞，進一步擴大事故的人員傷害及財物損失;（2）由于車速過快，撞擊墻壁或過道時，車輛往往面部全非，碰撞程度較大，對主副駕駛位沖擊較為猛烈，傷害程度較為嚴重;（3）事故發生后，需要人工向救援中心聯系，才能派遣救援隊進行救援，耗時較長。

鑒于以上問題，迫切需要研制一種具備預警功能的高速公路隧道事故報警裝置，可有效降低事故損失，減少二次事故，保證行車安全。

2具備預警功能的高速公路隧道事故報警裝置設計

2.1裝置結構組成

本文設計的具備預警功能的高速公路隧道事故報警裝置，主要包括將報警裝置與隧道連接固定的支撐定位組件、緩沖組件、開關組件、蓄能控制組件和警示組件等5部分。其中，本裝置的側視結構如圖1所示，本裝置的主視結構如圖2所示，本裝置的開關組件的放大圖如圖3所示。

圖中各標號表示如下：

（1）支撐定位組件

主要包括11-內支撐體;12-外支撐體;13-定位器;14-螺栓;15-連接座;16-支撐柱;其中定位器可選用現有的GPS定位器。支撐體主要安裝在隧道內部人行過道上（類似柵欄），連接座及支撐柱上的各部件皆安裝于隧道的入口處，警示后方車輛進入隧道。

（2）緩沖組件

主要包括21-第一安裝架;22-緩沖輥筒;23-鉸接座;24-轉軸。緩沖組件達到了共同提高汽車沖擊時緩沖的效果。緩沖輥筒與外支撐體之間設置的夾角大小可以根據實際情況而定，例如可選擇大于5°小于30°。本裝置中的緩沖輥筒由橡膠材質制成，其側均勻設置有熒光警示貼，起警示的效果^[6]。

（3）開關組件

主要包括31-抵壓板;32-緩沖彈簧;33-凹槽;34-滑竿;35-通槽;36-開關按鈕;37-通孔。

（4）蓄能控制組件

主要包括41-蓄電池組;42-光伏控制器;43-安裝槽。蓄能控制組件用于儲存控制警示組件進行聲光報警的能量。

（5）警示組件

主要包括51-套管;52-第二安裝架;53-警示牌;54-語音警報;55-警報燈。隧道外設置的警示牌可對警報燈使用以及隧道限速信息進行說明。

（6）第三安裝架，主要包括61-太陽能光伏板。根據實際情況，本裝置還可采用其他發電形式，例如風力發電，外接電源等常見的電源形式。

其中，支撐定位組件、緩沖組件和開關組件設置多組，根據隧道的實際應用情況，拼接在隧道內部。

3.2裝置工作原理

圖4本裝置的控制電路原理圖

工作原理：本裝置用電部件皆由蓄電池組進行供電，太陽能光伏板經過太陽光的照射，吸收太陽的光能并轉換成電能，白天在安裝槽的作用下向蓄電池組充電，蓄電池組提供電力給定位器、警報燈和語音警報進行供電，實現報警的功能。

當隧道內車輛發生事故時，首先車輛對緩沖輥筒進行碰撞，本裝置的緩沖組件受到外界沖擊時，帶動第一安裝架對抵壓板進行沖擊，迫使緩沖彈簧進行壓縮，進而觸動開關組件，通過開關按鈕將隧道內及隧道外的警報燈和語音警報打開，對后續來車進行警示，實現隧道內外的聲光雙重警報，且在車輛沖撞過程中，通過緩沖輥筒的轉動力對沖擊力進行一定的緩沖，以降低車輛、人員碰撞的損壞程度，并通過緩沖彈簧的彈性恢復力加強裝置的緩沖效果。同時還可通過GPS定位器將道路事故信息傳遞至高速公路控制中心，以便及時派出救援隊進行救援。

4裝置的特點與優勢

（1）本裝置具備隧道內外預警的功能，使得駕駛人員在進入隧道前或行駛于隧道內部，提前對隧道內部的情況進行判別，可及時降低車輛速度，以避免事故的二次發生;

（2）車輛發生碰撞時，緩沖輥筒的轉動力及緩沖彈簧可對車輛沖擊力進行一定的緩沖，以降低車輛、人員碰撞的損壞程度;

（3）通過安裝框體、緩沖彈簧、按鈕開關、通槽、滑竿和凹槽的相互配合，對GPS定位裝置、警報燈和語音警報的開關進行觸發，可對隧道內外進行聲光預警，并通過GPS定位器將道路事故信息傳遞至高速公路相關管理部門，以節約救援時間，提高救援效率。

5結語

該裝置具有防碰撞、有效預警等特點， 可有效提高事故信息預警的及時性和有效性，具有較強的實用推廣價值。本裝置將完善我國高速公路交通事故預警體系，對交通運輸行業的隧道安全工作帶來極大的推進作用，保障高速公路的交通安全，促進“智慧交通、平安交通”的實現。

參考文獻：

1. 交通運輸部. 2019年交通運輸行業發展統計公報[N]. 中國交通報，2020-05-12（002）.

2. 胡長明.汽車安全駕駛及應急處置對策【J】.時代汽車，2019（3）：51-52

[3]彭振宇.高速公路運營安全性評價與對策研究[D].西安：長安大學，2016

[4]徐秀芹.高速公路交通事故自動預警系統[D].西安：長安大學，2019

[5]張慧穎，陳佰權.高速路預防二次事故發生系統設計【J】.實驗室研究與探索.2019，5（38）：85-89

[6]葛暉. T市交通運輸行業一體化管理問題研究[D].蘇州大學，2020.