高速公路長隧道危化品車輛檢測系統

白云恩，趙亞亭，常 宏

（1.中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710038；2.蘇州曼德克光電有限公司，江蘇 昆山 215300；3.北京曼德克環境科技有限公司，北京 100036）

高速公路的長隧道內危化品車輛事故的危害是巨大的，由于高速公路長隧道內對危化品運輸車輛監控能力不足，危化品在長隧道內運輸的整個過程中，其監管都存在一定的問題，針對此問題將開展高速公路長隧道危化品運輸車輛監控檢測系統的方案設計，提出了危化品車輛過高速公路長隧道跟蹤技術，基于隧道入口前布設激光雷達、監控攝像機、紅外熱成像一體式探測單元，對經過的高速行駛車輛進行實時車溫和車型監測，實時準確地獲取危化品車輛在隧道內的運行狀態，實現高速公路長隧道危化品車輛通行風險防控。

1 高速公路長隧道危化品事故危害

隨著我國化學工業的穩定發展，各行業對危險化學品的需求量日漸增多。由于危化品具有一定的毒害，其特殊的性質會在引發事故后出現爆炸、助燃等情況，在實際的運輸過程中若不加以重視，將非常容易造成人員傷亡，同時也會使周圍的環境受到化學物品的污染。

目前，我國的危化品大部分都是經過高速公路進行運輸，在運輸的過程中常伴隨著很大的風險，一旦在高速公路運輸中發生事故，對人和環境都會造成不同程度的傷害。因此，對于高速公路長隧道中危化品運輸系統開展防范和研究工作，加強高速公路長隧道內的管控工作，從而保障高速公路長隧道內危化品車輛的運輸安全。

2 高速公路長隧道內危化品運輸監管現狀

2.1 危化品在高速公路長隧道中火災事故的影響

在目前的高速公路長隧道的管理中，其最重要的就是隧道內的火災問題，這成為了管理的難點。由于長隧道內空間和環境因素的影響，在發生火災時接收不到外來人員的信號，同時也無法準確地判斷隧道內是否滯留大量漏灑的危化品液體，這將決定著滅火方案和展開救援的方式，所以對高速公路長隧道內危化品車輛管控尤為重要。隧道中的管理單位，其有著隧道機電設備管理的權利，對隧道內視頻監控能首先進行查看。目前，我國大多數高速公路長隧道內中都設置有火災防報警系統、視頻檢測系統和車輛檢測系統，但是由于這些隧道內的檢測系統都無法檢測出長隧道內危化品車輛的行駛狀態，在長隧道內發生火災時無法立即自動獲取隧道內危化品車輛的行駛狀態以及車輛內運輸的物品信息等資料，所以在長隧道的運營管理中對危化品運輸車輛的形式監控能力還不足。

2.2 危化品運輸動態管控現狀

目前，我國已實現對危化品車輛在車輛出廠前應安裝符合《道路運輸車輛衛星定位系統車載終端技術要求》的衛星定位裝置，對危險品運輸車輛進行實時的動態監控。各危化品企業主要由其企業進行危化品車輛的實時動態監控，通過智能視頻監控設備，重點對行駛中駕駛員的疲勞駕駛、行駛過程中接打電話和超速行駛等不安全的駕駛行為進行實時的預警提醒，駕駛員能在駕駛過程中通過車內裝載的智能化系統語音播報來進行調整，及時消除在行車過程中的安全隱患。但由于智能視頻監控設備是依靠信號來傳輸的，危化品運輸車輛在進入高速公路長隧道時，由于長隧道內的環境和隧道內信號因素的影響，常常會發生在長隧道內智能監控設備無信息的情況，導致智能視頻監控設備發生掉線，無法實時掌握到危化品運輸車輛具體在高速公路長隧道內的行駛情況。如圖1 所示。

圖1 危化品運輸動態管控示意圖

3 高速公路長隧道危化品運輸車輛檢測系統設計方案

3.1 長隧道入口的檢測系統設計

在高速公路長隧道入口，危化品車輛檢測系統設計主要是在隧道的入口前布設激光雷達、監控攝像機、紅外熱成像一體式探測單元。通過安裝這類設備可以對經過的高速行駛危化品車輛進行實時車溫和車型的監測，還能定位車身高溫點的實際物理位置，對于存在影響安全行駛的危化品車輛，若存在高溫的安全隱患，將會自動進行報警和記錄。同時還會聯動高速公路上的情報板和交通指示燈等沿途設備對危化品高溫車輛進行勸阻，并對途經的車輛也會進行提醒，將安全隱患首先排除在長隧道之外。

3.2 長隧道中的檢測系統設計

在高速公路長隧道中，可以通過布設激光雷達、監控攝像機、紅外熱成像一體式探測單元，在隧道中對經過檢測視場的動態車輛和檢測視場內靜態隧道環境進行實時測溫，在監測視場范圍內出現高溫情況時能精確區分造成高溫的是隧道內所經過的車輛，同時還能區分造成高溫情況是隧道內的設備，然后系統在進行自動報警和記錄時可以及時進行聯動，將信息實時報送給情報板和交通指示燈等沿途設備，并對即將駛入長隧道內的車輛進行及時的提醒和勸阻，以此來提升隧道中的火災風險管控能力。如圖2 所示。

4 高速公路長隧道危化品車輛檢測系統關鍵技術方案

4.1 危化品車輛辨識

危化品車輛在進入高速公路長隧道前，由于其車輛車牌的識別和危化品車輛靜態數據的結合，檢測系統可以實時精確地掌握到進入高速長隧道的危化品車輛的信息，如車型、車牌、行駛速度等一系列信息，同時還能掌握到危化品運輸車輛所運載的貨物信息和裝載情況等，以此方便危化品車輛在高速公路長隧道內行駛時遇到突發事件時能通過檢測系統進行及時的預警和報警。

4.2 危化品車輛進出長隧道辨識和提醒

在高速公路長隧道中，當檢測系統檢測到危化品車輛即將進入長隧道時，通過提前布設的激光雷達、監控攝像機、紅外熱成像一體式探測單元辨識，模擬危化品車輛在高速公路長隧道內的運動軌跡，以此來實現危化品車輛的實時動態跟蹤。同時，檢測系統還會及時向隧道內運營的管理人員推送提醒和警示的信息，在利用長隧道入口處和隧道內的情報板和交通指示燈等沿途設備實時發布提醒信息，根據實際情況還可以開啟長隧道內的廣播系統，使途經車輛保持一定的車距，并密切關注危化品車輛的運行情況，當危化品車輛安全駛出長隧道口時，就可解除提醒。

4.3 危化品車輛隧道內突發事件識別和自動報警

危化品車輛在進入高速公路長隧道后，通過提前布設的激光雷達、監控攝像機、紅外熱成像一體式探測單元辨識，檢測系統會對危化品車輛所發生的交通事故、泄漏、爆炸等突發情況進行精密的識別，并以此發出告警預示，同時長隧道內發生其他突發事件時也能準確地掌握到長隧道內是否有危化品運輸車輛，以及危化品運輸車輛的數量和具體位置，便于及時地向相關單位報警，能通過檢測系統所提示的信息實際的將車輛信息和貨物信息以及長隧道內突發情況的描述能更準確，相關單位也能根據提供的情況及時采取有效方案和對策，處理事故時能同時實施交通管制和引導，在最大程度內控制和防范危化品車輛在高速公路長隧道內的安全風險，以此來保障人們的生命和財產安全。

4.4 危化品車輛過隧道的數據信息共享

當危化品車輛在進入高速公路長隧道前、進入長隧道內行駛時和出長隧道后，可以通過智能化的檢測系統和感知手段進行多種數據信息的采集，然后將采集到的數據信息進行融合，將系統軟件和硬件之間的數據進行互相傳輸，以此來提供有效的數據信息，然后再根據實際需求，可以將采集到的數據信息推送到相關的監管部門，以此來建立起有效的數據信息傳輸共享機制。

5 危化品運輸車輛的安全管理

在高速公路中行駛的危化品運輸車輛，由于其自身的危險性，讓危化品在高速公路運輸過程中形成一種動態的危險源，一旦發生突發事故，會受到巨大的危害同時還會造成公共安全和人員傷亡，以及周圍環境遭受污染。為了最大限度減少危化品運輸車輛在高速公路長隧道中事故的發生，必須做好危化品運輸的安全工作。

在危化品車輛行駛在高速公路上時，相關單位人員應根據車輛的特殊性，在高速公路設置檢查點，檢查危化品運輸車輛所屬運輸企業是否有危險化學品運輸資格證，禁止沒有危險化學品運輸資質的運輸車輛進入高速公路，盡早杜絕安全事故的發生。對于危化品車輛在運輸過程中出現的超載情況，相關人員檢查后要禁止繼續行駛，將駕駛員引導至安全地點，將危化品車輛移動到安全位置進行監管，同時還要與其他車輛保持安全距離。

6 高速公路長隧道危化品運輸預警應急聯動機制的建立

危險品運輸車輛的交通事故常常是在無預兆的情況下發生，一旦在高速公路長隧道內發生事故，那么將面臨非常嚴重的后果，特別是在車流量大的隧道中，由危化品事故所引起的燃燒、爆炸等一系列破壞性影響，將會對高速公路長隧道內的正常車輛通行和周邊地區的環境帶來很大的危害，如果在隧道內發生事故時沒有及時采取措施進行處理，甚至還會引起更大規模的人員傷亡。

危化品運輸車輛除了在危險性和破壞性上，其在高速公路長隧道中發生的交通安全事故和其他普通車輛的交通事故也不相同，對于事故發生后采取的救援方案和事故處理水平要求更高。多數的普通道路危化品運輸車輛所發生的交通事故都可由道路交通部門進行處理，若發生較為嚴重的交通事故，則需要消防、醫療和公安等進行配合。這些部門有著非常專業的設備和技術水平，同時還經過了一定的培訓，可以用最直接有效的方式來應對突發緊急事故。如果在長隧道內發生的危化品事故非常嚴重，那么就會變為嚴重的交通災害，這種情況就需要由重大事故聯合指揮中心來進行合理的指揮，規范的指導每個救援部門以此開展救援的工作。

7 結語

高速公路長隧道中危化品車輛運輸安全是一個需要解決的問題，在新時代的發展下，解決這樣的安全問題需要用到現代科學技術手段和有效的管理方法。文章通過研究危化品車輛檢測系統由激光雷達、攝像機、紅外熱成像圖像之間的坐標轉換關系。在危化品車輛進入長隧道時可通過將激光雷達坐標系下的采集目標坐標通過坐標系轉換到紅外熱成像圖像對應的像素坐標系下實現多傳感器的空間同步，激光雷達在檢測車輛輪廓信息同時也對車輛位置和車速做出實時的監測，在監測到高溫車輛時將紅外熱成像圖像中對應的高溫點坐標帶入到車輛位置、車型車速數據中，可以確認車身高溫實際物理位置，幫助危化品車輛車主和高速管理者快速準確實施降溫處理措施。