高速路雾多路段行车安全智能诱导及防撞预警系统的研究

林建勇

（厦门兴南洋信息技术有限公司 福建省厦门市 361000）

1 项目简介

京珠高速（又称京港澳高速）新乡至郑州段是国家高速公路网京珠高速公路的组成部分，也是河南省高速公路网“三纵三横四辐射”的主骨架路段，路段全长约94 公里，其中双向八车道约30 公里，双向六车道约64 公里，设计行车速度120 公里/小时，路段管养单位为河南省交通厅京珠高速公路新郑管理处。本项目作为试点工程，于2018年初对该辖区内的高速公路团雾多发路段，基于电子与通信技术、遥感遥测技术，并通过计算机及软件平台，搭建行车安全智能诱导及防撞预警系统，以此提升路段内高速公路运营的安全性，防范和减少交通事故的发生，提高高速路网的整体运营效率，提升高速公路整体品质，并更好地为社会经济发展服务。

2 高速公路团雾的危害

经常在高速上行车的驾乘人员或许有时会碰到这样的困惑，路上明明晴空万里，视野开阔，却被高速交警劝离就近下高速，并通知前方有雾不能通行，让人不能理解，这背后的原因其实就是团雾。团雾在全国范围内都可能发生，尤其以我国华东、华中和中原地区较为常见，秋冬季节更为多发。

3 应对团雾的早期措施

由于团雾发生的区域性、随机性很强，造成它往往“行踪诡秘”，很难提前预测预报，容易诱发较为严重的交通事故，让人防不胜防。所以如何采取措施防范团雾，确保高速交通安全是亟待破解的难题。

早期应对高速公路团雾的措施主要是依靠人工预警和管制，即当通过监控视频或者上路巡查发现到团雾发生后甚至出现事故报警后，交警及道路管养单位才紧急联动，管养单位在高速沿线情报板上发布紧急提醒信息，交警部门则上路巡查布控，引导交通，当现场判断团雾存在重大安全隐患时则采取临时封闭通行、引导车辆分流或劝离高速等措施，待到团雾完全散去才恢复高速通行。

此外，早期的另一种防控措施则是主动在团雾多发路段设置固定的警示标志牌、警示雾灯和测速标志牌，交警部门在路段内设置区间测速系统，通过强制过往车辆降速来应对可能出现的团雾气象，以减少事故的发生。

4 行车安全智能诱导及防撞预警系统概述

图1：行车安全智能诱导及防撞预警系统架构图

图2：冲出车道碰撞事故检测

图3：交通流检测预警

行车安全智能诱导及防撞预警系统主要由设置在高速公路两侧的雾天行车安全智能诱导装置，配套的警示标志牌、供电设施，以及用来联动的能见度检测器、可变信息情报板、可变限速标志、区域控制设备等组成，实现本地区域监测控制、远程监测控制和后台信息传送等功能，为在途车辆提供恶劣气象条件下的行车安全智能诱导及防撞预警。如图1 所示。

图4：智能诱导及防撞预警系统的软件平台界面

其中智能诱导装置安装于高速中央分隔带和道路边侧，采用无线通信技术实现联网及同步控制，可以根据现场不同的交通路况和能见度情况，通过诱导装置上LED 信号灯工作时不同的颜色、亮度、闪频等信号组合来切换不同的诱导模式，为高速上行驶的过往司机提供道路轮廓强化、行车主动诱导、防止追尾警示、事故发生警示、前方施工警示等多种安全诱导工作模式，并能根据现场实际交通环境自适应调整，从而为受团雾影响路段的在途车辆提供安全诱导。

当能见度检测器监测到团雾等低能见度气象情况，并可能引起驾乘人员视线突变且产生断层时，智能行车安全诱导系统立即进入防止追尾警示工作模式，通过LED“红色尾迹”的实时变换，警示在后端行驶的车辆保持一定的安全间距，有效预防和减少低能见度气象情况下车辆追尾或冲出路外的事故发生，尤其是防范和避免在高速公路上发生连环追尾等恶性交通事故。此外，该系统也同样适用于强降雨、烟雾、沙尘暴、风吹雪等其他天气条件导致的低能见度环境。如图2 所示。

此外行车安全诱导装置还内置集成了交通流检测器的车辆监测功能，可用于检测车辆通过和车速情况，进行畅通、缓行、拥堵交通“三态”检测预警：5-10 组智能诱导装置被设置为虚拟交通检测器，单方向每公里可设置三组虚拟检测器，满足事件分析与响应的空间密度要求，结合特定的占有率算法，由路侧区域控制器研判交通三态，并将结果上报管理中心平台。当预处理器判断为缓行或拥堵事件后，将事件点上游特定可设置范围内的智能诱导装置开启特定模式，提醒车辆降低车速，防止追尾事故发生。交通流检测预警如图3 所示。

5 系统的通信与供电方案说明

5.1 供电方案

智能诱导装置内置太阳能模块供电，不需单独取电，也可同时接入市电，形成双电源互备，提高供电可靠性。能见度检测器和现场控制器根据情况选择供电方式，距离收费站、停车区较近的，可从收费站、停车区取电；距离收费站、停车区相对较远的，也可单独采用太阳能供电。可变信息情报板和可变信息标志用电负荷相对较大，采用敷设电缆方式就近接入市电。

5.2 通信方案

智能诱导装置之间采用433Mhz 或附近频段无线通信技术进行通信。现场控制主机设备与行车智能诱导装置之间采用LORA 无线通信技术。现场控制主机设备与云平台（监控中心远端上位机）之间采用GPRS/4G 无线通讯或光纤有线通信。现场控制主机设备与就近接入的传感器之间可根据需要采用RS485、RJ45、CABBUS等有线通信方式。

6 系统的智能监控软件平台说明

行车安全智能诱导及防撞预警系统配套相应的智能监控软件平台，平台可以部署多个客户端，可在路段管养单位的监控中心和高速交警大队的指挥中心同时部署。如图4 所示。

系统软件平台的主要功能模块如下：

（1）管辖路段信息：显示当前用户所管理的所有路段及路段基本信息。

（2）路段具体信息：显示某一路段的运行信息，包括当前能见度，当前运行模式，当前亮度等级等。

（3）系统远程控制：可远程对系统运行状态进行实时设置，具体参数包括：诱导灯亮度、诱导灯频率、预警灯亮度、预警灯频率、尾迹长度、尾迹时间、车检器开关等，可以选择永久有效或者3 小时内有效。

7 结束语

目前，作为试点工程，京珠高速河南新乡至郑州段行车安全智能诱导及防撞预警系统已经成功投入使用两年多，系统运行稳定可靠，极大的提升了路段高速公路运营的安全性，降低并减少了团雾等低能见度天气里交通事故的发生，增强了高速公路全天候通行保障能力，成为试点高速公路智慧安全管控的新亮点，并开始对外推外。