路段监控设施在高速紧急避险车道的应用

李靖博

(山西省交通科学研究院，山西太原 030006)

近年来，我国高速公路工程建设事业突飞猛进，随着国家高速建设发展区域的西移，山区高速公路逐渐成为工程建设的重点。受制于山区沟壑纵横的自然环境，高速公路中桥梁、隧道、长大下坡的路段所占的比重越来越大，由此带来不容忽视的山区高速行驶安全问题。针对山区高速设置的避险车道可以有效的避免车辆因失控而造成重大交通事故的发生，因此，更合理有效的利用好高速紧急避险车道，通过完善紧急避险车道设施来提升高速行车安全已刻不容缓。

目前，我国的高速紧急避险车道相关工程大多停留在主体和交安工程方面，车辆因失控达到紧急避险的目的后无法第一时间展开救援工作，同时为后方车辆的继续使用造成阻碍，形成安全隐患。如何将机电监控系统相关设施应用在紧急避险车道上，形成报警联动机制，警示后方车辆成为今后一段时间内的研究发展方向。本文选用多种机电监控设备，通过现场调研安装，联动配合形成一套完整的避险车道专用路段监控系统，实时监视避险车道的使用利用情况，完善避险车道设施来更好的提升高速行车安全等级。

1 功能方案

避险车道路段监控设施主要由安装在长下坡前的可变情报标志、避险车道附近的线圈式车辆检测器、交通信号灯、黄闪报警灯、摄像机、远程终端控制器等组成。

避险车道处设置的黄闪报警灯处于常闪状态，以警示驾乘人员注意本地的避险车道及提示避险车道宽度。当行驶车辆遇见突发情况驶入避险车道时，安装在避险车道引道口的线圈车辆检测器即给出信号到远程终端控制器，由远程终端控制器驱使信号灯显示由绿色箭头变为禁入红灯标志，同时向监控中心发出警报信息，监控中心通过带云台彩色摄像机确认避险车道使用状态，并将避险车道使用情况等相关信息发布至避险车道前方设置的可变情报标志处，提醒驾乘者注意。当道路救援人员及时处理事故车辆撤离后，信号灯可通过人工复位或远程遥控的方式恢复绿色箭头标志，可变情报标志信息重新恢复正常，避险车道可继续投入正常使用状态，一次紧急避险过程结束。避险车道监控系统构成如图1所示。

图1 避险车道监控系统构成图

2 系统组成

2.1 线圈车辆检测器

避险车道线圈车辆检测器选用两车道高精度车检器，对埋设于避险车道分流鼻端的多股铜导线线圈有良好的感应能力，检测精度不小于98%［1，2］。车辆检测器具有加电自动复位和人工复位两种功能，当有车辆驶过检测线圈时，线圈产生20 mH～1 000 mH［3］的电感信号，车辆检测器确认车辆并识别出车速信息，通过输出开关量信号传输给RTU远程终端控制器，发出警告。

2.2 远程终端控制器

避险车道选用的远程终端控制器RTU(Remote Terminal U-nit)具有良好的通讯能力，支持8路开关量输入输出，具备1个标准10/100 M以太网口和1个RS485/232接口，并可根据实际功能需要随时扩展，可对现场数据进行采集、保存和传输，还可实现对设备遥控、遥信和遥测功能［4］。由于它具备抗强电、抗干扰能力，且在宽温环境下(－10℃ ～55℃)平均无故障工作时间(MTBF)可达20 000 h，因此特别适合应用于山区避险车道恶劣的温度和湿度环境下，可直接放置在避险车道的控制器机箱内。

远程终端控制器RTU接收来自于线圈车辆检测器触发的开关量信号后，通过1路带继电器功能的开关量输出控制交通信号灯由绿变红，提醒后方车辆避险车道已被占用，同时将报警信息传输至监控分中心，通知提供救援。

2.3 交通信号灯、黄闪报警灯

避险车道交通信号灯、黄闪报警灯均由显示灯、立柱和安装支架构成，全天24 h工作，光源均由LED管粒组成，交通信号灯接收远程终端控制器的信号，进行绿箭头和红灯的变换，黄闪报警灯则亮灭交替闪烁。

2.4 CCTV监控摄像机

避险车道设置1套12 m高带云台彩色摄像机，摄像机采用彩色1/3″CCD，有效像素水平不小于752，垂直不小于494，采用电动变焦镜头，10 mm～200 mm焦距，由监控片区中心控制云台的动作，摄像机可水平旋转0°～360°，垂直向上不小于20°，向下90°。避险车道事故现场实时图像通过通信系统传输回监控中心，监控员可以在监控中心闭路电视监视器或大屏幕投影系统上监视现场情况。

2.5 可变情报标志

通常避险车道前1 km设置一块可变情报标志，用于提示前方避险车道的情况，它接收监控中心发来的信息，可显示图标中文、英文、数字和图素。可变情报标志采用四红两绿高亮度LED发光二极管，整屏亮度大于8 000 cd/m2［5］，静态视认距离不小于250 m，车速达到120 km/h时，视认距离不小于210 m。

当避险车道未被占用时，可变情报标志显示正常的道路通行内容，字体颜色显示绿色;当检测车辆驶入占用避险车道后，可变情报标志显示红色警示字体，提示司机前方避险车道占用，以禁止其他车辆继续驶入［6］。

2.6 避险车道照明灯

避险车道根据长度需要间隔30 m设置一盏照明灯，照明灯采用150 W LED光源，照明灯的控制接触器与远程终端控制器相连，可根据实际需要实现远程联动及本地手动控制［7］。

2.7 通信传输系统

避险车道处交通信号灯、车辆检测器均接入RTU进行联动控制，RTU和可变情报标志通过RS485点对点数据光端机、CCTV摄像机通过视频传输远端模块，各占用通信1芯光纤将数据图像信息传至就近的通信机房，通过通信系统提供的以太网口传输通道至监控中心，监控中心根据图像信息同时下发可变情报标志的显示信息，进行有效地引导。

3 实施应用

本文研究的路段监控设施已经在山西平定—阳曲高速K49+400，阳泉—左权高速K45+500处避险车道得到了实践应用，两处避险车道均为过隧道后长下坡路段，避险车道路段监控设施的投入使用为来往车辆起到了良好警示作用，有效降低了高速交通事故的发生率，工程实践应用得到了专家一致好评，取得了良好的经济效益和社会效益，做到了经济效益及社会效益的双丰收。路段监控设施在避险车道的应用效果图见图2。

图2 路段监控设施在避险车道的应用

4 结语

通过选用不同的路段监控设施，采用联动控制方式集中整合应用于高速紧急避险车道，增强对避险车道的信息监管，可以广泛推广应用于山区高速避险车道，为广大司乘人员提供更加安全快捷的出行服务。随着新技术新产品的开发应用，未来在避险车道工程实施上仍有很大的改进提升空间，从提高节能环保效益方面，可对避险车道的路段监控设施更换采用风光互补供电方式。从提高监控信息化方面，考虑引入避险车道车牌识别系统，可对事故车辆进行更准确的车型定位。在今后的开发研究及工程实施中，还可继续不断深入开展研究。

［1］JT/T 455-2001，环形线圈车辆检测器［S］.

［2］JTG F80/2-2004，公路工程质量检验评定标准［S］.

［3］吴晓航.公路车辆感应线圈检测系统分析［J］.机电工程，2008(8):17-18.

［4］孙卫国，董宝善.RTU产品在环境监测领域的应用［J］.自动化博览，2011(2):21-22.

［5］JT/T 431-2100，高速公路LED可变信息标志技术条件［S］.

［6］潘 勇，孙文侠，赵 勇，等.山区公路长下坡路段监控系统研究［J］.公路交通科技(应用技术版)，2006(8):35-36.

［7］魏 忠.邵三高速公路紧急避险车道机电工程实施分析［J］.公路交通科技(应用技术版)，2009(6):28-29.