基于智慧路锥的取消高速公路省界收费站工程占道施工安全保障方案研究

李苗华， 戴剑军， 李向东， 滕书华

(湖南省交通科学研究有限公司, 湖南 长沙 410015)

0 引言

高速公路养护施工作业具有不中断交通和需要封闭部分车道的特点，由于部分道路封闭，道路条件发生变化，车辆产生合流、分流，车速也发生改变，车辆之间交通冲突增加，极易引发交通安全事故[1-2]。道路施工作业人员伤亡事故时有发生，每年由于道路施工等引起的交通事故造成了大量人员伤亡和财产损失。据统计数据显示，2011～2018年浙江省高速公路养护作业发生安全事故51起，致54人死亡。从事故成因来看，社会车辆闯入作业区是主要原因，占事故总数的70%[3]。路锥设置不合理或传统路锥警示作用有限等原因更是引发了多起交通事故，如：2013年北京一辆大货车司机因未发现路锥，撞上正在作业的道路养护工人后又冲过隔离带，与对面另一辆大货车相撞，造成5人死亡，2人受伤；2016年沪蓉高速交警正在处理一起三车追尾事故时，后方车辆由于未及时发现路锥导致引发再次追尾，造成1人死亡，7人受伤，6辆车不同程度受损，事后事故车辆司机起诉交警路锥摆放不合规。

路锥作为一种常见的交通安全设施，是道路施工用于交通组织的必备产品，放置在危险地区和道路施工作业地段，用于临时分隔车流、引导交通，指引车辆绕过危险路段，保护作业现场设备和人员的安全。但目前高速公路占道施工中大都采用功能较为单一的传统路锥，安全警示作用有限，且国内外对应用新技术解决占道施工安全问题的相关研究较少，施工占道安全保障问题成为各管理部门的重难点。因此，本文对智慧路锥关键技术进行研究，通过采用新技术对传统路锥进行智能化升级，结合互联网信息发布手段，可大幅提升道路施工作业的安全性。

1 传统路锥

路锥作为施工作业区交通控制与安全保障的主要手段，向驾驶员给予警告或禁止信息、有效隔离通行车辆与施工作业区，对施工作业区的安全起着至关重要作用。但传统路锥在实际应用过程中存在诸多问题，主要表现为：① 功能单一，仅能实现对作业现场的地理隔离和简单的反光警示；② 被动反光识别度低，夜间示廓能力差，警示效果不好，由于缺乏及时提醒手段，传统路锥无法及时提醒过往司机注意避让，撞倒路锥导致的二次事故也屡见不鲜；③ 当过往机动车越过警戒线碰倒路锥时，其功能便完全消失，传统路锥无任何警报装置，不仅不利于现场防护，且存在巨大的安全隐患。

在智能交通越来越普及的当下，传统路锥已不能满足实际施工作业安全保障的需求，基于传统路锥的智能化升级是必然趋势。当前市场上的路锥升级方案主要以增加LED光源强化施工区域轮廓作用为主，提升作用有限[4]，亟需研究一种不仅能强化施工区域轮廓，同时还具有地图导航提前预警与主动防撞警示功能的产品，以提升道路施工作业的安全性。

2 智慧路锥系统组成及功能

2.1 系统组成

智慧路锥系统主要由智慧路锥灯、智慧肩灯、云管理平台和地图导航APP等4部分组成。系统组成如图1所示：

图1 智慧路锥系统组成示意图

智慧路锥灯加装于传统路锥上，通过黄灯同步闪烁强化施工作业区域轮廓。智慧肩灯佩戴于现场施工作业人员身上，与智慧路锥联动，用于在危险发生时及时对作业人员发出声音和振动警报。当任何一个智慧路锥检测到有车辆非法闯入，全作业区域的智慧路锥灯会高频同步闪烁和声音报警，提醒现场人员及时撤离。同时，智慧肩灯也会发出声光报警及振动报警，提醒佩戴的人员迅速撤离现场，避开危险。

智慧路锥云平台可提供道路作业精细化管理，管理设备与施工作业、了解施工状况及规范设备使用，也可以作为交通调度、诱导、应急指挥的重要依据。系统支持与高德、百度等地图导航联动，实现道路施工、事故和封闭管制信息的实时精准采集和发布，让驾驶员提前知晓路段施工信息，提醒驾驶员谨慎驾驶或提前避让，以有效降低安全事故发生和道路交通拥堵，提高公众出行满意度。

2.2 系统功能

智慧路锥系统基于物联网技术、MEMS技术和北斗技术对传统路锥进行智能化升级[5]，可精准采集位置数据，一键上报交通事件，具有强化施工区域轮廓、地图导航预警和主动防撞警示等功能，实现车路协同环境下的道路安全作业和设备状态可监测的高效管理[6]。

智慧路锥系统主要包括以下功能： ①强化作业区域轮廓：智慧路锥灯同步闪烁，亮度自动调节，强化道路施工或执法区域轮廓；②车辆非法闯入报警：当车辆闯入作业区域，将触发智慧路锥声光报警，以及时提醒现场人员迅速撤离，以降低伤亡概率；③地图导航路径优化服务：驾驶员可通过导航软件及时获得作业路段信息的语音播报，以做到提前避让，从而提升公众出行效率和安全水平，缓解交通拥堵;④道路作业精细化管理：云平台方便管理部门管理所有施工路段、执法路段，提前了解交通路况，可作为交通调度、交通诱导、应急指挥的重要依据。

智慧路锥通过对传统路锥进行物联网化改造，与地图交通大数据平台无缝对接，实现道路异常信息的实时精准采集，并通过地图APP和导航等移动终端软件产品予以实时发布，从而打通道路本身、道路管理者和道路使用者之间的信息壁垒，大大提升路网管理水平，提高作业人员和出行公众的安全系数。与传统路锥相比，智慧路锥系统的信息采集与发布由人工信息报送转变为自动采集，信息传递效率大大提升，使高速公路作业区域防护由被动防护变成主动防护，同时有效提升道路通行能力，不仅保障了交通行业从业者的人身安全，也为过往的司乘人员带来了便利。

3 工程实例

3.1 湖南省取消高速公路省界收费站工程

根据《湖南省取消高速公路省界收费站工程实施方案》安排，湖南省高速公路需新建ETC门架系统1 154套，改造收费车道系统1 738条，新增入口称重检测设备129套，升级完善省级联网收费中心和收费站收费系统425个，整体拆除省界收费站25座，完成全省通信网络传输系统升级建设、网络安全系统建设等内容。该项目具有“涉及面广、施工点位多、边通车边施工”等特点，采取“单点位临时封闭1条车道、放行1条车道，全线交错同步实施”的施工组织方案进行施工。交通组织为本项目施工安全管理的关键点和难点，采用智慧化手段提升该项目施工作业的安全性与精细化管理成为必然需求。

为确保项目施工区域内的安全及通行区的畅通，一方面，严格按照《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)[7]中道路养护作业要求制定配套的交通组织措施和方案执行。另一方面，占道施工安全辅助设施采用智慧路锥系统，将道路施工事件信息实时精准发布至高德、百度等地图导航APP，让公众出行提前预知路况，提高占道施工作业区的交通安全和通行效率。

3.2 智慧路锥系统应用方案

为了提高高速公路取消省界收费站项目的施工安全，将智慧路锥系统应用于项目施工安全保障中，通过在施工现场布设该系统，增强作业现场防闯入报警功能以降低道路作业风险，并提供云管理平台使道路作业管理更精准、更高效、更安全。

湖南14个地州市项目部均配备使用了智慧路锥系统。道路施工作业控制区按警告区、上游过渡区、纵向缓冲区、工作区、下游过渡区和终止区的顺序依次布置。道路施工作业控制区示例见图2。

图2 道路施工作业控制区示意图

智慧路锥安装于道路施工控制区的上游过渡区、纵向缓冲区和工作区。上游过渡区智慧路锥摆放间距不低于1.5 m，纵向缓冲区和工作区智慧路锥摆放间距不低于3 m。来车方向第一个位置安装红色智慧路锥主灯，其他使用橙色智慧路锥从灯。所有现场人员均配备智慧肩灯，当有车辆非法闯入时能及时通知到每一位施工人员。警告区、下游过渡区和终止区等其他区域根据实际情况选择性摆放智慧路锥。在隧道内施工作业时，隧道入口外5 m以上的位置布置一个红色智慧路锥主灯。

智慧路锥电源开启后，设备将自动上传施工路段信息，并能在地图导航APP上看到此路段被标记为施工路段，开启地图导航的驾驶员将会在距离施工区域5、3、1 km时分别收到“前方占道施工，请减速慢行”的语音提醒。项目管理人员通过智慧路锥云平台对各施工点进行管控，监控各施工点交通组织情况、车辆通行情况、施工作业状态等，为施工调度、远程指挥、应急处置提供决策支撑。

3.3 应用效果

智慧、路锥系统在湖南省取消省界收费站工程项目应用期间，未发生一起因社会车辆非法闯入施工区域而造成的人员和财产损失事件，各施工路段均未发生长时间拥堵和交通事故，且应用该系统后的交通通行情况明显好于以往大规模占道施工。该系统为施工安全起到了良好的保障作用，为施工管理提供了科学的决策支撑，为公众出行提供了及时的路径诱导信息。

4 结语

介绍了智慧路锥系统关键技术及其在高速公路占道施工安全保障中的应用，并以湖南省取消省界收费站项目为工程实例,验证了智慧路锥在实际占道施工作业中的应用效果。应用结果表明：智慧路锥系统在占道作业施工中的应用，使高速公路作业区防护由被动防护变成主动防护，大大提升了公众出行效率和安全水平，有效缓解交通拥堵。该系统为道路施工作业安全提供了新的智能化解决方案，对提高占道施工作业区的交通安全和通行效率具有重要的意义和实际应用价值。