路段監控設施在高速緊急避險車道的應用

李靖博

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

近年來，我國高速公路工程建設事業突飛猛進，隨著國家高速建設發展區域的西移，山區高速公路逐漸成為工程建設的重點。受制于山區溝壑縱橫的自然環境，高速公路中橋梁、隧道、長大下坡的路段所占的比重越來越大，由此帶來不容忽視的山區高速行駛安全問題。針對山區高速設置的避險車道可以有效的避免車輛因失控而造成重大交通事故的發生，因此，更合理有效的利用好高速緊急避險車道，通過完善緊急避險車道設施來提升高速行車安全已刻不容緩。

目前，我國的高速緊急避險車道相關工程大多停留在主體和交安工程方面，車輛因失控達到緊急避險的目的后無法第一時間展開救援工作，同時為后方車輛的繼續使用造成阻礙，形成安全隱患。如何將機電監控系統相關設施應用在緊急避險車道上，形成報警聯動機制，警示后方車輛成為今后一段時間內的研究發展方向。本文選用多種機電監控設備，通過現場調研安裝，聯動配合形成一套完整的避險車道專用路段監控系統，實時監視避險車道的使用利用情況，完善避險車道設施來更好的提升高速行車安全等級。

1 功能方案

避險車道路段監控設施主要由安裝在長下坡前的可變情報標志、避險車道附近的線圈式車輛檢測器、交通信號燈、黃閃報警燈、攝像機、遠程終端控制器等組成。

避險車道處設置的黃閃報警燈處于常閃狀態，以警示駕乘人員注意本地的避險車道及提示避險車道寬度。當行駛車輛遇見突發情況駛入避險車道時，安裝在避險車道引道口的線圈車輛檢測器即給出信號到遠程終端控制器，由遠程終端控制器驅使信號燈顯示由綠色箭頭變為禁入紅燈標志，同時向監控中心發出警報信息，監控中心通過帶云臺彩色攝像機確認避險車道使用狀態，并將避險車道使用情況等相關信息發布至避險車道前方設置的可變情報標志處，提醒駕乘者注意。當道路救援人員及時處理事故車輛撤離后，信號燈可通過人工復位或遠程遙控的方式恢復綠色箭頭標志，可變情報標志信息重新恢復正常，避險車道可繼續投入正常使用狀態，一次緊急避險過程結束。避險車道監控系統構成如圖1所示。

圖1 避險車道監控系統構成圖

2 系統組成

2.1 線圈車輛檢測器

避險車道線圈車輛檢測器選用兩車道高精度車檢器，對埋設于避險車道分流鼻端的多股銅導線線圈有良好的感應能力，檢測精度不小于98%［1，2］。車輛檢測器具有加電自動復位和人工復位兩種功能，當有車輛駛過檢測線圈時，線圈產生20 mH～1 000 mH［3］的電感信號，車輛檢測器確認車輛并識別出車速信息，通過輸出開關量信號傳輸給RTU遠程終端控制器，發出警告。

2.2 遠程終端控制器

避險車道選用的遠程終端控制器RTU(Remote Terminal U-nit)具有良好的通訊能力，支持8路開關量輸入輸出，具備1個標準10/100 M以太網口和1個RS485/232接口，并可根據實際功能需要隨時擴展，可對現場數據進行采集、保存和傳輸，還可實現對設備遙控、遙信和遙測功能［4］。由于它具備抗強電、抗干擾能力，且在寬溫環境下(－10℃ ～55℃)平均無故障工作時間(MTBF)可達20 000 h，因此特別適合應用于山區避險車道惡劣的溫度和濕度環境下，可直接放置在避險車道的控制器機箱內。

遠程終端控制器RTU接收來自于線圈車輛檢測器觸發的開關量信號后，通過1路帶繼電器功能的開關量輸出控制交通信號燈由綠變紅，提醒后方車輛避險車道已被占用，同時將報警信息傳輸至監控分中心，通知提供救援。

2.3 交通信號燈、黃閃報警燈

避險車道交通信號燈、黃閃報警燈均由顯示燈、立柱和安裝支架構成，全天24 h工作，光源均由LED管粒組成，交通信號燈接收遠程終端控制器的信號，進行綠箭頭和紅燈的變換，黃閃報警燈則亮滅交替閃爍。

2.4 CCTV監控攝像機

避險車道設置1套12 m高帶云臺彩色攝像機，攝像機采用彩色1/3″CCD，有效像素水平不小于752，垂直不小于494，采用電動變焦鏡頭，10 mm～200 mm焦距，由監控片區中心控制云臺的動作，攝像機可水平旋轉0°～360°，垂直向上不小于20°，向下90°。避險車道事故現場實時圖像通過通信系統傳輸回監控中心，監控員可以在監控中心閉路電視監視器或大屏幕投影系統上監視現場情況。

2.5 可變情報標志

通常避險車道前1 km設置一塊可變情報標志，用于提示前方避險車道的情況，它接收監控中心發來的信息，可顯示圖標中文、英文、數字和圖素?？勺兦閳髽酥静捎盟募t兩綠高亮度LED發光二極管，整屏亮度大于8 000 cd/m2［5］，靜態視認距離不小于250 m，車速達到120 km/h時，視認距離不小于210 m。

當避險車道未被占用時，可變情報標志顯示正常的道路通行內容，字體顏色顯示綠色;當檢測車輛駛入占用避險車道后，可變情報標志顯示紅色警示字體，提示司機前方避險車道占用，以禁止其他車輛繼續駛入［6］。

2.6 避險車道照明燈

避險車道根據長度需要間隔30 m設置一盞照明燈，照明燈采用150 W LED光源，照明燈的控制接觸器與遠程終端控制器相連，可根據實際需要實現遠程聯動及本地手動控制［7］。

2.7 通信傳輸系統

避險車道處交通信號燈、車輛檢測器均接入RTU進行聯動控制，RTU和可變情報標志通過RS485點對點數據光端機、CCTV攝像機通過視頻傳輸遠端模塊，各占用通信1芯光纖將數據圖像信息傳至就近的通信機房，通過通信系統提供的以太網口傳輸通道至監控中心，監控中心根據圖像信息同時下發可變情報標志的顯示信息，進行有效地引導。

3 實施應用

本文研究的路段監控設施已經在山西平定—陽曲高速K49+400，陽泉—左權高速K45+500處避險車道得到了實踐應用，兩處避險車道均為過隧道后長下坡路段，避險車道路段監控設施的投入使用為來往車輛起到了良好警示作用，有效降低了高速交通事故的發生率，工程實踐應用得到了專家一致好評，取得了良好的經濟效益和社會效益，做到了經濟效益及社會效益的雙豐收。路段監控設施在避險車道的應用效果圖見圖2。

圖2 路段監控設施在避險車道的應用

4 結語

通過選用不同的路段監控設施，采用聯動控制方式集中整合應用于高速緊急避險車道，增強對避險車道的信息監管，可以廣泛推廣應用于山區高速避險車道，為廣大司乘人員提供更加安全快捷的出行服務。隨著新技術新產品的開發應用，未來在避險車道工程實施上仍有很大的改進提升空間，從提高節能環保效益方面，可對避險車道的路段監控設施更換采用風光互補供電方式。從提高監控信息化方面，考慮引入避險車道車牌識別系統，可對事故車輛進行更準確的車型定位。在今后的開發研究及工程實施中，還可繼續不斷深入開展研究。

［1］JT/T 455-2001，環形線圈車輛檢測器［S］.

［2］JTG F80/2-2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］.

［3］吳曉航.公路車輛感應線圈檢測系統分析［J］.機電工程，2008(8):17-18.

［4］孫衛國，董寶善.RTU產品在環境監測領域的應用［J］.自動化博覽，2011(2):21-22.

［5］JT/T 431-2100，高速公路LED可變信息標志技術條件［S］.

［6］潘 勇，孫文俠，趙 勇，等.山區公路長下坡路段監控系統研究［J］.公路交通科技(應用技術版)，2006(8):35-36.

［7］魏 忠.邵三高速公路緊急避險車道機電工程實施分析［J］.公路交通科技(應用技術版)，2009(6):28-29.