公路霧區安全行車智能預警及引導系統應用研究

張玲玲

（河北中崗通訊工程有限公司，石家莊 050035）

目前國內高速公路安裝的應對霧霾天氣的科技設備主要有：氣象監測、霧燈、交通誘導和超速抓拍等。這些設備主要是被動引導，獨立作戰，形不成合成效應，遇到霧霾惡劣天氣的時候，交通事故依然頻發。

交通部“十二五”發展規劃提出，要強化科技進步和信息建設，構建綠色交通體系，提高安全與應急保障能力，加快“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”建設，所以應用先進技術解決交通安全與綠色節能是必然發展方向。

1 國內外有關應用及研究現狀分析

針對惡劣氣候及能見度較低條件下道路交通安全保障全球范圍內研發方向分為車載型和道路基礎設施型兩類。據交通部公路科學研究院提供的信息顯示，針對霧條件下道路交通安全保障問題，美國正在發展的是局域性二次事故防范技術及車聯網事故防范技術，該技術突破方向是在車輛上安裝特殊設備，其實現必須基于全部車輛安裝車聯網設備；歐洲的發展方向是基于道路基礎設施實現霧區主動誘導。荷蘭、意大利進行了路面主動引導實驗，目前實驗仍然在進行中。我們國家的發展方向是基于道路基礎設施實現惡劣天氣下道路交通安全保障。

公路霧區安全行車智能預警及引導系統的研究主要是針對霧及其他惡劣天氣條件下低能見度道路行車安全保障的新型研究方向，重點針對高速公路及普通公路的霧區路段，通過對公路能見度實時檢測，分析檢測結果，及時啟動智能霧燈、高音號角、警燈，并根據道路能見度同步修改可變限速信息板顯示的限速值。智能霧燈在顯示道路路廓的同時，具有尾跡顯示功能，提醒后車保持車距，防止追尾事故的發生。當發生意外事故后，通過熱成像事件檢測儀自動報警，同時啟動各種應急預案，防止二次事故的發生。

2 系統主要構成分析

2.1 功能分析

（1）霧區行車主動誘導，實時監測區域內的能見度數值，當能見度指數低于閥值時，系統自動運行能見度誘導策略和預警控制策略。

（2）智能霧燈透霧指數（亮度）自動調整，根據霧濃度的不同，發光警示單元可自動調整光的強度，提高穿透力，提高駕駛人員的安全預視距離。

（3）全網GPS同步閃爍，基于GPS高精度時鐘保持網內所有路側誘導單元同步亮滅，同步精度小于25ms，不會對駕駛員眼睛產生閃爍不均的情況。同步閃爍的頻率可調，以適應于不同道路的危險程度。

（4）車輛動態尾跡顯示，通過尾跡的方式為每一輛進入霧區的車輛提供一個隨前車前行的尾跡顯示警示燈帶，檢測通過的車輛被點亮后向限定距離內的警示燈組，（尾跡長度固定每組20米，通常設置3組60米的安全距離），隨著車輛前行，尾跡也會隨車輛前行而同步點亮，為后車提供了前車精確的車距提示。車輛的尾跡（安全預警距離）的組數可調。

（5）事件自動檢測，當發生意外事故后，通過熱成像事件檢測器自動報警，通知管理部門進行救援，并啟動紅黃色交替高頻顯示進行預警，放止二次事故的發生。

2.2 網絡結構分析

（1）無線自組網通訊。

（2）網絡支持多級跳變能力，有抗損毀功能。

（3）網絡健壯性，采用星型和鏈式組網方式。

（4）支持分段組網控制。

（5）多信道自適應，抗無線同頻干擾。

2.3 系統架構分析

（1）基于B/S與C/S雙架構。

（2）多用戶管理，多級權限分配。

（3）自動、手動、預制、定時、自定義等多種控制策略。

3 關鍵技術分析

（1）霧天公路安全行車控制策略：根據能見度檢測儀檢測結果，對能見度進行分析比較，判斷是否有霧以及霧的濃度等級，確定對應級別的控制策略。策略主要包括警示信息提示，限定車速，超速抓拍，啟動高音號角及警燈，提醒司機注意道路狀況，減速慢行。啟動智能霧燈，根據能見度等級調整亮度和閃爍頻率。同時紅外熱成像事件檢測器啟動，監測路面狀態，隨時準備報警，并啟動相應的應急預案。

（2）車路協同控制技術：智能霧燈啟動后，隨時監測車輛通過情況。當監測車輛通過后，啟動自動隨車引導功能，顯示車輛尾跡。當檢測到車距過近時，通過調節亮度和閃爍頻率，提醒后車保持合理車距。

（3）自動隨車引導：低能見度環境下高速公路周圍是一個混沌的環境，道路遠視可見性消失或者降低，智能霧燈主動發光所形成的誘導線路與道路平行，可有效顯示道路走向；誘導線路需提供不低于2倍當前能見度的遠視可見性，使得該誘導效果不僅在霧天有用，在黑夜、雨天等環境下同樣有效；行駛車輛在途中能夠獲得更有效的安全預示距離警示。

（4）智能防撞預警：霧天發生交通事故的最大原因是看不到前方車輛，智能防撞預警主要是采用尾跡生成技術，在前車經過時通過電子技術及信號技術在前車后部點亮一定長度的紅燈，這些紅燈會隨車輛同步移動，形成動態尾跡，由于尾跡是通過信號技術手段產生的，長度可設置（默認60米），后車在行進時如果前方有車則會首先發現前車尾跡，即使在濃霧環境下也可發現前方車輛，起到智能防撞預警的作用，避免重特大事故的發生。

（5）熱成像時事件檢測器：霧天行車，極易發生次生事故。在發生事故后，由于傳統的攝像機無法在低能見度情況下檢測到事故發生。采用熱成像事件檢測器裝置，可以在事故發生后，迅速的檢測，定位事故。并根據事故情況，啟動相應的應急預案，避免二次事故的發生。

（6）節能顯示技術：智能霧燈采用光能供電，該技術是太陽能供電技術的升級技術，可實現長期可靠的正常供電，保證設備適應各種惡劣的外部環境，延長惡劣天氣情況下系統的待機時間。

4 結束語

通過對公路霧區安全行車智能預警與引導系統的研究分析，發現該項系統既有技術支撐又有環境條件。技術上有成熟的霧區檢測技術、信息發布技術、廣播技術等；環境上就目前的我國多霧霾、多團霧的環境條件與交通發展現狀，需要大力發展該項系統的研發，且該項系統還能加快“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”建設。