運城到三門峽高速公路霧區引導防撞系統技術參數合理化探析

靳運生，戎 浩

（1.山西交通控股集團有限公司 運城南高速公路分公司，山西 運城 044000；2.山西省交通科技研發有限公司，山西 太原 030032）

惡劣的自然天氣逐漸成為引起高速公路事故多發的重要因素之一，堪稱高速路上的“交通殺手”。根據我國公安部門的統計，大霧天氣一直是造成我國交通安全事故最嚴重的氣象條件之一，且死亡率居高不下[1]。團霧氣候又是各種大霧天氣中最難預防、最難應對的自然天氣。運城到三門峽高速公路（K99+000—K104+000 段）全長5 km，該路段南北走向為主，東西走向為輔，山路多彎，上下坡急，路段內采光條件良好。針對路段特點，特采用了包含智能發光的誘導設施、能見度觀測儀、數據預處理器、網關設備組成的霧區引導防撞系統。

1 系統介紹

霧區引導防撞系統是以一定間距連續安裝的、可控的智能視航系統。通過能見度檢測器采集實時路段能見度數據，通過數據預處理器分析處理，自動調控誘導設備，實現團霧區域內誘導設備功能切換智能化，有效引導車輛通行。霧區引導防撞系統具有路型顯示、行車誘導、防追尾尾跡顯示、事故警示等功能[2]。

安裝區域內能見度大于500 m 時，設備處于低功耗模式，待機狀態。當能見度大于300 m，小于500 m 時，系統進入道路輪廓強化模式，道路兩側黃色誘導燈開啟常亮狀態。當能見度大于200 m，小于300 m 時，系統進入行車誘導模式，自動開啟黃色誘導燈并按照特定頻率同步閃爍，閃爍頻率默認為30 次/min。當能見度小于 200 m 時，系統進入防追尾警示模式，無車輛經過時,黃色誘導燈同步閃爍；當有車輛經過時，在車后一段距離的黃色誘導燈轉換成紅色警示燈，車輛駛過一定時間后（由車距控制策略確定），再由紅燈切換為黃燈，紅色警示區間會隨著車輛向前移動，在車輛后形成一段尾跡燈，尾跡長度默認為3 組60 m，警示后車避免駛入尾跡區域[3]。

2 設備參數

通過比對市場現有霧區引導防撞系統與運城到三門峽高速公路霧區引導防撞系統的設備性能，結合運三高速公路已完成安裝的5 km 霧區引導防撞系統使用情況，可以發現，誘導設備的顯示、設備間的數據通信、設備的供電來源在技術層面有不小的差距，網絡傳輸與系統自動化、氣象設備的選取與管控策略的完善方面也是各有不同。現通過比對選擇優秀霧區引導設備，將霧區引導防撞系統設備參數總結如下。

2.1 誘導設備技術參數

2.1.1 提示、警示模塊

黃色誘導燈、紅色警示燈布置方式為獨立布置，避免視覺誤導；誘導、警示模塊亮度等級不小于8檔，亮度為 500～7 000 cd/cm2[4]；誘導、警示模塊發光面積為150 mm×150 mm；閃爍策略包括敞亮、30 次 /min 慢閃、60 次 /min 快閃、120 次 /min 快閃；智能霧區引導系統同步采用授時同步技術，同步誤差小于25 ms；尾跡顯示距離默認3 組（60 m），可選范圍 2～8 組。

2.1.2 通信模塊

誘導設備間通訊采用抗損毀無線通訊技術，無線數據鏈單節點覆蓋范圍為80 m。

2.1.3 供電模塊

誘導設備采用光能供電，太陽能板充電方式，當標準日照條件下，放置8 h，可將誘導設備蓄電池充至額定容量，額定容量條件下，霧區誘導燈正常工作72 h。

2.2 網關設備與數據傳輸

霧區引導防撞系統網關設備包括：以太網接口、網關、無線網橋、數據預處理器。誘導設備與系統控制器之間的通訊基于系統控制器內置的無線網橋，系統控制器與上位云控制平臺之間的無線網關采用4G 無線通訊鏈路通信。無線網關設備將安裝好的誘導設備，自動連入外場通訊鏈路進行有效通訊。

網關設備同樣具備抗損毀功能，主設備停止工作后，備用設備自動啟動接替工作，主設備及備用設備均停止工作后，系統自動恢復至自控模式和現場遙控器控制模式。

供電方面，網關設備同樣采用節能環保的太陽能供電。

2.3 氣象裝置技術參數

運三高速公路安裝的霧區引導防撞系統氣象裝置是指能見度氣象檢測儀，主要收集路段內的能見度數據，并對道路內的霧、霾、雨、雪、混合降水天氣環境采集數據分析并按照設定方式推送給數據預處理器[5]。 能見度儀監測范圍為10 km，檢測精度小于2 km，各種氣象環境識別率大于90%，能見度檢測儀工作環境溫度范圍為-50 ℃～80 ℃，相對濕度為0～100%RH。

2.4 管理控制策略

在管理控制策略方面，運三高速所安裝霧區引導防撞系統包含云平臺控制、手動控制、手機app 控制3 種控制方式，云平臺可對外場設備運行狀態進行監測與控制，監測范圍包括現場安裝的每個單元設備；手動遙控器控制與手機app 控制，需工作人員現場操作，在不考慮能見度情況的條件下主動控制，改變誘導設備功能模式。

霧區引導防撞系統在自動控制模式下，又具有星歷控制和能見度自適應控制策略。星歷控制是指系統在無能見度因素干擾下，根據當地四季不同的日出與日落時間，自動調控系統模式，達到日間關閉夜間主動引導的自動控制變換；能見度自適應控制是指系統能夠根據實時能見度數值來自動開啟/關閉系統、自動啟動防止追尾警示模式及自動調節發光顯示組件的亮度等級，以實現最佳的安全誘導效果。

3 施工參數

霧區引導防撞系統的施工內容包括了誘導設備的安裝，氣象監測設備、數據預處理器的安裝。誘導設備現場安裝的施工要點，高速公路涉路施工的安全要點，通過總結多地施工經驗，結合運城到三門峽高速公路霧區引導防撞系統現場安裝情況，將霧區引導防撞系統施工參數總結如下。

3.1 基礎設施施工參數

3.1.1 誘導設備安裝

誘導設備避開易發生火災危險程度高的區域、避開有害氣體來源以及存放腐蝕、易燃、易爆物品的地方、避開強電磁場的干擾。誘導設備機箱安裝應穩固，垂直度允許偏差為2‰。安裝在立桿上的機箱，機箱底部距地面應不小于1.5 m。誘導設備機箱內避雷器應安裝位置正確，并牢固、可靠，且有安全標示。

3.1.2 能見度設備、數據預處理器安裝

能見度設備與數據預處理器安裝在鋼制桿件上，桿件底部基底法蘭盤，通過地腳螺栓安裝在基礎上，保證桿體垂直，傾斜度不超過桿體長度的0.5%，鋼結構桿件的各鋼制部件均作防腐處理，桿體內外熱浸鍍鋅。桿件應安裝保護地線，保護地線使用規格為40 mm×4 mm 以上的鍍鋅扁鋼制作，并焊接到每個鋼制桿件的法蘭盤上，焊接處作防腐處理。保護地線與接地裝置有效連接，接地電阻小于4Ω。桿件安裝避雷針，且安裝牢固、可靠，垂直度與桿件垂直度一致，并與接地端可靠連接。

3.2 霧區引導防撞系統現場施工

3.2.1 霧區引導防撞系統施工方法

a）霧區引導防撞系統誘導燈安裝前進行編號，自上行線開始，按照順序安裝至終點后從下行線折返，編號從小至大且與行車方向一致。單號安裝于隔離帶側，雙號安裝于緊急停車帶側。護欄結構變化時，單雙號誘導設備配對一致。

b）霧區誘導設備防撞護欄安裝時，先將防撞護欄立柱上的橫穿螺絲擰松且拉出一半，與吊環螺桿相套后，復位擰緊。將底座固定于吊環螺桿上，圓角與來車方向一致，端正水平位置，將螺桿、底座與立柱的四面統一焊接固定，焊點平整無漏焊現象。將誘導燈內防水電池插頭對接后，擰緊防水環放入主體箱內安裝至底座上，燈面朝向來車方向旋轉卡緊后，將四顆防盜螺絲固定，完成安裝。

c）霧區誘導設備橋梁水泥防撞護欄安裝時，在確定好安裝位置后，將底座圓角與來車方向一致，調整好水平位置，用膨脹螺絲將底座固定在橋梁水泥防撞墻上，后用電焊將螺絲與底座焊接牢固，誘導燈安裝方式與防撞護欄安裝一致。

d）霧區誘導設備橋梁圓鋼護欄安裝時，在確定安裝位置后，將底座圓角與來車方向一致，調整好水平位置用抱箍螺絲固定底座，用電焊將抱箍螺絲與底座焊接牢固，誘導設備安裝方式與護欄安裝方式一致。

3.2.2 霧區引導防撞系統施工安全

a）霧區引導防撞系統在安裝施工前，需具有相關工作經驗的人員編寫完整的交通組織方案、安全施工方案、施工應急預案，并通過涉路單位組織的專業評審。

b）霧區引導防撞系統在安裝施工時，避免對高速公路車輛通行產生影響，封閉施工時，避開交通流量的高峰期，封路施工兩天前報業主單位審批；現場施工時，道路封閉端應設立牢固的、明顯的施工標志牌、施工限速牌，封閉路段邊沿按固定間距布置安全路錐，保證施工人員和來往車輛的安全，所有施工及防護要求均需符合高速公路施工相應規范。嚴格按安全操作規程施工，施工人員上崗前需進行專業安全培訓。

c）霧區引導防撞系統安裝施工后，將高速公路施工區域清掃整潔，保證封閉施工道路通行后車輛可正常行駛，且解除道路封閉過程中，須嚴格遵守安全施工方案有序撤離。

4 結論

自運城到三門峽高速公路（K99+000—K104+000 段）霧區引導防撞系統安裝以來，有效降低了該路段團霧對車輛行駛的影響，為民眾出行提供了有力的安全保障。本文通過對已投入使用的霧區引導防撞系統技術參數進行分析研究，提出了合理化的設備參數和施工方法，可供設計和施工工作參考。另外，霧區引導防撞系統在功能上還有進一步提升的空間，今后可在霧區引導防撞系統功能升級方面加大研究力度。