山區(qū)高速公路多霧路段監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)研究及運(yùn)用

周禮平，朱承前

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴陽550081）

1 研究背景

要徹底消除多霧天氣對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊懀疤崾且軐?duì)多霧天氣的霧情進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)。然而，由于高速公路帶狀分布特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的霧情監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)具有很大的難度，尤其是山區(qū)高速公路突發(fā)性的團(tuán)霧更難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)。因此，在現(xiàn)有技術(shù)水平下，通過實(shí)地調(diào)研對(duì)常發(fā)大霧及團(tuán)霧的路段進(jìn)行標(biāo)記，針對(duì)這些路段霧情進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)布提示信息無疑是最佳的解決途徑之一。

2 高速公路霧天監(jiān)測(cè)預(yù)警提示技術(shù)

2.1 系統(tǒng)組成

高速公路霧天監(jiān)測(cè)預(yù)警提示技術(shù)的主要是由信息采集裝置和信息發(fā)布裝置2 部分組成，安裝在多霧地帶。信息采集裝置主要有能見度儀。能見度儀安裝在多霧路段，對(duì)當(dāng)前路段的能見度值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而判定當(dāng)前霧天等級(jí)。然后系統(tǒng)把監(jiān)測(cè)信息傳送到監(jiān)控中心和外場(chǎng)終端設(shè)備，外場(chǎng)終端設(shè)備安裝在多霧路段前方2km 處，大霧提示信息通過提示終端進(jìn)行信息發(fā)布及提示，及時(shí)告知駕駛?cè)藛T前方發(fā)生大霧天氣，做好心理準(zhǔn)備。另外，通過終端上的測(cè)速模塊提示駕駛?cè)藛T當(dāng)前的行駛速度及時(shí)采取制動(dòng)措施，減速慢行，達(dá)到提前減速，做好應(yīng)對(duì)的準(zhǔn)備，從而保障霧區(qū)的行車安全。

2.2 設(shè)備信息設(shè)計(jì)

這里的信息采集設(shè)備主要是能見度監(jiān)測(cè)設(shè)備。目前，在高速公路上使用最為廣泛的能見度監(jiān)測(cè)設(shè)備為前向散射式能見度儀。本項(xiàng)目選用的是貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司自主研發(fā)的慧筑R牌前向散射式能見度儀，信號(hào)為MDVI-01 型。其主要參數(shù)如表1 所示。

外場(chǎng)提示終端的設(shè)計(jì)外形是采用鍍鋅鋼板加工而成，具備電源防雷和信號(hào)防雷模塊，外觀為防炫目的橘紅色，測(cè)速范圍覆蓋2～4 車道。設(shè)計(jì)參數(shù)為：測(cè)速精度±1%，具有拓展接口，可根據(jù)能見度值調(diào)整當(dāng)前限速值；工作電壓為AC220V 交流電；額定功率≤500W；工作溫濕度為-50～+50℃，0%～100%RH；通信接口為RS485 和RS232 通信接口，RJ45 網(wǎng)絡(luò)接口。上部LED屏幕用于發(fā)布前方霧情提示信息和交通異常信息，下部LED 屏幕用于當(dāng)前測(cè)量車速[1]。

表1 慧筑R 牌前向散射式能見度儀參數(shù)表

在霧天監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)中，能見度儀安裝于多霧路段核心位置，而外場(chǎng)提示終端安裝于多霧路段前方2～3km 處，用于在車輛駛?cè)攵囔F路段前及時(shí)提示前方霧情。

3 織普高速霧區(qū)路段監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)功能與架構(gòu)

系統(tǒng)具體功能主要有：（1）可與貴州省交通氣象監(jiān)控平臺(tái)軟件對(duì)接，無線接收其下發(fā)的限速信息；（2）可根據(jù)氣象狀況來動(dòng)態(tài)調(diào)整限速數(shù)值；（3）可通過內(nèi)置雷達(dá)模塊對(duì)行駛車輛測(cè)速，測(cè)速數(shù)值在LED 屏上顯示；（4）測(cè)速數(shù)值低于當(dāng)前限速值時(shí)，測(cè)速數(shù)值顯示為綠色；（5）測(cè)速數(shù)值高于當(dāng)前限速值時(shí)，測(cè)速數(shù)值為紅色；（6）雷達(dá)測(cè)速模塊可測(cè)2～4 車道；（7）氣象動(dòng)態(tài)限速數(shù)值由省氣象監(jiān)控平臺(tái)預(yù)警服務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行管理。

3.2 示范工程點(diǎn)建設(shè)

3.2.1 示范工程點(diǎn)施工

2018 年8 月，項(xiàng)目組進(jìn)行了示范工程點(diǎn)的建設(shè)和安裝。項(xiàng)目組首先進(jìn)行了多霧路段能見度監(jiān)測(cè)儀的安裝。能見度儀安裝于樁號(hào)K18+500 的位置，位于K15～K19 多霧路段的中間位置，是持續(xù)性大霧和突發(fā)性團(tuán)霧的高發(fā)位置。霧天監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)外場(chǎng)提示終端的安裝現(xiàn)場(chǎng)，位于織普高速樁號(hào)K14+000 位置，位于多霧路段前方3km 處。

3.2.2 示范工程效果

目前，能達(dá)到的實(shí)施效果是：當(dāng)能見度儀監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)到前方多霧路段能見度降低時(shí)，系統(tǒng)控制模塊根據(jù)當(dāng)前能見度值確定當(dāng)前的霧天等級(jí)。然后采取對(duì)應(yīng)的發(fā)布信息發(fā)布到外場(chǎng)提示終端上提示前方發(fā)生大霧或者團(tuán)霧，同時(shí)控制模塊改變當(dāng)前道路限速值。此時(shí)，提終端上的測(cè)速模塊依據(jù)當(dāng)前的限速值，對(duì)過往車輛的速度進(jìn)行測(cè)速并顯示，當(dāng)車輛超速時(shí)，用紅色字體閃爍方式警示駕駛?cè)藛T減速慢行。另一方面，系統(tǒng)控制模塊主動(dòng)開啟多霧路段的霧燈誘導(dǎo)系統(tǒng)，并根據(jù)當(dāng)前的能見度值調(diào)整霧燈工作模式。

在完成示范工程點(diǎn)的建設(shè)后，項(xiàng)目組多次在霧天進(jìn)入示范工程路段進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可有效提升道路行車的安全，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)保障通行效率的目的。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益包括以下幾方面：（1）通過對(duì)織普高速全線的調(diào)研、收集相關(guān)區(qū)域氣象資料和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得到秋冬季節(jié)頻發(fā)大霧和團(tuán)霧的類型種類，并得出了這2 種霧發(fā)生的規(guī)律特征和氣象要素特征，為高速公路管理部門掌握各條道路霧區(qū)分布及應(yīng)對(duì)突發(fā)霧情提供的理論依據(jù)，起到減災(zāi)防災(zāi)的作用。（2）開發(fā)了霧天監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)和霧區(qū)智能提示終端產(chǎn)品，經(jīng)過產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化及第三方檢測(cè)和測(cè)試，可作新的產(chǎn)品進(jìn)行推廣應(yīng)用。

4.2 社會(huì)效益

社會(huì)效益包括以下幾方面：（1）通過本項(xiàng)研究可達(dá)到霧區(qū)路段防災(zāi)減災(zāi)的目的，確保大霧天氣道路具備通行能力，降低大霧對(duì)交通的影響。另外，也為道路管理部門對(duì)霧區(qū)路段進(jìn)行科學(xué)管控提供參考依據(jù)。（2）是“大力推進(jìn)創(chuàng)新型交通行業(yè)建設(shè)”的具體體現(xiàn)。將新技術(shù)、新工藝運(yùn)用到貴州公路建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)貴州交通建設(shè)又好又快發(fā)展。

4.3 推廣應(yīng)用前景

霧天監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)較于其他同類設(shè)備有成本低、效率高和便捷式的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，本產(chǎn)品系自主研發(fā)，自主集成，不僅促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步還提高了多霧路段的安全性功能。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)參考了相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，滿足高速公路道路監(jiān)測(cè)要求，性能穩(wěn)定，使用壽命長，具有積極樂觀的推廣前景。