干線公路與支路交叉口（無信號燈）交通安全智能預(yù)警系統(tǒng)

肖長禮 時相永

摘 要：本文主要根據(jù)我國目前干線公路與支路交叉口的現(xiàn)狀，開發(fā)了干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用取得較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：公路;交叉口;智能預(yù)警

0 前言

公路交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和重要服務(wù)性行業(yè)，百年交通巨變，改寫了神州大地的時空格局，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善民生鋪就通途大道。截止到2020年，我國公路建設(shè)總里程達(dá)501.25萬公里，其中高速公路14.96萬公里，國道里程36.61萬公里，省道里程37.48萬公里;全國農(nóng)村公路（含縣道、鄉(xiāng)道、村道）里程為420.05萬公里，其中縣道里程58.03萬公里，鄉(xiāng)道里程119.82萬公里，村道里程242.20萬公里。我國公路已從“瓶頸制約”到“初步緩解”，再到“基本適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求”，我國正由交通大國加快邁向交通強(qiáng)國，交通事業(yè)駛?cè)敫哔|(zhì)量發(fā)展快車道。

近年來，國家大力重視智慧公路建設(shè)，相繼出臺了一系列政策文件。例如：2018年交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于加快推進(jìn)新一代國家交通控制網(wǎng)絡(luò)智慧公路試點(diǎn)的通知》，該通知重點(diǎn)包括基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、路網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警、車路協(xié)同、準(zhǔn)全天候通行等;而后又出臺了相關(guān)文件，并在全國10余個省份開展智慧公路建設(shè)試點(diǎn)工作。路網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警是智慧公路建設(shè)的重要內(nèi)容，它是保證公路快捷、暢通、車輛行人安全的重要保障。為此，我公司在多次調(diào)研的基礎(chǔ)上開展了干線公路與支路交叉口（無信號燈）安全預(yù)警系統(tǒng)的研究和推廣，該研究成果將對我國公路網(wǎng)無信號燈公路交叉口安全運(yùn)行起到重要作用。

1 干線公路與支路交叉口現(xiàn)狀

我國的干線公路主要指國道、省道主干線，支路主要指通往鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村、企業(yè)等農(nóng)村公路。我國公路網(wǎng)的形成極大方便貨物運(yùn)輸和人民群眾出行，它為我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了重要保障。但是，我國的普通干線公路和支路交叉口屬于平面交叉，干線公路，支線公路功能、交通量不同，設(shè)計(jì)所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，因此在平面交叉口建設(shè)中呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）我國普通干線公路一般采用1級、2級、3級公路設(shè)計(jì)，農(nóng)村公路多采用3級、4級公路設(shè)計(jì)，部分路段可能采取等外公路，不同的公路交叉口設(shè)計(jì)出現(xiàn)多樣化、簡單化，不符合公路等級的處理方式。例如：在1級公路與4級公路交叉口不設(shè)轉(zhuǎn)彎車道，兩條道路垂直相連，形成安全隱患;

（2）普通干線公路與支路交叉口類型較多，主要有T型、Y型、十字型和X型交叉口，還有部分錯位交叉口，這些交叉口多采取相交道路直接相連，交叉口道路兩側(cè)樹木、房屋、田地農(nóng)作物等遮擋視線，造成視距不足或通視死角;

（3）普通干線公路與支路交叉口數(shù)量較多，情況復(fù)雜，多數(shù)未設(shè)信號燈。例如：鄭州至登封316快速通道全長約50 km，全路段平面交叉口有70多處，除11個路口設(shè)置紅綠燈外，其余均未設(shè)置信號燈，平均不到1 km就有1處平面交叉未設(shè)置信號燈;

（4）普通干線公路與支線公路安全保障不足，除極個別重要交叉口設(shè)置紅綠燈外，大多數(shù)公路交叉口安全保障水平低，減速設(shè)施、照明設(shè)施、路口警示標(biāo)志等缺失，相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)施不配套，不規(guī)范;

（5）普通干線公路和農(nóng)村公路交通極為復(fù)雜，普通干線公路大型貨車、輕型貨車較多、重載貨車較多，運(yùn)行速度快，超車、疲勞駕駛現(xiàn)象較為嚴(yán)重，支線公路機(jī)動車、非機(jī)動車、摩托車和行人混行，交通秩序較為混亂，缺少合理的交通組織和安全保障措施。

上述普通干線公路和支線公路交叉口的特點(diǎn)，給交通管理帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，特別是在夜間，極易造成交通事故的發(fā)生。據(jù)調(diào)查，河南310國道某路段與支線公路交叉口一個月內(nèi)發(fā)生交通事故高達(dá)8起。因此，解決我國普通干線公路與支線公路交叉口（無線號燈）安全預(yù)警是公路交通事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要，也是我國振興農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，建設(shè)社會主義新型農(nóng)村的迫切要求。

2 干線公路與支路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)組成及原理

2.1 干線公路與支路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)組成

普通干線公路與路線交叉口交通安全智能預(yù)警系統(tǒng)主要由主路電子預(yù)警標(biāo)志牌和支路車輛檢測預(yù)警標(biāo)志牌兩部分組成。

（1）主路電子預(yù)警標(biāo)志牌構(gòu)成主要包括：太陽能電池板、LED電子顯示屏、無線信號接收標(biāo)志、交叉口信息、集成電路控制板和立柱等部件;

（2）支路車輛檢測預(yù)警標(biāo)志牌構(gòu)成主要包括：太陽能電池板、LED顯示屏、雷達(dá)傳感器、交叉口信息、無線信號發(fā)送標(biāo)志、集成電路控制板和立柱等部件。

2.2 工作原理

交叉口安全智能預(yù)警電子標(biāo)志分別安裝在主路和支路路口處，支路車輛檢測預(yù)警標(biāo)志牌通過防碰撞雷達(dá)感應(yīng)系統(tǒng)監(jiān)測支路上來車，當(dāng)雷達(dá)感應(yīng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)（機(jī)動車、非機(jī)動車）在距支路標(biāo)志牌100 m處時，采集數(shù)據(jù)通過內(nèi)部系統(tǒng)計(jì)算傳輸至控制主機(jī)，控制主機(jī)發(fā)布指令到LED顯示屏和報(bào)警喇叭，支路檢測電子標(biāo)志牌顯示“觀察通行”，并語音喇叭播報(bào)“前方路口，觀察通行”，提醒支路車輛注意觀察，安全通過路口;同時支路車輛檢測預(yù)警標(biāo)志牌將信號通過無線傳輸發(fā)送至主路電子預(yù)警標(biāo)志牌，主路預(yù)警標(biāo)志牌LED顯示屏顯示“支路來車，減速慢行”，告知主路運(yùn)行車輛減速行駛，預(yù)防與支路車輛發(fā)生碰撞;當(dāng)支路雷達(dá)檢測到車輛駛出監(jiān)測區(qū)域5秒后，主路與支路標(biāo)志牌LED顯示屏自動關(guān)閉，主路車輛恢復(fù)正常通行。該系統(tǒng)可根據(jù)主路、支路交叉口的交通運(yùn)行情況起到交通秩序的自動調(diào)節(jié)和控制，并可遠(yuǎn)程查看設(shè)備工作狀態(tài)，后期也可與“新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點(diǎn)”相融合。

3 干線公路與支路交叉口安全智能系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 三門峽靈寶209國道干線公路與支路交叉口安全智能系統(tǒng)應(yīng)用

國道209是我國從內(nèi)蒙古呼和浩特市到廣西北海一條重要的干線公路，也是一條重要的運(yùn)輸通道，在三門峽境內(nèi)為2級公路，該路段大型貨車、運(yùn)輸車輛較多，交通量達(dá)到了飽和狀態(tài)。國道209在靈寶蘋果小鎮(zhèn)附近與進(jìn)出蘋果小鎮(zhèn)的鄉(xiāng)道相交，該鄉(xiāng)道晝夜交通量為700多輛，并且有非機(jī)動車、拖拉機(jī)和行人經(jīng)過，由于交叉口視野不好，時有交通事故發(fā)生，故安裝干線公路與路線交叉口交通安全智能預(yù)警系統(tǒng)，確保了道路暢通和交通安全。

交通安全智能預(yù)警系統(tǒng)

3.2 鄭州市省道S314干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

鄭州市省道S314干線公路為我省沿黃河走向的一條快速通道，該路段為1級公路，沿線與眾多農(nóng)村公路交叉（鄉(xiāng)道、村道），由于快速公路重載貨車較多，運(yùn)行速度較快，特別是在夜間交叉口多次發(fā)生交通事故。因此，在該路段部分交叉路口安裝了10套干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)，并取得了較好的效果。

4 結(jié)束語

經(jīng)研究和實(shí)際應(yīng)用得出如下結(jié)論：

（1）干線公路運(yùn)行車輛能夠在距交叉口150 m距離獲取支路來車信息，能提前減速或采取安全保障措施，減少交通事故的發(fā)生;

（2）支線公路運(yùn)行車輛能在距交叉口100 m處獲取距離信息（語音、LED顯示），能快速減速和觀察通行;

（3）干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)采用太陽能供電和LED顯示等技術(shù)，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的發(fā)展理念;

（4）干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)采用雷達(dá)探測、人工智能識別、智能預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測等技術(shù)，是我國智慧公路建設(shè)的重要體現(xiàn);

（5）干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)安裝方便，維修簡單，能解決相交道路運(yùn)行車輛在不通視情況下的信息傳遞，對保證運(yùn)行車輛安全具有重要作用;

（6）干線公路與支線公路交叉口安全智能預(yù)警系統(tǒng)主要應(yīng)用于交通量不均衡的交叉路口。

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