高速公路霧區(qū)能見度信息監(jiān)測技術(shù)方案

高速公路承載著重要的交通運輸任務，隨著這些年我國的經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各省境內(nèi)的高速公路也越建越多，逐漸形成了一個四通八達的高速公路網(wǎng)，為交通運輸、人們出行提供了非常大的便利。但是，大霧、團霧等惡劣天氣常常會引發(fā)多車首尾相撞的嚴重交通事故，受霧霾惡劣天氣的影響，車輛在高速公路上行駛存在著巨大的風險。因此，增強對惡劣氣候的應變能力，提高高速公路的通行安全就顯得尤為重要。

高速公路上車流速度快、流量大及其自身全封閉、全立交的特點又要求車輛不得任意減速和停車，所以高速公路一旦霧天有事故發(fā)生，經(jīng)常會引起連鎖反應，終形成多車連續(xù)追尾的災難交通事故。加強對惡劣天氣時的交通管控、尤其是加強對大霧天氣下的交通管控極為重要，因此，高速公路霧區(qū)能見度信息監(jiān)測技術(shù)是對大霧天氣下高速公路交通管控的有效手段。

（1）氣象行業(yè)標準《高速公路能見度監(jiān)測及濃霧的預警預報》（QX/T 76－2007）。

　　（2）《公路交通氣象條件等級》（征求意見稿）。

　?。?）《道路交通氣象環(huán)境能見度檢測器》（JT/T714－2008）

在《高速公路能見度監(jiān)測及濃霧的預警預報》行業(yè)標準中，跟據(jù)高速公路在惡劣天氣條件下的運營管理規(guī)定，結(jié)合氣象部門的能見度的監(jiān)測和預警預報試驗研究，將影響高速公路運營的能見度建議劃分為如下五個級別：

　　0級＞500 m不需要采取任何措施

　　1級500－200 m采取一般性的管制措施，運營車輛限速

　　2級200－100 m加強巡查，采取管制措施，嚴格車輛限速

　　3級100－50 m加強巡查，采取嚴格限速、分流措施，部分路段實行封閉

　　4級＜50 m封路、停運

中華人民共和國道路交通安全法實施條例（第八十一條）要求：

　　機動車在高速公路上行駛，遇有霧、雨、雪、沙塵、冰雹等低能見度氣象條件時，應當遵守下列規(guī)定：

　?。ㄒ唬┠芤姸刃∮?00米時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈和前后位燈，車速不得超過每小時60公里，與同車道前車保持100米以上的距離；

　?。ǘ┠芤姸刃∮?00米時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險報警閃光燈，車速不得超過每小時40公里，與同車道前車保持50米以上的距離；

　?。ㄈ┠芤姸刃∮?0米時，開啟霧燈、近光燈、示廓燈、前后位燈和危險報警閃光燈，車速不得超過每小時20公里，并從近的出口盡快駛離高速公路。

　　遇有前款規(guī)定情形時，高速公路管理部門應當通過顯示屏等方式發(fā)布速度限制、保持車距等提示信息。

高速公路霧區(qū)能見度信息監(jiān)測系統(tǒng)屬于霧區(qū)信息采集單元，其與信息發(fā)布單元以及系統(tǒng)控制單元共同協(xié)調(diào)作用，并將能見度信息實時傳送到監(jiān)控中心（交通安全管理）進行實時決策與控制。霧區(qū)信息采集單元是基礎(chǔ)單元，信息發(fā)布單元和系統(tǒng)控制單元是系統(tǒng)擴展單元。

　　霧區(qū)信息采集單元即是本方案的核心，主要由能見度檢測儀、供電單元，通訊單元以及軟件等組成。系統(tǒng)采用組網(wǎng)運行方式建設(shè)，連續(xù)獲得沿線多點的能見度氣象信息，并可通過遠程傳輸完成類數(shù)據(jù)的匯總和分發(fā)并及時傳送給交通安全管理部門。

系統(tǒng)拓撲圖

要發(fā)揮能見度信息監(jiān)測設(shè)備的大功效，必須借助于高速公路應急指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測、預案實施的聯(lián)動，協(xié)調(diào)整個路網(wǎng)的交通誘導和交通管控。

　　可依托高速公路上已安裝的可變限速標志，根據(jù)不同路段檢測的能見距離，實時控制各限速標志的限速值，這樣系統(tǒng)不但可及時提醒駕駛員注意前方大霧，還可向駕駛員推薦安全速度。

　　依托于高速公路上已安裝的可變情報板設(shè)施，通過現(xiàn)場報警聯(lián)動，更直接的指導駕駛員謹慎駕駛，保持車距，安全通過霧區(qū)。

高速公路霧區(qū)能見度信息監(jiān)測技術(shù)方案

1、概述

高速公路一遇有霧這種特殊天氣時，就極易發(fā)生交通事故。尤其局部路段出現(xiàn)濃霧的危險性更是許多重大安全事故的誘因。從正常路段高速駛?cè)霛忪F區(qū),由于能見度的突變,視野變得迷糊，隔離墩和防護欄難以辯識，駕駛者很容易發(fā)生判斷和操作失誤，而高速公路的高速高流量性，又決定了一旦霧天有事故發(fā)生，經(jīng)常會引起連鎖反應，終形成多車連續(xù)追尾的災難交通事故。所以，重點對這些濃霧多發(fā)路段采取一定的監(jiān)測預警措施，因此，加強對大霧天氣的高速公路交通管控極為重要，而高速公路霧區(qū)主動引導及防撞預警技術(shù)是對惡劣氣象下高速公路交通管控的有效輔助手段。

霧區(qū)主動引導及防撞預警系統(tǒng)是專門針對霧條件下道路交通安全保障而研制的創(chuàng)新型成套技術(shù)及產(chǎn)品，產(chǎn)品具有重點針對高速公路的系列和針對普通公路的系列，它具有閉環(huán)自動控制能力，系統(tǒng)具有霧檢測、誘導（也稱引導）、防撞預警等重點功能；檢測及誘導設(shè)備安裝在道路二側(cè)，采用無線自動組網(wǎng)，能夠根據(jù)外場氣象環(huán)境信息源數(shù)值自動啟動對應的交通安全保障控制策略。在實際示范應用中，同比事故率降低72.6%，它是在霧天提供道路交通安全保障的專業(yè)化產(chǎn)品。

2、系統(tǒng)組成

高速公路霧區(qū)主動引導及防撞預警系統(tǒng)包含霧區(qū)能見度信息采集單元、智能霧區(qū)主動引導單元、信息發(fā)布單元、以及系統(tǒng)控制單元，各單元共同協(xié)調(diào)作用，并將能見度信息實時傳送到監(jiān)控中心（交通安全管理）進行實時決策與控制。

系統(tǒng)組成拓撲圖如下：

3、主要單元簡介

（1）霧區(qū)能見度信息采集單元

主要由能見度檢測儀、供電單元，通訊單元以及軟件等組成。系統(tǒng)采用組網(wǎng)運行方式建設(shè)，連續(xù)獲得沿線多點的能見度氣象信息，并可通過遠程傳輸完成類數(shù)據(jù)的匯總和分發(fā)并及時傳送給交通安全管理部門。

該技術(shù)方案選用北京波恩儀器公司研制的BN-VD920公路型能見度監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備采用前向散射能見度檢測技術(shù)，利用光學散射原理，發(fā)射紅外光脈沖，并同步檢測霧霾粒子的散射光強度，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理并計算轉(zhuǎn)換為氣象光學視程，即大氣能見度值。設(shè)備技術(shù)性能*符合交通部行業(yè)標準《道路交通氣象環(huán)境能見度檢測器》（JT/T714－2008）的要求，技術(shù)成熟、性能可靠，可廣泛應用于公路交通低視距情況下能見度值的連續(xù)監(jiān)測。

（2）智能霧區(qū)主動引導單元

該單元重點功能是在霧區(qū)實現(xiàn)透霧引導、防撞預警功能，它能夠根據(jù)霧濃度變化自動啟動并調(diào)整透霧指數(shù)，以確保在途車輛可以清晰看到前方道路的走向及路寬等多重道路細節(jié)；防撞預警功能具有霧區(qū)追尾預警、行車間距檢測及間距過近報警等等作用。該單元可以防范“團霧”對道路交通安全運行的危害，并能有效減少或避免霧區(qū)追尾事故。

4、系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式

由于高速公路電纜鋪設(shè)改造費用大，而GPRS/CDMA移動網(wǎng)覆蓋范圍及穩(wěn)定性已經(jīng)非常完善，所以系統(tǒng)數(shù)據(jù)可采用GPRS/CDMA無線數(shù)據(jù)傳輸方式。當然，如果有線通訊網(wǎng)絡成熟，也可利用原有有線通訊網(wǎng)路進行數(shù)據(jù)傳送。

5、系統(tǒng)供電

系統(tǒng)供電分為兩種方式：220VAC交流市電和12VDC太陽能直流供電。

6、系統(tǒng)主要功能詳解

尾跡生成功能：霧天發(fā)生交通事故的大原因是看不到前方車輛，尾跡生成技術(shù)是在前車經(jīng)過時通過電子技術(shù)及信號技術(shù)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(tài)“尾跡”，由于尾跡是通過信號技術(shù)手段生產(chǎn)的，長度可設(shè)置（默認60米），后車在行進時如果前方有車則會首先發(fā)現(xiàn)前車尾跡，即使在濃霧環(huán)境下也可發(fā)現(xiàn)前方車輛，這就可以避免重特大事故的發(fā)生；它對前方車輛存在及位置采用電信號傳遞及定位顯示方式，尾跡長度及顯示方式是人為設(shè)定的，所以該技術(shù)能夠在霧天超視距發(fā)現(xiàn)前方車輛。

同步引導功能：低能見度環(huán)境下高速公路周圍是一個渾沌的環(huán)境，道路遠視可見性降低或消失，通過同步主動發(fā)光所形成的誘導線形與道路平行，可有效顯示道路走向；系統(tǒng)能夠自動控制主動誘導線形且提供不低于2倍當前能見度的遠視可見性，該功能不僅僅在霧天有用，在黑夜、雨天等環(huán)境下同樣有效；它使得霧條件下在途車輛能夠獲得更有效的安全預視距離；本功能的屬性是霧天“指路”，其遠視可見性值大于2.5～5倍當前能見度，默認值2.5倍當前能見度，由內(nèi)置控制策略自動調(diào)整。

離散控制功能：高速公路的特征是長距離，如果采用星形控制方式則控制成本會非常高，且可靠性及事件針對性大為降低；本系統(tǒng)采用創(chuàng)新的無線組態(tài)離散控制技術(shù)，智能霧燈相互之間及與上位控制系統(tǒng)之間沒有物理上的連接，系統(tǒng)能夠根據(jù)外場實時能見度數(shù)值有針對性調(diào)用對應的控制策略，該技術(shù)重點針對團霧設(shè)計，當配置路段出現(xiàn)團霧時則團霧區(qū)域的控制策略有別于非團霧區(qū)域，該技術(shù)能夠在道路環(huán)境出現(xiàn)團霧時自動快速響應并且實時對團霧區(qū)域內(nèi)的車輛提供有效誘導及防止追尾事故的發(fā)生。

功能示意圖如下：

7、系統(tǒng)實用性

我國有95.3%的地域有霧，上述區(qū)域內(nèi)的道路交通或多或少會受到霧、霾、雨及其他類型低能見度影響；本系統(tǒng)重點根據(jù)中國國情設(shè)計，適合我國高等級道路使用，其主要特點有：

安裝環(huán)境：項目安裝時無需依托專門的安裝環(huán)境，通過適配件可非常方便的安裝在路側(cè)護欄的立柱上或水泥護墻上，這些適配件是按照我國高速公路技術(shù)標準設(shè)計的，它不但適用于新建道路，也同樣適用于已經(jīng)通車的所有高等級道路。

運維環(huán)境：本項目自帶光能發(fā)電裝置及無線數(shù)據(jù)鏈，其運行無需外部環(huán)境支撐，自身就具備了系統(tǒng)運行所需的全部要素，且可以設(shè)置成全自動運行模式或人工控制模式；

運行成本：本項目采用綠色可再生能源，無需外部電源供電，其運行成本為“0”。

維護量：本項目主要部件設(shè)計壽命超過12年，維護周期3年，無交通事故所致?lián)p毀時其維護量非常低。維護采用替換方式，現(xiàn)場更換一個終端設(shè)備長所需時間不超過10分鐘。

擴展性：本項目具有雙向可擴展性，容量、功能、配置均可根據(jù)需要擴展，且具有延展的控制與管理能力；在外場設(shè)備更新或擴展后，只需要在控制端輸入更新或擴展的設(shè)備代碼即可實現(xiàn)全域自動管理。

環(huán)保：我們只有一個地球，本項目全部部件均采用*的綠色環(huán)保材料及可再生材料，運行期內(nèi)無污染、無排放，即使設(shè)備報廢以后的廢棄物也不會造成環(huán)境污染。

8、應用圖片