余 浩 戴江麗

摘要:文章利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),研究了高速公路濃霧多發(fā)路段的霧天保障系統(tǒng),以加強(qiáng)對(duì)大霧天氣的高速公路交通管理和控制,減少封道的時(shí)間和次數(shù),降低事故的發(fā)生概率,提高高速公路在霧天的通行能力和運(yùn)營(yíng)的安全性。實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有很高的實(shí)用性與推廣應(yīng)用前景,它將有助于我國(guó)交通現(xiàn)代化管理的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:高速公路;交通安全;霧天保障系統(tǒng)

一、研究背景

我國(guó)高速公路大多分布在東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū),受到整體地西東低的影響,霧害相對(duì)嚴(yán)重。隨著高速公路里程數(shù)的增加,因濃霧等惡劣天氣而造成的交通事故也日益增多,已占到事故總數(shù)的25%以上,給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失,也引起了高速公路建設(shè)管理部門(mén)和社會(huì)的普遍關(guān)注。

高速公路霧區(qū)交通安全已成為一個(gè)世界性的課題,我國(guó)近年來(lái)也逐步開(kāi)展了霧的結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法、霧的觀測(cè)方法、霧區(qū)交通安全與監(jiān)控系統(tǒng)、霧天道路交通管理等方面的研究,但尚未形成完整、系統(tǒng)的理論和方法。交警部門(mén)對(duì)霧天高速公路的交通管制措施仍然比較單一,基本上都采取封閉主線通行的對(duì)策。雖然防止了交通事故的發(fā)生,卻是以犧牲高速公路的通行能力為代價(jià),同時(shí)給高速公路業(yè)主造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

目前我國(guó)有些高速公路路段,已經(jīng)建成了高速公路濃霧監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)路段,系統(tǒng)通過(guò)多種通訊傳輸和顯示手段,將自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)實(shí)況和預(yù)報(bào)中心制作的濃霧預(yù)警、預(yù)報(bào)結(jié)論傳送至高速公路運(yùn)營(yíng)指揮中心,供決策和采取措施時(shí)用,但是在獲得準(zhǔn)確的信息之后,應(yīng)該如何采取有效的應(yīng)對(duì)措施?本系統(tǒng)正是針對(duì)以上出現(xiàn)的情況,通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有霧區(qū)交通安全及監(jiān)控措施的研究,提出的一種解決方案,即在霧天等惡劣天氣情況下,通過(guò)在道路兩側(cè)安裝引導(dǎo)霧燈和無(wú)線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),使得高速公路指揮中心可以遠(yuǎn)程掌握道路的能見(jiàn)度情況,并根據(jù)實(shí)際需要來(lái)控制誘導(dǎo)燈光系統(tǒng),提示道路的寬度和方向,警示最大的限速值,自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)輛通行,減少高速公路的封道時(shí)間,保障高速公路的車(chē)輛通行的安全、通暢和有序。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

高速公路霧天保障系統(tǒng)由霧況監(jiān)控、交通誘導(dǎo)、數(shù)據(jù)傳輸和控制中心4個(gè)模塊和相關(guān)輔助設(shè)施組成,系統(tǒng)框如圖1所示。

(一)霧況監(jiān)控模塊

霧況監(jiān)控模塊分為霧況預(yù)報(bào)和能見(jiàn)度檢測(cè)兩部分。通過(guò)與杭州市氣象局的合作,CAWS600-B型自動(dòng)氣象站將實(shí)時(shí)收集到的氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、能見(jiàn)度等數(shù)據(jù),利用移動(dòng)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綒庀缶中畔⒅行?。由氣象局組織專(zhuān)家對(duì)安裝路段的氣候、地理、生態(tài)等進(jìn)行觀測(cè)分析,運(yùn)用模式預(yù)報(bào)辦法建立了一套適用于安裝路段的24小時(shí)定時(shí)、定點(diǎn)、定量短期霧況預(yù)報(bào)系統(tǒng),運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了安裝路段3小時(shí)臨近短時(shí)霧況預(yù)報(bào)專(zhuān)家系統(tǒng)。能見(jiàn)度檢測(cè)部分采用兩臺(tái)VISIC610高速公路能見(jiàn)度檢測(cè)儀(測(cè)量范圍:10m-2000m),及時(shí)獲取安裝路段的實(shí)時(shí)能見(jiàn)度數(shù)據(jù)。該款設(shè)備能夠區(qū)分雨霧造成的能見(jiàn)度值下降,具有自檢和污染自動(dòng)校準(zhǔn)功能,可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)連續(xù)運(yùn)行。

(二)交通誘導(dǎo)模塊

交通誘導(dǎo)模塊包括誘導(dǎo)燈、可變限速標(biāo)志牌和高速公路原有可變情報(bào)板。每組誘導(dǎo)燈包含1盞強(qiáng)光燈和3盞普光燈,均采用國(guó)際最新技術(shù)的四元素LED發(fā)光二極管,具有很強(qiáng)的抗衰減性和可靠性:強(qiáng)光燈安裝在固定的燈柱上,高度為1.7m,間隔為48m;普光燈安裝在高速公路護(hù)欄板波形槽中,高度為0.6m,間隔為16m?？紤]到高速公路的跨度大、霧區(qū)路段分散,單獨(dú)為誘導(dǎo)燈鋪設(shè)供電線路不僅成本大,而且施工復(fù)雜。所以每組誘導(dǎo)燈都裝有獨(dú)立的太陽(yáng)能光伏組件提供電源(見(jiàn)圖2)。

(三)數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊分為二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第一層采用MESH技術(shù)組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)路段內(nèi)的數(shù)據(jù)通訊,包括控制誘導(dǎo)燈的閃爍,接收能見(jiàn)度檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)和誘導(dǎo)燈的反饋信號(hào)。第二層采用900MHZ移動(dòng)公網(wǎng)組網(wǎng),在分控基站和控制中心分別安裝GSM傳輸設(shè)備,實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)路段與控制中心的數(shù)據(jù)通訊。

(四)控制中心模塊

控制中心模塊由控制計(jì)算機(jī)、氣象服務(wù)軟件和交通誘導(dǎo)管理軟件等組成。氣象服務(wù)軟件將氣象局信息中心對(duì)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示在計(jì)算機(jī)上,自動(dòng)報(bào)警提醒工作人員24小時(shí)內(nèi)的霧況預(yù)報(bào),支持歷史記錄的查詢(xún)、打印。交通誘導(dǎo)管理軟件集誘導(dǎo)燈、可變限速標(biāo)志牌的管理于一體,能夠?qū)崟r(shí)顯示各組誘導(dǎo)燈的工作狀態(tài)和當(dāng)前的能見(jiàn)度狀況,逐段地控制誘導(dǎo)燈的閃爍和可變限速標(biāo)志牌、可變情報(bào)板的發(fā)布內(nèi)容。誘導(dǎo)燈管理軟件帶有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù),具備完善的設(shè)備管理功能,支持設(shè)備添加、刪除、信息修改等操作。

三、交通誘導(dǎo)方案

高速公路霧天保障系統(tǒng)在實(shí)際使用中與高速公路原有監(jiān)控系統(tǒng)和路面巡邏力量相結(jié)合,由霧天保障控制中心統(tǒng)一協(xié)調(diào)、控制。當(dāng)發(fā)生起霧征兆時(shí),氣象局信息中心、能見(jiàn)度測(cè)試儀把起霧地點(diǎn)、霧區(qū)范圍、能見(jiàn)度狀況等信息上傳到霧天保障控制中心。中心管理人員獲知后利用監(jiān)控?cái)z像機(jī)或巡邏車(chē)輛核實(shí)情況,進(jìn)而采取相應(yīng)的交通誘導(dǎo)方案,控制霧區(qū)路段誘導(dǎo)燈閃爍,并在可變限速標(biāo)志牌和可變情報(bào)板上發(fā)布警示內(nèi)容。交通誘導(dǎo)方案如下:

第一,霧區(qū)能見(jiàn)度>500m:不采取交通誘導(dǎo)措施。

第二,330m<霧區(qū)能見(jiàn)度<500m:開(kāi)啟普光燈,可變限速標(biāo)志顯示限速80Km/小時(shí),可變情報(bào)板顯示“前方有霧,謹(jǐn)慎駕駛”,司機(jī)對(duì)誘導(dǎo)光帶的可視距離在550m-800m。

第三,150m<霧區(qū)能見(jiàn)度<330m:開(kāi)啟強(qiáng)光燈和普光燈,可變限速標(biāo)志顯示限速60Km/小時(shí),可變情報(bào)板顯示“前方大霧,謹(jǐn)慎駕駛”,司機(jī)對(duì)誘導(dǎo)光帶的可視距離在300m-550m。

第四,50m<霧區(qū)能見(jiàn)度<150m:開(kāi)啟強(qiáng)光燈和普光燈,可變限速標(biāo)志顯示限速40Km/小時(shí),可變情報(bào)板顯示“前方濃霧,保持車(chē)距”,司機(jī)對(duì)誘導(dǎo)光帶的可視距離在200m-300m。

第五,霧區(qū)能見(jiàn)度<50m:封閉高速公路,禁止通行。

四、結(jié)論

高速公路霧天保障系統(tǒng)項(xiàng)目安裝路段位于杭金衢高速公路新嶺隧道至次塢互通之間,全長(zhǎng)4.5公里。該路段在2007年1-7月發(fā)生霧況16起,導(dǎo)致諸暨收費(fèi)所至次塢收費(fèi)所的18公里路段杭向封道14次,累計(jì)封道103小時(shí)。按照杭金衢高速公路2007年日均通行費(fèi)收入526萬(wàn)元計(jì)算,1-7月因霧封道造成通行費(fèi)損失為70.3萬(wàn)元。高速公路霧天保障系統(tǒng)項(xiàng)目投資總額118.577萬(wàn)元,如果能夠保障霧天道路的基本通行,以每年10%的維護(hù)費(fèi)用計(jì)算,一年即可收回投資。

此外,諸暨收費(fèi)所至次塢收費(fèi)所為杭金衢高速公路車(chē)流量最大的路段之一。高速公路因霧封閉,直接導(dǎo)致收費(fèi)所外廣場(chǎng)大量車(chē)輛滯留和地方道路的擁堵。不僅無(wú)法發(fā)揮高速公路快捷、高效的優(yōu)勢(shì),而且對(duì)廣大司乘人員的工作和生活造成不便,并影響到杭金衢高速公路的對(duì)外形象。因此,高速公路霧天保障系統(tǒng)還具有突出的社會(huì)效益。

高速公路霧天保障系統(tǒng)能夠顯著增加霧天道路輪廓的能見(jiàn)距離,提高霧區(qū)路段的通行能力,有助于減少霧天交通事故發(fā)生率,同樣適用于雨雪、風(fēng)沙等惡劣天氣。同時(shí),高速公路霧天保障系統(tǒng)也為交通輔助管理提供了一個(gè)可靠的平臺(tái),能夠在交通事故黑點(diǎn)、黑段和臨水、臨崖路段的交通誘導(dǎo)方面發(fā)揮相應(yīng)的作用。

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(作者單位:浙江工業(yè)大學(xué)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院。其中,余浩為副教授、碩士生導(dǎo)師、管理科學(xué)博士)