運(yùn)城到三門峽高速公路霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)合理化探析

靳運(yùn)生，戎 浩

（1.山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城南高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000；2.山西省交通科技研發(fā)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(fā)的重要因素之一，堪稱高速路上的“交通殺手”。根據(jù)我國公安部門的統(tǒng)計(jì)，大霧天氣一直是造成我國交通安全事故最嚴(yán)重的氣象條件之一，且死亡率居高不下[1]。團(tuán)霧氣候又是各種大霧天氣中最難預(yù)防、最難應(yīng)對的自然天氣。運(yùn)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?yàn)橹?，東西走向?yàn)檩o，山路多彎，上下坡急，路段內(nèi)采光條件良好。針對路段特點(diǎn)，特采用了包含智能發(fā)光的誘導(dǎo)設(shè)施、能見度觀測儀、數(shù)據(jù)預(yù)處理器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成的霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)介紹

霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)是以一定間距連續(xù)安裝的、可控的智能視航系統(tǒng)。通過能見度檢測器采集實(shí)時路段能見度數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理器分析處理，自動調(diào)控誘導(dǎo)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)團(tuán)霧區(qū)域內(nèi)誘導(dǎo)設(shè)備功能切換智能化，有效引導(dǎo)車輛通行。霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)具有路型顯示、行車誘導(dǎo)、防追尾尾跡顯示、事故警示等功能[2]。

安裝區(qū)域內(nèi)能見度大于500 m 時，設(shè)備處于低功耗模式，待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)能見度大于300 m，小于500 m 時，系統(tǒng)進(jìn)入道路輪廓強(qiáng)化模式，道路兩側(cè)黃色誘導(dǎo)燈開啟常亮狀態(tài)。當(dāng)能見度大于200 m，小于300 m 時，系統(tǒng)進(jìn)入行車誘導(dǎo)模式，自動開啟黃色誘導(dǎo)燈并按照特定頻率同步閃爍，閃爍頻率默認(rèn)為30 次/min。當(dāng)能見度小于 200 m 時，系統(tǒng)進(jìn)入防追尾警示模式，無車輛經(jīng)過時,黃色誘導(dǎo)燈同步閃爍；當(dāng)有車輛經(jīng)過時，在車后一段距離的黃色誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)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(qū)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(rèn)為3 組60 m，警示后車避免駛?cè)胛槽E區(qū)域[3]。

2 設(shè)備參數(shù)

通過比對市場現(xiàn)有霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)與運(yùn)城到三門峽高速公路霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)的設(shè)備性能，結(jié)合運(yùn)三高速公路已完成安裝的5 km 霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)使用情況，可以發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)設(shè)備的顯示、設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信、設(shè)備的供電來源在技術(shù)層面有不小的差距，網(wǎng)絡(luò)傳輸與系統(tǒng)自動化、氣象設(shè)備的選取與管控策略的完善方面也是各有不同?，F(xiàn)通過比對選擇優(yōu)秀霧區(qū)引導(dǎo)設(shè)備，將霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)總結(jié)如下。

2.1 誘導(dǎo)設(shè)備技術(shù)參數(shù)

2.1.1 提示、警示模塊

黃色誘導(dǎo)燈、紅色警示燈布置方式為獨(dú)立布置，避免視覺誤導(dǎo)；誘導(dǎo)、警示模塊亮度等級不小于8檔，亮度為 500～7 000 cd/cm2[4]；誘導(dǎo)、警示模塊發(fā)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(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)同步采用授時同步技術(shù)，同步誤差小于25 ms；尾跡顯示距離默認(rèn)3 組（60 m），可選范圍 2～8 組。

2.1.2 通信模塊

誘導(dǎo)設(shè)備間通訊采用抗損毀無線通訊技術(shù)，無線數(shù)據(jù)鏈單節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍為80 m。

2.1.3 供電模塊

誘導(dǎo)設(shè)備采用光能供電，太陽能板充電方式，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)日照條件下，放置8 h，可將誘導(dǎo)設(shè)備蓄電池充至額定容量，額定容量條件下，霧區(qū)誘導(dǎo)燈正常工作72 h。

2.2 網(wǎng)關(guān)設(shè)備與數(shù)據(jù)傳輸

霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備包括：以太網(wǎng)接口、網(wǎng)關(guān)、無線網(wǎng)橋、數(shù)據(jù)預(yù)處理器。誘導(dǎo)設(shè)備與系統(tǒng)控制器之間的通訊基于系統(tǒng)控制器內(nèi)置的無線網(wǎng)橋，系統(tǒng)控制器與上位云控制平臺之間的無線網(wǎng)關(guān)采用4G 無線通訊鏈路通信。無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備將安裝好的誘導(dǎo)設(shè)備，自動連入外場通訊鏈路進(jìn)行有效通訊。

網(wǎng)關(guān)設(shè)備同樣具備抗損毀功能，主設(shè)備停止工作后，備用設(shè)備自動啟動接替工作，主設(shè)備及備用設(shè)備均停止工作后，系統(tǒng)自動恢復(fù)至自控模式和現(xiàn)場遙控器控制模式。

供電方面，網(wǎng)關(guān)設(shè)備同樣采用節(jié)能環(huán)保的太陽能供電。

2.3 氣象裝置技術(shù)參數(shù)

運(yùn)三高速公路安裝的霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)氣象裝置是指能見度氣象檢測儀，主要收集路段內(nèi)的能見度數(shù)據(jù)，并對道路內(nèi)的霧、霾、雨、雪、混合降水天氣環(huán)境采集數(shù)據(jù)分析并按照設(shè)定方式推送給數(shù)據(jù)預(yù)處理器[5]。 能見度儀監(jiān)測范圍為10 km，檢測精度小于2 km，各種氣象環(huán)境識別率大于90%，能見度檢測儀工作環(huán)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(yùn)三高速所安裝霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)包含云平臺控制、手動控制、手機(jī)app 控制3 種控制方式，云平臺可對外場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與控制，監(jiān)測范圍包括現(xiàn)場安裝的每個單元設(shè)備；手動遙控器控制與手機(jī)app 控制，需工作人員現(xiàn)場操作，在不考慮能見度情況的條件下主動控制，改變誘導(dǎo)設(shè)備功能模式。

霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)在自動控制模式下，又具有星歷控制和能見度自適應(yīng)控制策略。星歷控制是指系統(tǒng)在無能見度因素干擾下，根據(jù)當(dāng)?shù)厮募静煌娜粘雠c日落時間，自動調(diào)控系統(tǒng)模式，達(dá)到日間關(guān)閉夜間主動引導(dǎo)的自動控制變換；能見度自適應(yīng)控制是指系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時能見度數(shù)值來自動開啟/關(guān)閉系統(tǒng)、自動啟動防止追尾警示模式及自動調(diào)節(jié)發(fā)光顯示組件的亮度等級，以實(shí)現(xiàn)最佳的安全誘導(dǎo)效果。

3 施工參數(shù)

霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)的施工內(nèi)容包括了誘導(dǎo)設(shè)備的安裝，氣象監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)預(yù)處理器的安裝。誘導(dǎo)設(shè)備現(xiàn)場安裝的施工要點(diǎn)，高速公路涉路施工的安全要點(diǎn)，通過總結(jié)多地施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合運(yùn)城到三門峽高速公路霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)現(xiàn)場安裝情況，將霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)施工參數(shù)總結(jié)如下。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施施工參數(shù)

3.1.1 誘導(dǎo)設(shè)備安裝

誘導(dǎo)設(shè)備避開易發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)程度高的區(qū)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(qiáng)電磁場的干擾。誘導(dǎo)設(shè)備機(jī)箱安裝應(yīng)穩(wěn)固，垂直度允許偏差為2‰。安裝在立桿上的機(jī)箱，機(jī)箱底部距地面應(yīng)不小于1.5 m。誘導(dǎo)設(shè)備機(jī)箱內(nèi)避雷器應(yīng)安裝位置正確，并牢固、可靠，且有安全標(biāo)示。

3.1.2 能見度設(shè)備、數(shù)據(jù)預(yù)處理器安裝

能見度設(shè)備與數(shù)據(jù)預(yù)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(chǔ)上，保證桿體垂直，傾斜度不超過桿體長度的0.5%，鋼結(jié)構(gòu)桿件的各鋼制部件均作防腐處理，桿體內(nèi)外熱浸鍍鋅。桿件應(yīng)安裝保護(hù)地線，保護(hù)地線使用規(guī)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(hù)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(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)現(xiàn)場施工

3.2.1 霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)施工方法

a）霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)誘導(dǎo)燈安裝前進(jìn)行編號，自上行線開始，按照順序安裝至終點(diǎn)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(cè)，雙號安裝于緊急停車帶側(cè)。護(hù)欄結(jié)構(gòu)變化時，單雙號誘導(dǎo)設(shè)備配對一致。

b）霧區(qū)誘導(dǎo)設(shè)備防撞護(hù)欄安裝時，先將防撞護(hù)欄立柱上的橫穿螺絲擰松且拉出一半，與吊環(huán)螺桿相套后，復(fù)位擰緊。將底座固定于吊環(huán)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(tǒng)一焊接固定，焊點(diǎn)平整無漏焊現(xiàn)象。將誘導(dǎo)燈內(nèi)防水電池插頭對接后，擰緊防水環(huán)放入主體箱內(nèi)安裝至底座上，燈面朝向來車方向旋轉(zhuǎn)卡緊后，將四顆防盜螺絲固定，完成安裝。

c）霧區(qū)誘導(dǎo)設(shè)備橋梁水泥防撞護(hù)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(diào)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(dǎo)燈安裝方式與防撞護(hù)欄安裝一致。

d）霧區(qū)誘導(dǎo)設(shè)備橋梁圓鋼護(hù)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(diào)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(dǎo)設(shè)備安裝方式與護(hù)欄安裝方式一致。

3.2.2 霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)施工安全

a）霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)在安裝施工前，需具有相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)的人員編寫完整的交通組織方案、安全施工方案、施工應(yīng)急預(yù)案，并通過涉路單位組織的專業(yè)評審。

b）霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)在安裝施工時，避免對高速公路車輛通行產(chǎn)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(bào)業(yè)主單位審批；現(xiàn)場施工時，道路封閉端應(yīng)設(shè)立牢固的、明顯的施工標(biāo)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(hù)要求均需符合高速公路施工相應(yīng)規(guī)范。嚴(yán)格按安全操作規(guī)程施工，施工人員上崗前需進(jìn)行專業(yè)安全培訓(xùn)。

c）霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)安裝施工后，將高速公路施工區(qū)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(yán)格遵守安全施工方案有序撤離。

4 結(jié)論

自運(yùn)城到三門峽高速公路（K99+000—K104+000 段）霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)安裝以來，有效降低了該路段團(tuán)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(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，提出了合理化的設(shè)備參數(shù)和施工方法，可供設(shè)計(jì)和施工工作參考。另外，霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)在功能上還有進(jìn)一步提升的空間，今后可在霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)功能升級方面加大研究力度。