橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)研究

何江斌 陳國(guó)升

近年來(lái)，超高車輛與橋梁限高架刮撞的事故時(shí)有發(fā)生。文章通過(guò)設(shè)置橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)，使限高架具有主動(dòng)觀測(cè)、發(fā)現(xiàn)超高車輛并及時(shí)提醒車輛駕駛員的功能，對(duì)超高車輛進(jìn)行燈光和語(yǔ)音警報(bào)、釋放彩帶警示，可有效避免超高車輛與橋梁限高架刮撞的事故。

橋梁限高架;超高車輛;主動(dòng)觀測(cè);燈光和語(yǔ)音警報(bào)

0?引言

橋梁限高架是設(shè)置在高速鐵路、普通鐵路、公路或市政道路的橋梁或涵洞的前、后方的限高裝置，防止超高車輛在通過(guò)橋梁時(shí)，觸碰橋梁或涵洞底面，使橋梁或涵洞損壞而中斷行車的交通安全設(shè)施。橋梁限高架在保護(hù)橋梁的同時(shí)，卻對(duì)橋梁下方通行的超高車輛和車輛乘客造成各種不同的損害。本文提出設(shè)置橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)，以避免超高車輛與橋梁限高架刮撞的事故。

1?橋梁限高架相關(guān)事故分析

據(jù)媒體公開(kāi)報(bào)道，近年發(fā)生的與橋梁限高架相關(guān)的典型事故如下：

（1）廣西北海市四川南路高速鐵路橋梁限高架被撞倒兩次的事故

該限高架限高4.5 m，從2013-11-28建成至2013-12-05，8 d時(shí)間內(nèi)，該限高架被撞倒兩次。第一次是限高架剛裝好的第二天，第二次是12月05日。第一次被撞倒后，鐵路方面在高速鐵路橋梁下穿道路限高架的前方放置了一塊非常大的提醒牌，可是在夜間由于視線不佳，提醒牌未起作用，仍然有一輛超高車輛的駕駛員未發(fā)現(xiàn)限高架，超過(guò)4.5 m高度的大型貨車瞬間將限高架撞倒，所幸沒(méi)有人員受傷。

（2）廣西南寧市雙層公交車與限高架刮碰事故

2014-04-15，廣西南寧市一輛雙層公交車，在行駛至竹溪大道青竹立交橋限高架時(shí)，車輛駕駛員沒(méi)有預(yù)估好限高架的高度，再加上車速過(guò)快，致使雙層公交車與限高架相刮撞。事故導(dǎo)致雙層公交車整個(gè)第二層的車頂被掀翻，車頂脫落，造成28人受傷。

（3）湖北武漢市雙層公交車與限高架刮碰事故

2018-12-27，湖北武漢市一輛雙層公交車在行駛至白沙洲大道白沙洲高架橋限高架時(shí)，車輛駕駛員沒(méi)有預(yù)估好限高架的高度，雙層公交車與限高架相刮撞。事故導(dǎo)致雙層公交車第二層被削，車體變形嚴(yán)重，車上乘客1死7傷，現(xiàn)場(chǎng)慘狀讓人痛心。

目前，高速鐵路橋梁、普通鐵路橋梁、公路或市政道路橋梁、有限高通行要求的道路、道路臨時(shí)施工項(xiàng)目所安裝的限高架，均為鋼管、槽鋼或角鋼等剛性桿件制作而成的門式限高架。根據(jù)對(duì)近5年所發(fā)生的超高車輛與橋梁限高架刮撞的事故案例進(jìn)行分析可知，發(fā)生事故的主要原因有：（1）夜間視線不佳，車輛駕駛員未發(fā)現(xiàn)前方有限高架;（2）車輛駕駛員發(fā)現(xiàn)限高架時(shí)距離較近，車輛制動(dòng)不及時(shí);（3）車輛駕駛員判斷限高架的通過(guò)高度有誤;（4）車輛駕駛員通過(guò)限高架前方時(shí)注意力不集中。

超高車輛特別是超高客運(yùn)車輛通過(guò)限高架時(shí)，如發(fā)生與限高架刮撞的事故，輕則造成車輛和限高架的損壞，重則造成駕乘人員的傷亡。

2?橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)

為了避免超高車輛與橋梁限高架刮撞事故的發(fā)生，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研人員組建了科研團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了在現(xiàn)有橋梁限高架上安裝主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)，讓橋梁限高架具有主動(dòng)觀測(cè)、發(fā)現(xiàn)超高車輛并及時(shí)提醒車輛駕駛員的功能。警示系統(tǒng)主要由激光探測(cè)裝置、燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置、控制裝置組成。

2.1?警示系統(tǒng)的工作原理

在橋梁限高架頂面橫梁上設(shè)置激光探測(cè)裝置（每個(gè)來(lái)車車道方向設(shè)置一個(gè)激光探測(cè)裝置），激光探測(cè)裝置每0.5～1 s發(fā)射一次探測(cè)激光，所發(fā)射的探測(cè)激光能探測(cè)100～200 m左右的距離。探測(cè)激光發(fā)現(xiàn)前方有超高車輛時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)，自動(dòng)啟動(dòng)燈光和聲音警報(bào)裝置，主動(dòng)提醒超高車輛駕駛員，讓車輛駕駛員有足夠的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)距離，進(jìn)行減速和制動(dòng)操作。

2.2?激光探測(cè)裝置的選用

激光探測(cè)裝置由保護(hù)外罩、脈沖紅外激光發(fā)射管、紅外信號(hào)接收器、數(shù)據(jù)線和電源線組成（如圖1所示）。脈沖紅外激光發(fā)射管與激光探測(cè)裝置同軸，脈沖紅外激光發(fā)射管可設(shè)置為每0.5～1 s發(fā)射一次脈沖紅外激光，脈沖波長(zhǎng)為650～700 nm。

2.3?燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置

燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置由間斷閃爍的紅燈和語(yǔ)音警報(bào)喇叭（音箱）組成。間斷閃爍的紅燈可使用LED間斷閃爍紅燈布滿整個(gè)限高架頂面橫梁，也可使用強(qiáng)力節(jié)能型間斷閃爍紅燈。語(yǔ)音警報(bào)喇叭（音箱）安裝在限高架頂面橫梁上，并預(yù)先錄制好提醒超高車輛的警示警報(bào)語(yǔ)音。在限高架頂面橫梁上，還可以安裝警示彩帶釋放裝置。

2.4?激光探測(cè)裝置的安裝和工作

激光探測(cè)裝置安裝在橋梁限高架頂面的橫梁上。激光探測(cè)裝置的中軸線與橋梁限高架來(lái)車方向前方的路面平行，或根據(jù)路面坡度情況，將激光探測(cè)裝置設(shè)置成水平或傾斜狀態(tài)，保證能探測(cè)到探測(cè)距離內(nèi)超過(guò)橋梁限高架限高值高度的車輛（如圖2所示）。

激光探測(cè)裝置的脈沖紅外激光發(fā)射管定時(shí)發(fā)射脈沖紅外激光。當(dāng)脈沖紅外激光未觀測(cè)到超高車輛時(shí)，激光沒(méi)有反射，激光探測(cè)裝置的紅外信號(hào)接收器沒(méi)有接收到反射信號(hào)，燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置不會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)脈沖紅外激光探測(cè)到超高車輛時(shí)，被超高車輛的自然表面反射光線，紅外信號(hào)接收器接收到反射回的信號(hào)時(shí)，根據(jù)發(fā)射和接收脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔，能自動(dòng)計(jì)算出激光探測(cè)裝置與超高車輛之間的距離。在超高車輛距離橋梁限高架達(dá)到設(shè)定的距離時(shí)，燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，警示超高車輛駕駛員及時(shí)制動(dòng)、停車。

2.5?控制裝置

控制裝置預(yù)先設(shè)置好警示距離、啟動(dòng)燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置、彩帶釋放裝置的條件（如下頁(yè)圖3所示）。

激光探測(cè)裝置探測(cè)到超高車輛后，將警示信號(hào)傳遞給控制裝置?？刂蒲b置在收到前方有超高車輛的信號(hào)后，通過(guò)預(yù)先設(shè)置好的距離（5～100 m）和控制程序，自動(dòng)啟動(dòng)燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置，警示紅燈開(kāi)始自動(dòng)閃爍，語(yǔ)音警報(bào)喇叭（音箱）自動(dòng)播放預(yù)先錄制好的警示語(yǔ)音，在夜間視線不佳、距離較遠(yuǎn)時(shí)即提醒超高車輛駕駛員停車檢查確認(rèn)。當(dāng)超高車輛距離限高架10 m左右時(shí)，控制裝置啟動(dòng)警示彩帶釋放裝置，警示彩帶閥門打開(kāi)，向下釋放顏色鮮艷的彩帶（或帶夜光顯示功能的彩帶），通過(guò)將顏色鮮艷的彩帶釋放在超高車輛駕駛窗前方，起到警示超高車輛司機(jī)、部分遮擋司機(jī)視線的作用，提醒司機(jī)及時(shí)制動(dòng)和停車。

為防止激光探測(cè)裝置探測(cè)到空中飄浮的臨時(shí)物體，或是超高車輛接到警報(bào)后駕駛車輛離開(kāi)，控制裝置設(shè)置為紅外信號(hào)接收器無(wú)信號(hào)反射后或一定時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置。警示彩帶釋放裝置一經(jīng)釋放彩帶，需工作人員進(jìn)行人工回收和清理。

2.6?警示系統(tǒng)的適用性

該警示系統(tǒng)的激光探測(cè)裝置、燈光和語(yǔ)音警報(bào)裝置、彩帶釋放裝置、控制裝置重量較輕，通過(guò)一定的連接固定措施，均可安裝在現(xiàn)有的橋梁限高架上，幾乎適用于所有類型的橋梁限高架。現(xiàn)有的橋梁限高架數(shù)以十萬(wàn)計(jì)，位于交通干道、城市道路上的橋梁限高架均有安裝的迫切性和必要性。

3?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)置橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛的警示系統(tǒng)，可使橋梁限高架具有主動(dòng)觀測(cè)、發(fā)現(xiàn)超高車輛并及時(shí)提醒車輛駕駛員的功能。在夜間視線不佳，超高車輛駕駛員未發(fā)現(xiàn)前方有橋梁限高架的情況下，燈光和語(yǔ)音警報(bào)能主動(dòng)提醒駕駛員。燈光和語(yǔ)音警報(bào)能讓超高車輛駕駛員提前100 m左右發(fā)現(xiàn)橋梁限高架，避免距離較近時(shí)發(fā)現(xiàn)而車輛制動(dòng)不及的情況。警示系統(tǒng)能幫助超高車輛駕駛員精確判斷橋梁限高架的通過(guò)高度，同時(shí)能及時(shí)提醒超高車輛駕駛員，避免通過(guò)橋梁限高架前方時(shí)注意力不集中的情況。

綜上所述，橋梁限高架主動(dòng)提醒超高車輛警示系統(tǒng)能通過(guò)主動(dòng)探測(cè)、自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)超高車輛進(jìn)行燈光和語(yǔ)音警報(bào)、釋放彩帶警示等功能，有效避免超高車輛與橋梁限高架刮撞的事故發(fā)生。

[1]許海鷗.高鐵限高架多次被撞，限高4.5 m車輛請(qǐng)注意[N].南國(guó)早報(bào)，2013-12-12.

[2]楊鄭寶.南寧一雙層公交車與限高架相撞，導(dǎo)致28人受傷[EB/OL]. http：//www.gxnews.com.cn ，2014-04-15.

[3]武漢市交委.武漢一輛雙層公交車撞上限高架[EB/OL]. http：//hb.sina.com.cn，2018-12-28.

[4]魏曉穎，陳旺日，陳金剛.鄭州西三環(huán)限高架頻繁被撞原因與對(duì)策[J].河南科技，2015（12）：92-94.