高速公路硬軟件方面的安全因素及對策探討

單旭國

遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司 遼寧沈陽 110000

1 系統(tǒng)整體組成

整個隧道仿真模型由監(jiān)控計算機、PLCS7-200控制器、傳感器模塊、仿真隧道照明PWM功率控制模塊、控制面板以及隧道模型燈具回路模塊組成。監(jiān)控計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC通訊，接收PLC傳遞的隧道信息，并傳送調(diào)光信息給PLC，PLC通過RS485接口，經(jīng)過485/232轉(zhuǎn)換與單片機RS232接口通訊，傳送調(diào)光信息給單片機，PLC通過傳感器模塊采集隧道信息，包括車速、車流量以及洞外亮度，作為系統(tǒng)控制輸入?yún)?shù)，隧道照明PWM控制模塊中的單片機接收主控模塊傳送的調(diào)光數(shù)值，通過PWM器件生成14路PWM信號用于調(diào)光，隧道控制面板有16個開關(guān)按鈕，都接入到控制線路模塊中。控制線路模塊連接隧道模型燈具的14個回路[1]。

2 高速公路交通事故發(fā)生的原因

高速公路安全形勢相對較好，但也不容樂觀。高速公路發(fā)生重大事故，其政治影響和經(jīng)濟損失都十分嚴(yán)重，所以要嚴(yán)格控制高速公路交通事故的發(fā)生?？偟膩碚f，我國高速公路交通事故的主要特點是：①從事故發(fā)生情形看：主要是車輛追尾、側(cè)方向、撞護欄、相翻車等。尤其是以客車和大型運輸貨車為交通安全主要車類。②從交通事故司機看：年齡在21-40歲的中青年、駕齡在1-3年的駕駛?cè)藛T是事故高發(fā)群體。③從事故發(fā)生時間看：主要發(fā)生在雨天和夜間，其中發(fā)生在凌晨0以后時段的事故數(shù)量超過35%，重特大事故超過半數(shù)。④從事故發(fā)生地段看：主要發(fā)生在長坡、急彎路段。⑤從事故嚴(yán)重程度上看：高速公路安全事故相對于普通公路來說，事故發(fā)生率較小，但程度比較嚴(yán)重，尤其死亡率比較高。造成的財產(chǎn)損失也很厲害。以下主要從幾個方面分析高速公路交通事故產(chǎn)生的原因。首先，從硬件方面來說，車輛的原因、道路的等級質(zhì)量、道路的線形標(biāo)準(zhǔn)、道路的安全設(shè)施等對交通安全有重要的影響。①車輛方面：一般來說，由于車輛本身的原因如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性、車輛的性能、維修的好壞等原因而造成的交通安全事故雖不是太常見，但從預(yù)防角度來考慮，車輛自身性能的安全仍是個主要因素。其中以發(fā)動機故障、剎車系統(tǒng)失靈引起的交通安全最多。輪胎爆裂也是我國高速公路發(fā)生交通事故的最普遍的原因之一，占車輛引起交通事故的19%。其他原因包括發(fā)動機過熱、電氣故障、燃料用盡等也占很大一部分比例。②道路的線形方面：道路形式是否設(shè)計的合理、線形組合是否協(xié)調(diào)對事故的發(fā)生有極大的影響。例如道路拐彎弧度過急、道路坡度過斗等都是事故多發(fā)地段。③高速公路路面面層的強度、穩(wěn)定性以及平整度等因素也是影響交通安全的重要硬性條件，由于高速公路車速高的特點，路面上的細小變化或者路面上微小雜質(zhì)的出現(xiàn)都可能導(dǎo)致大的交通事故。④道路的安全設(shè)施方面：交通安全設(shè)施的工程質(zhì)量直接影響高速公路整體工程質(zhì)量和現(xiàn)代運輸對公路美學(xué)的要求，關(guān)系到高速公路營運后安全、舒適、快速、高效運行和整體功能的全面發(fā)揮。交通工程安全設(shè)施工程是在路面工程已基本完成后才開始施工，交叉施工作業(yè)多是其主要特點[2]。其次，從軟件方面來說，主要是人為因素對交通安全有重要的影響。這里指的人為因素大部分為駕駛員因素。大部分交通安全問題都是由于駕駛員的不規(guī)范操作引起的。所以要加強對駕駛員素質(zhì)、水平與職業(yè)道德的管理。高速公路的事故，與駕駛員的素質(zhì)聯(lián)系非常大，一般事故的主要責(zé)任都和交通責(zé)任人有關(guān)。

3 交通安全對策與措施

3.1 電源模塊設(shè)計

整個系統(tǒng)采用DC24V供電，經(jīng)過線性穩(wěn)壓芯片MC7812將DC+24V降壓并穩(wěn)定到DC＋12V，在模塊中對PWM驅(qū)動電路中的三極管集電極以及S7-200輸出繼電器觸電的公共端供電，再經(jīng)MC7805芯片將DC＋12V電壓降壓并穩(wěn)定為DC＋5V，對PWM產(chǎn)生芯片M66242P以及有源晶振供電，由可調(diào)線性穩(wěn)壓芯片LM317將DC+24V變換成DC＋3．3V，對主控單片機MSP430F149以及電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3485進行供電。

3.2 車載裝置硬件測試

ZigBee無線通信模塊的測試，硬件部分只需要測試STM32主控制器通過串口是否可以把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地通過串口1發(fā)給無線通信模塊。為了方便，通過按鍵來模擬車速異常的情況，按鍵按下時表示高速低級異常，STM32就通過串口發(fā)送字符串“0x123494”，然后利用USB轉(zhuǎn)TTL，連接ZigBee無線通信模塊的串口，通過串口助手顯示，ZigBee無線通信模塊能夠正確接收STM32發(fā)來的字符串?dāng)?shù)據(jù)，通過實驗驗證了無線通信模塊硬件設(shè)計是正確的。GPS模塊測試是通過將GPS模塊放到室外，通過編寫程序，每接收一次數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)打印在屏幕上，然后紫色的LED會閃爍一次，通過實驗驗證了GPS模塊的硬件設(shè)計是正確的[3]。

3.3 交通氣象服務(wù)

建立起高速公路的交通氣象服務(wù)系統(tǒng)，特別是通向旅游景點的高速公路等車流特別大的高速公路上，能實時了解前面的氣象情況，交通氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)要抓住3個核心：一是抓監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，要通過新建及升級改造現(xiàn)有的、高速公路自動觀測站，來建立交通氣象監(jiān)測服務(wù)示范點，實現(xiàn)對氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、路溫、能見度、路面狀況等多要素的實時監(jiān)測；二是抓預(yù)報預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)，要通過構(gòu)建氣象災(zāi)害預(yù)報模型和預(yù)警服務(wù)指標(biāo)體系，建立氣象信息實時監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)警和精細化預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)、氣象服務(wù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對監(jiān)測信息和旅游景點預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品的實時顯示；三是抓發(fā)布方式，要加強與旅游、交通等多部門的合作聯(lián)動，通過建立信息共享機制和災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)機制，整合信息發(fā)布渠道，增強高速公路交通氣象服務(wù)能力，使高速公路交通氣象服務(wù)發(fā)展水平與社會的發(fā)展要求相適應(yīng)。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，高速公路的隧道監(jiān)控系統(tǒng)正在向著信息化和智能化邁進。在這一過程中，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)起到了至關(guān)重要的作用。本文對相關(guān)問題進行了分析，并對高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件的設(shè)計方案和實現(xiàn)方法進行了探討，希望對高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)提供一定的參考價值。