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),以加強對大霧天氣的高速公路交通管理和控制,減少封道的時間和次數(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營的安全性。實踐證明該系統(tǒng)具有很高的實用性與推廣應(yīng)用前景,它將有助于我國交通現(xiàn)代化管理的實現(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,給國家和人民生命財產(chǎn)造成了重大的損失,也引起了高速公路建設(shè)管理部門和社會的普遍關(guān)注。

高速公路霧區(qū)交通安全已成為一個世界性的課題,我國近年來也逐步開展了霧的結(jié)構(gòu)與預(yù)測預(yù)報方法、霧的觀測方法、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。交警部門對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,同時給高速公路業(yè)主造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

目前我國有些高速公路路段,已經(jīng)建成了高速公路濃霧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的實驗路段,系統(tǒng)通過多種通訊傳輸和顯示手段,將自動監(jiān)測站的監(jiān)測實況和預(yù)報中心制作的濃霧預(yù)警、預(yù)報結(jié)論傳送至高速公路運營指揮中心,供決策和采取措施時用,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)對措施?本系統(tǒng)正是針對以上出現(xiàn)的情況,通過對國內(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,通過在道路兩側(cè)安裝引導(dǎo)霧燈和無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),使得高速公路指揮中心可以遠(yuǎn)程掌握道路的能見度情況,并根據(jù)實際需要來控制誘導(dǎo)燈光系統(tǒng),提示道路的寬度和方向,警示最大的限速值,自動引導(dǎo)車輛通行,減少高速公路的封道時間,保障高速公路的車輛通行的安全、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)報和能見度檢測兩部分。通過與杭州市氣象局的合作,CAWS600-B型自動氣象站將實時收集到的氣溫、氣壓、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、能見度等數(shù)據(jù),利用移動GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綒庀缶中畔⒅行?。由氣象局組織專家對安裝路段的氣候、地理、生態(tài)等進(jìn)行觀測分析,運用模式預(yù)報辦法建立了一套適用于安裝路段的24小時定時、定點、定量短期霧況預(yù)報系統(tǒng),運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了安裝路段3小時臨近短時霧況預(yù)報專家系統(tǒng)。能見度檢測部分采用兩臺VISIC610高速公路能見度檢測儀(測量范圍:10m-2000m),及時獲取安裝路段的實時能見度數(shù)據(jù)。該款設(shè)備能夠區(qū)分雨霧造成的能見度值下降,具有自檢和污染自動校準(zhǔn)功能,可以實現(xiàn)免維護(hù)連續(xù)運行。

(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板。每組誘導(dǎo)燈包含1盞強光燈和3盞普光燈,均采用國際最新技術(shù)的四元素LED發(fā)光二極管,具有很強的抗衰減性和可靠性:強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)燈都裝有獨立的太陽能光伏組件提供電源(見圖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),實現(xiàn)試驗路段內(nèi)的數(shù)據(jù)通訊,包括控制誘導(dǎo)燈的閃爍,接收能見度檢測儀的數(shù)據(jù)和誘導(dǎo)燈的反饋信號。第二層采用900MHZ移動公網(wǎng)組網(wǎng),在分控基站和控制中心分別安裝GSM傳輸設(shè)備,實現(xiàn)試驗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氣象觀測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果動態(tài)顯示在計算機(jī)上,自動報警提醒工作人員24小時內(nèi)的霧況預(yù)報,支持歷史記錄的查詢、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顯示各組誘導(dǎo)燈的工作狀態(tài)和當(dāng)前的能見度狀況,逐段地控制誘導(dǎo)燈的閃爍和可變限速標(biāo)志牌、可變情報板的發(fā)布內(nèi)容。誘導(dǎo)燈管理軟件帶有獨立的數(shù)據(jù)庫,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,氣象局信息中心、能見度測試儀把起霧地點、霧區(qū)范圍、能見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)控攝像機(jī)或巡邏車輛核實情況,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)能見度>500m:不采取交通誘導(dǎo)措施。

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

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

第四,50m<霧區(qū)能見度<150m:開啟強光燈和普光燈,可變限速標(biāo)志顯示限速40Km/小時,可變情報板顯示“前方濃霧,保持車距”,司機(jī)對誘導(dǎo)光帶的可視距離在200m-300m。

第五,霧區(qū)能見度<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)致諸暨收費所至次塢收費所的18公里路段杭向封道14次,累計封道103小時。按照杭金衢高速公路2007年日均通行費收入526萬元計算,1-7月因霧封道造成通行費損失為70.3萬元。高速公路霧天保障系統(tǒng)項目投資總額118.577萬元,如果能夠保障霧天道路的基本通行,以每年10%的維護(hù)費用計算,一年即可收回投資。

此外,諸暨收費所至次塢收費所為杭金衢高速公路車流量最大的路段之一。高速公路因霧封閉,直接導(dǎo)致收費所外廣場大量車輛滯留和地方道路的擁堵。不僅無法發(fā)揮高速公路快捷、高效的優(yōu)勢,而且對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外形象。因此,高速公路霧天保障系統(tǒng)還具有突出的社會效益。

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,高速公路霧天保障系統(tǒng)也為交通輔助管理提供了一個可靠的平臺,能夠在交通事故黑點、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)