伍 鵬

（廣州市公路實業(yè)發(fā)展有限公司,廣東 廣州 510630）

0 引言

限高架主要設(shè)置在樞紐、互通及涵洞的出入口處，用于限制過高的車輛不能通過，以保證通行橋梁的安全[1]。目前，傳統(tǒng)限高在交安工程中主要采用物理限制，并在距出入口一定距離設(shè)立標(biāo)志牌提醒來往車輛，無法主動精準(zhǔn)地探測出行駛車輛的高度并進(jìn)行精準(zhǔn)警示，同時有效疏導(dǎo)指示的設(shè)立不夠或不夠醒目。限高架通過剛性手段攔截超高車輛，讓橋梁不被破壞，但對司乘的生命安全關(guān)注度不夠。通過增設(shè)主動預(yù)警體系與限高架本體剛?cè)嵯酀?，可以減少超高車輛撞架事故及損失程度。當(dāng)前，對主動預(yù)警限高架傳輸系統(tǒng)的設(shè)計研究較多，而應(yīng)用研究幾乎沒有。

1 撞架事故原因分析

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，道路里程和橋梁數(shù)量快速增長，附著的限高架也越來越多。同時，機動車的數(shù)量也逐年增長，超高車輛與限高架碰撞事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重影響司乘人員的生命財產(chǎn)安全：

2015年2月14日，廣東一大巴撞上限高架，車頭部分被削去三分之一，造成2死9傷；2015年9月1日，青海海東一輛混凝土攪拌運輸車撞上限高門架，造成2人死亡；2018年12月，湖北一輛雙層公交車撞上了3 m高的限高架，事故造成2死6傷；2020年6月11日，安徽海南一輛農(nóng)用拖拉機撞上限高門架，事故造成1人死亡；2021年4月17日，桂林載客56人的客運大巴與限高架發(fā)生碰撞，造成1死8輕；2022年11月18日，浙江溫州一輛貨運汽車發(fā)生撞架事故，造成1人死亡……

2017年11月，交通運輸部正式發(fā)布《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTGD81—2017），進(jìn)一步規(guī)范了道路限高門架的設(shè)置，但不可改變的是限高門架的材料屬性。當(dāng)前，限高門架以Q235、Q345鋼結(jié)構(gòu)為主，發(fā)生碰撞時，難以做到柔性緩沖。

因限高架的特殊性，撞架事故的后果極其嚴(yán)重[2]，所以有必要對限高架事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果采取相應(yīng)的技術(shù)和手段進(jìn)行優(yōu)化，從而降低事故發(fā)生的概率[3]。

對近10年來公開報道的113起撞架事故就責(zé)任界定進(jìn)行了統(tǒng)計，分別從限高架產(chǎn)權(quán)單位、設(shè)計單位、施工單位進(jìn)行責(zé)任歸口，形成匯總表如表1所示：

表1 近10年撞架事故責(zé)任方統(tǒng)計表

通過最高人民法院的中國裁判文書網(wǎng)，對已公開的限高架類交通安全事故判決文書進(jìn)行梳理，共有文書960份，其中可供查閱并認(rèn)定責(zé)任的文書198份，對該198份文書認(rèn)定的責(zé)任方進(jìn)行統(tǒng)計，以限高架產(chǎn)權(quán)單位、設(shè)計單位、施工單位及其他責(zé)任方進(jìn)行責(zé)任歸口，如表2所示：

表2 裁判文書網(wǎng)門架事故責(zé)任方統(tǒng)計表

不難發(fā)現(xiàn)，司機作為超高車輛的掌控人，在車撞架事故樣本中的責(zé)任比例高達(dá)90%。通過分析，司機肇事的主要原因如下：①并沒有察覺到車身高度超過了前方限高架；②存有僥幸心理，認(rèn)為限高架標(biāo)明的高度仍有富余，超高車輛可以通過；③雨霧天氣，視線受到影響，未發(fā)現(xiàn)限高架或無法獲取限高數(shù)據(jù)；④前方無預(yù)警牌或預(yù)警效果不明顯，車速過快來不及制動；⑤注意力轉(zhuǎn)移、分心。

由此可見，如果能優(yōu)化預(yù)警體系，讓預(yù)警更為提前、更具有針對性和警示性，可一定程度上集中司機的注意力，提醒司乘人員車輛無法通過或采取繞行措施，能有效地減少碰撞事故的發(fā)生，或降低傷亡和財產(chǎn)損失?，F(xiàn)以廣州市白云區(qū)永泰跨線橋為例，對主動預(yù)警限高架的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 永泰跨線橋主動預(yù)警限高架應(yīng)用

2.1 永泰跨線橋現(xiàn)狀

廣州市白云區(qū)永泰立交，北至白云大道白云堡掉頭匝道橋，南至白云大道安華匯掉頭位，東至同泰路叢云路口，西至尖彭路廣佛肇高速入口。其中永泰跨線橋全長1 600 m，是南北走向的主動脈，橋中間雙向均接華南快速（廣佛肇高速）出口車輛。

因道路情況復(fù)雜，來往客貨運大車通行數(shù)量較多，各出入口橋梁通行高度不一，超高車輛與限高門架的碰撞偶有發(fā)生。經(jīng)調(diào)查，永泰跨線各方向通行高度如表3所示：

表3 永泰跨線橋橋下通行高度匯總表

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，跨線橋南側(cè)南向北前行方向上有4.5 m、3.8 m和3.5 m限高各一處，并且為單行道。該路段進(jìn)入后無法掉頭，因此需要在入口處設(shè)置提醒，避免超高車輛進(jìn)入后無法掉頭，造成事故及擁堵。跨線橋北側(cè)北向南前行方向上有4.2 m限高兩處和3.5 m限高一處，并且為單行道。另有一處3.5 m限高無限高門架。該路段進(jìn)入后無法掉頭，因此需要在入口處設(shè)置提醒，避免超高車輛進(jìn)入后無法掉頭，造成事故及擁堵。

2.2 永泰跨線橋主動預(yù)警限高架應(yīng)用方案

在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，廣州市公路實業(yè)發(fā)展有限公司針對永泰跨線橋限高難題，組建了應(yīng)用研究和實施團隊，集成激光雷達(dá)、中央處理單元、攝像頭、LED警示大屏、輔助燈帶和主動發(fā)光標(biāo)志等設(shè)施，形成了一套行之有效的主動預(yù)警限高架應(yīng)用方案，讓限高架成套體系具備主動捕捉車輛高度和車牌號的能力，發(fā)現(xiàn)超高車輛時，將有關(guān)信息自動傳輸至后臺系統(tǒng)，經(jīng)過算法處理，聯(lián)動LED警示大屏和輔助燈帶等預(yù)警裝置，提醒超高車輛司機無法通行，并指明繞行方向。應(yīng)用方案詳見圖1。

圖1 永泰跨線橋主動預(yù)警限高架應(yīng)用總體方案圖

（1）在白云堡立交出口匝道設(shè)懸臂式激光雷達(dá)檢測L桿。為保證檢測效果，懸臂長度10 m、桿件高度6.5 m。掛載于懸臂桿件上的激光雷達(dá)檢測單元位于道路正中間位置，垂直向下掃描，保證掃描區(qū)域均勻覆蓋兩側(cè)車道，以對過往車輛進(jìn)行高度檢測。

激光雷達(dá)具有車輛尺寸測量系統(tǒng)，可以自動測量車輛的長、寬、高尺寸，發(fā)送給工控機內(nèi)的算法進(jìn)行分析處理，并與后臺錄入的超高標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

應(yīng)用的激光雷達(dá)具備以下特點：①擁有三維點云圖像識別技術(shù)，能準(zhǔn)確檢測車輛的高度參數(shù)；②擁有三維成像檢測，不受光照條件和目標(biāo)顏色/灰度影響；③自適應(yīng)匹配濾波算法技術(shù)，提升氣象條件適應(yīng)性。

（2）在懸臂式激光雷達(dá)檢測L桿后30 m位置處，建設(shè)懸臂式抓拍L桿。為保證圖像獲取效果，懸臂長度10 m、桿件高度6.5 m。抓拍系統(tǒng)包括一臺高清抓拍單元與三支補光燈，與檢測單元在識別車輛上保持同步。

抓拍系統(tǒng)使用的攝像機必須具備以下功能：①優(yōu)先選用安防級別車輛識別網(wǎng)絡(luò)攝像機，分辨率達(dá)2 560×1 440；②支持高性能AI處理核心；③擁有車牌方向識別功能，可以過濾各方向無效來車；④自帶加熱功能，可以靈活應(yīng)對霜雪雨露等惡劣天氣；⑤支持App遠(yuǎn)控。

（3）建立基于智慧交通管理平臺的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，作為管控各硬件模塊的支撐，不僅能讓各模塊聯(lián)動響應(yīng)[4]，同時也為未來系統(tǒng)功能擴展及優(yōu)化提供了充分的預(yù)留條件。

數(shù)據(jù)系統(tǒng)模塊的核心是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集限高架智能感知設(shè)備數(shù)據(jù)，并針對現(xiàn)場設(shè)備的不同功能提供遠(yuǎn)程控制能[5]。

智慧交通管理平臺是智能城市組成的重要部分，可以在平臺上輕松監(jiān)控集群管理下的產(chǎn)品運行狀態(tài)，同時系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)采集功能，實時抓取、過濾、匯總、分析和匯總生成當(dāng)天專業(yè)的數(shù)據(jù)報告，支持歷史數(shù)據(jù)以表格形式導(dǎo)出，對于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用具有重要意義。

（4）分流處設(shè)128 cm×192 cm LED預(yù)警屏2塊，分別位于北往北掉頭及北往東左轉(zhuǎn)門架附近。激光雷達(dá)獲取車輛的點云數(shù)據(jù)后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理后臺，通過工控機內(nèi)算法進(jìn)行分析處理，獲得車輛的高度和關(guān)聯(lián)定位該車輛，觸發(fā)攝像頭抓拍該車輛的車牌，并在電子警示屏上顯示車牌號及警示文字（如“粵A12345涉嫌超高，禁止通行”）。

（5）環(huán)限高架設(shè)置豎向及橫向黃閃燈帶。在北往北掉頭、北往南直行、北往東左轉(zhuǎn)限高架的橫梁及立柱上，安裝XHD-5412H-L1黃閃燈帶。限高架加裝輔助發(fā)光燈帶，與檢測設(shè)備聯(lián)動，正常情況下黃色慢閃，當(dāng)檢測到超高車輛時，轉(zhuǎn)為高頻閃，對司機起到強烈的預(yù)警。燈帶1 m/條，考慮到門架寬度為11.5 m，高度約3.6 m，橫向設(shè)燈帶10條，側(cè)向設(shè)燈帶2條，雙側(cè)布置，詳見圖2。

圖2 永泰跨線橋黃閃燈帶布置圖

（6）在各限高架上安裝主動發(fā)光標(biāo)志，增強預(yù)警效果。主動發(fā)光標(biāo)志，光線穿透力強，可視距離遠(yuǎn)，可滿足各種惡劣氣候條件，有效降低交通事故發(fā)生[6]。

當(dāng)車輛通過附著有激光雷達(dá)檢測單元的懸臂桿時，雷達(dá)會迅速捕捉到車輛的高度信息和輪廓模型，將信息數(shù)據(jù)傳輸給后臺的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過視頻抓拍系統(tǒng)獲取超高車輛的車牌號，然后聯(lián)動LED預(yù)警屏和黃閃燈帶，在預(yù)警屏上顯示出超高車輛的車牌號和預(yù)警文字信息，加快限高門架上燈帶的黃閃頻率，以吸引司機的注意力，使其獲取無法通行的信息。

優(yōu)化主動性能后的限高門架，預(yù)警效果明顯增強：

（1）優(yōu)化前限高門架標(biāo)識和警示單一、效果一般，優(yōu)化后可以通過主動發(fā)光標(biāo)志、黃閃燈帶和LED顯示屏多渠道顯示預(yù)警。

（2）電子警示屏上顯示出車牌號及提醒文字，預(yù)警的針對性和有效性更加明顯。

（3）黃閃燈帶聯(lián)動高頻預(yù)警，超高車輛駕駛員注意力將更加集中。

2.3 永泰跨線橋主動預(yù)警限高架應(yīng)用效果及優(yōu)化方向

永泰跨線橋主動預(yù)警門架耗時20 d建成，目前設(shè)施處于調(diào)試狀態(tài)。通過項目建立的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)取主動預(yù)警限高架建成后2個月的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：共檢測通過車輛1 608 714車次，其中3.5 m以上超高車輛14 214車次，4.2 m以上超高車輛1 628車次。

在投入使用至今的2個月內(nèi)，未發(fā)生車撞架事故。與未建設(shè)主動預(yù)警限高架前相比，社會效益顯著，詳見表4：

表4 投入使用前后事故對比表

每兩個月，在門架維修和肇事車輛維修2處可節(jié)約費用74 754元，若以年為單位，既可減少損失897 048元，也能最大程度地避免交通擁堵。

盡管在永泰跨線橋下建設(shè)主動預(yù)警限高架后，暫無碰撞事故發(fā)生。但相比傳統(tǒng)單一的限高門架，主動預(yù)警系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)和電力為基礎(chǔ)運行，整個系統(tǒng)不可避免地會因客觀條件不穩(wěn)定。優(yōu)化算法、布設(shè)備用電源或采用太陽能供電作為補充，是后續(xù)應(yīng)用研究中的方向。

3 結(jié)語

在永泰跨線橋下，通過集成激光雷達(dá)，利用雷達(dá)的主動捕捉技術(shù)，將超高車輛的信息上傳至后臺控制系統(tǒng)，聯(lián)動視頻控制系統(tǒng)、輔助燈帶等主動預(yù)警系統(tǒng)對超高車輛進(jìn)行定向提醒，可以有效減少車撞架事故的發(fā)生率。優(yōu)化算法保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用太陽能板供電作為補充以應(yīng)對突發(fā)狀況，可以作為后續(xù)應(yīng)用研究的方向。