基于光缆通信技术的道路护栏安全系统的探讨

邓小健

【摘 要】文章探讨开发基于光缆通信技术的道路护栏安全技术系統，具有预防、预警控制、救援功能；该系统全天候实施终端监控，利用终端测试距离准确定位，再利用视频系统初步了解现场情况，然后通知路政、交警和医院实施应急救援，提高了救援的及时性和准确性，消除附带的安全隐患。由于固定的反光膜光纤在公路、铁路两侧具有良好的反光性，可起到路标警示作用，从而有效地预防交通事故的发生。

【关键词】光缆通信；道路护栏；安全系统

【中图分类号】TN929.11；U491.5【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2016）01-0019-03

1 探讨道路安全护栏技术的重要性

我国高速公路发展迅猛，预计到2020年，公路里程将达到7万km以上。但我国的道路交通事故造成的损失远大于世界发达国家，道路交通事故致死率也远大于发达国家[1]。随着社会经济的发展、车辆的日益增多，道路交通安全事故也呈逐年递增趋势，特别是高速公路里程的增加，使其交通安全事故所造成的人员伤亡和财产损失远远高于一般公路，其事故的死亡率是一般公路的2倍以上。中国每年死于交通事故的人数达7万人以上，造成交通事故的主要因素是人、车、路和环境。造成道路交通安全隐患的因素是多方面的，比如道路基础设施建设速度低于交通通行需求的发展速度，道路设计要求与实际运行状况不协调，道路标志或标线设置得不科学，道路配套设施建设不完善等。因此，道路安全设施技术的研究开发成为热点。

作为重要的道路安全设施之一的隔离护栏，是沿着道路路基边缘或中央隔离带设置以减少失控车辆驶出路外或驶入对向车道的道路安全设施。中国每年约1/3的道路交通事故是由于车辆越出路外造成的，随着护栏安装里程数的增加，交通事故造成的死亡人数及受伤人数逐年减少[2]。有研究表明，重型客货车和小客车所占的事故比重及事故严重程度呈逐年上升的趋势。究其原因，中国高等级道路主要采用波形梁护栏，它对现阶段的主体车型小客车及大型、重型客货车的防护能力明显不足。当前，中国主体车型已由20世纪末的中型货车转为客车，特别是小客车。同时，货车呈现朝大型、重型化方向发展的趋势。研制符合中国当下道路交通形势的新型护栏已成为当务之急。

为此，本文探讨通过技术集成进行“基于光缆通信技术的道路护栏安全系统”的构建。该系统是道路防备意外事故的安全保护装置，适用于高速公路、铁路防备意外事故的光纤通信系统保护。

2 国内外同类道路安全技术产品

2.1 道路护栏技术产品

道路护栏产品门类众多，非金属类有PVC等塑料护栏、混凝土护栏，金属类有钢质护栏、铝合金护栏。国外塑料护栏发展迅速、应用广泛，风靡欧、美、日等国。例如，在2000—2005年，美国塑料及复合材料护栏消费量几乎翻番，由1 066.8万m增至2 072.6万m[3]。在中国，上海市工程建设标准化办公室推出了《PP-N塑料隔离护栏应用技术规程》（DBJ/CT 024—2004）；中国工程建设标准化协会制定了《聚丙烯复合塑料隔离护栏应用技术规程》（CECS 176：2005）；2006年度国家“火炬计划”研究了《PP-N塑料隔离护栏应用技术标准》；魏荣等人以191不饱和聚酯树脂作黏结剂、表面毡玻璃纤维原丝和玻璃纤维布作增强材料、空心玻璃微珠作填料、楠竹片作芯材，制成了玻璃钢护栏。

我国的专利产品灯光式安全护栏具有多个立柱，以及连接各立柱之间的横管，立柱和横管设有发光元件，立柱的上部设有椭圆管的扶手管。该产品克服了公知技术的缺陷，倒梯形护栏既美观又有利于灯具的安装和使用；扶手与立柱设置为扶手偏向一侧形成弯弧状，可阻止翻越；立柱外侧嵌入LED景观灯、护栏上横管内嵌入照明灯，可方便人们步行，各部件之间能够方便地拆卸和组装，易于制造、运输，并可根据需要调整护栏的长度。

2.2 高速公路安全监控系统

高速公路监控系统主要由信息采集、信息处理、交通控制、信息发布等系统构成。信息采集系统通过各种传感器负责数据采集、提供原始数据，信息处理是通过事件检测（对原始数据用算法判断自动提醒可能事件并通过视频监视确认）、专家系统（对确认事件自动提供一套处理方案）等部分进行，交通控制系统则根据处理方案通过信息提供系统达到缓解交通堵塞的目的。

具有发明专利的光缆通信线路安防监控系统有多个模块：光源模块和干涉模块、监控线路（包括单一光纤）用于传输干涉载波；末端模块用于接收干涉载波并平衡系统频谱范围、调整光路偏振态、高强度反射入射光信号，从而得到有用的干涉信号；检测和放大模块对干涉模块输出的光信号进行光电转换并进行低噪声放大以适合运算处理器采集和运算；数据采集和信号分析模块对来自检测和放大模块的信号进行高速数字化数据采集，对扰动引起的光程差引起的相位变化进行解调还原，经频谱变换得出线路全程的信号全谱频域数据，找出各阶频率缺损点，确定扰动发生的位置；信息通过信息存储模块保存到数据库中，并经网络实时发送到管理监控终端。

3 基于光缆通信技术的道路护栏系统功能的思考

3.1 光缆通信技术对道路安全护栏系统功能的保障

光缆通信具有很多优点：{1}通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20 THz，一秒钟左右即可将包含人类古今中外的文字资料全部传送完毕；光纤的损耗极低，无中继传输距离可达几十甚至上百公里。{2}信号串扰小、保密性能好。{3}抗电磁干扰、传输质量佳，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。{4}光纤尺寸小、重量轻，便于敷设和运输。{5}材料来源丰富，有利于保护环境，有利于节约有色金属铜。{6}传输的信号不能跑出光纤以外，无辐射，难于窃听。{7}光缆适应性强，寿命长。

道路安全涉及驾驶人员、环境、道路、车辆等诸多复杂因素。如，道路越来越多、路况越来越复杂、行车数量越来越多、行车规模（重量吨级）越来越大、流通速度越来越快、安全要求越来越高、护卫难度越来越大，因此需要低成本、适应性好、可靠性好的技术支撑其安全预防、控制和救护工作，而光缆通信技术可以有效地满足道路安全的特点及要求。

3.2 道路安全护栏系统功能的实现

通过利用反光膜、光缆通信技术实现道路管理智能化以提高其安全性和应急救援反应速度，利用终端测试距离准确定位，再利用视频系统初步了解现场情况，然后通知路政、交警和医院实施应急救援，提高了救援的及时性和准确性。固定的反光膜光纤在公路、铁路两侧具有良好的反光性，可起到路标警示作用。

本文将反光膜技术、光缆通信技术、音频技术、视频技术集成应用于道路安全护栏技术系统；本系统不但具有道路安全预防、预警控制、救援支撑（包括救援预案）等功能，还有道路安全的音频、视频信息采集、储存和输送功能，为道路安全管理提供信息依据。

4 护栏技术系统的集成

4.1 护栏技术系统集成的要点

（1）道路安全预防、控制、救护技术系统功能及框架的构成。利用强力反光膜通信光缆粘贴固定在高速公路、铁路护栏上，使护栏形象植入神经，然后在护栏隔离带下浅埋一条铠装视频、音频传输光缆，再通过终端处理达到使公路、铁路智能化，同时提高其安全性和应急救援速度的作用。它的原理是用强力反光膜光缆固定在经过清洁处理的高速公路、铁路镀锌护栏板上，全天候地实施终端监控，只要有信号中断就意味着有车辆或其他外力碰到了护栏，利用终端测试距离准确定位，再利用视频系统初步了解现场情况，然后通知路政、交警和医院实施应急救援，提高了救援的及時性和准确性。使事故现场得到及时清理，能尽快恢复道路畅通，同时使伤者得到及时的救护，有效地避免了二次事故的发生。

（2）技术硬件的筛选与集成。根据道路安全预防、预警控制、救援的要求进行系统技术硬件的筛选、集成，包括强力反光膜、通信光缆，视频、音频硬件及其传输光缆等的筛选、配置。实现系统的可行性、经济性。

（3）系统技术参数的设定。包括光缆、视频、音频等技术参数如何根据行车的人机控制原理及道路参数、环境参数进行设计确定，实现系统的准确性、及时性、可靠性。

4.2 系统集成的关键技术

（1）利用强力反光膜的道路（高速公路、铁路）防护栏安全预防技术。

（2）利用光缆通信技术的道路安全护栏预警控制技术。

（3）利用光缆通信技术对道路安全事故现场准确定位、利用视频评价现场状况和应急预案相结合的救援技术。

5 总结

（1）探讨开发基于光缆通信技术的道路护栏安全技术系统，具有预防、预警控制、救援功能，经演示理论上利用反光膜良好的反光预警，使事故率降低30%～40%；利用光缆通信易持续24 h实时监控，终端平台1 s内就能掌握现场情况、5 min启动应急救援；正确率达95%以上，使出警救援效率提高50%以上。

（2）该系统的技术具有独特的创造性、新颖性、实用性，经提炼申报“利用反光膜通信光缆使高速公路铁路智能化同时提高安全性和应急救援反应速度的方法”的国家发明专利获受理。该系统全天候实施终端监控，利用终端测试距离准确定位，再利用视频系统初步了解现场情况，然后通知路政、交警和医院实施应急救援，提高了救援的及时性和准确性，消除附带的安全隐患。由于固定的反光膜光纤在公路、铁路两侧具有良好的反光性，可起到路标警示作用，从而有效地预防交通事故的发生。

参 考 文 献

[1]许洪国，周立，鲁光泉.中国道路交通安全现状、成因及其对策[J].吉林大学交通学院，2009，14（8）.

[2]胡晓娟，胡毅夫.国内道路交通安全现状、原因及防治对策[J].工业安全与环保，2009（10）.

[3]康丽霞.道路交通现代化发展趋势研究[J].内蒙古公路与运输，2009（4）.

[责任编辑：钟声贤]