智能雾区诱导系统在高速公路中的应用

王和林 许力 曾会翔 蒋成龙

摘要：智能雾区诱导系统是一种智能集成警示设备，其特点是通过主动发光单元实现道路轮廓辨识及防撞警示，并系统集成声光信息警示、联动警告、抓拍机制等，以提高驾驶安全系数。文章将智能雾区诱导系统在柳南高速实施3km试点，通过跟踪观测，该系统能够有效地对柳南高速（洛维大桥附近）的“团雾”及大雾作出安全预警，能够对车辆进行有效地诱导，提升行车安全和通行率，具有较强的应用和推广价值。

关键词：高速公路雾区;智能诱导;控制策略;集成应用

中图分类号：U492.8 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.038

文章编号：1673-4874（2019）08-0138-04

0引言

由于自然条件及地理因素影响，山区高速公路交通安全问题一直以来备受瞩目。其中，雾是导致高速公路交通事故、影响通行效率的重要因素之一。广西地处西南，山区覆盖面积大，且秋冬季节大雾、团雾发生频率高，对道路通行与行车安全直接带来了隐患。《道路交通安全实施条例》明确提出，机动车辆在高速公路上行驶的车速需与能见度保持一定的关系才能保证行车安全。目前，针对道路雾区诱导设施相对单一，基本采用单一的主动发光单元引导车辆行驶，在技术层面和解决方案上均相对传统。为了提升雾区诱导的可靠性和智能化，在柳南（柳州一南宁）高速公路洛维大桥附近（桩号K1267～K1269附近）引入智能雾区诱导系统试点，该系统具有智能诱导、声光报警、联动警告等功能，在雾区内可实现道路轮廓识别、防撞警示等智能诱导功能，从而有效提升雾区道路的通行安全。

1智能雾区诱导系统的原理

智能雾区诱导系统是利用智能警示设备为驾驶员提供清晰的道路轮廓、预警信息等，可根据实际需求显示特定状态的功能性诱导系统。系统诱导单元主要由黄、红双色诱导灯组成的模块化警示装置构成，根据环境监测装置采集的实时能见度、气象信息及车流量信息等情况，经内部算法处理、分析，制定出实时行车控制策略。然后根据策略控制主动发光诱导设施采取不同的发光亮度、颜色、闪频等，形成双色诱导警示带，有针对性地为驾驶人员提供道路轮廓强化、行车主动诱导及防止追尾警示等功能。

利用安装在公路两侧的双色诱导灯为行驶车辆提供安全诱导，当突遇团雾、大雾等能见度较低的天气，该系统不仅可以实现声光智能警示行驶车辆，同时可联机信息发布，监控中心同步监控与应急疏导，防范可能发生的交通事故。整体系统简图如图1所示。

2智能雾区诱导系统的控制策略

智能雾区诱导系统采用双色诱导灯安装于道路两侧，通过系统调节双色诱导灯的发光颜色、闪烁频率，可以有效地实现道路轮廓辨识及防撞警示，提高行车安全。雾的能见度对车辆行驶过程中的跟车距离、车速、停车视距等有较大影响。根据相关学者对能见度与速度关系的研究，提出了能见度一速度关系模型：

停车视距模型分别采用美国国家公路与运输工作者协会（AASHTO）和美国国家合作公路研究计划机构（NCHRP）的停车视距模型，两种停车视距模型的駕驶员反应时间取2.5s。

根据上述相关的研究基础，智能雾区诱导响应控制策略共分为三级，包括道路轮廓识别、主动诱导、防撞警示。具体控制策略为：

（1）道路轮廓辨识

环境监测设备检测周围能见度低于设计阀值（400m<能见度<500m）时，两侧的双色诱导灯自动开启黄色，红色警示灯一直关闭，系统进入道路轮廓识别模式。在该模式下可以标示道路线形，引导车辆前行。道路轮廓辨识模式示意图如图2所示。

（2）主动诱导

周围能见度低于设计阀值（200m<能见度<400m）时，两侧的双色诱导灯自动开启黄色且同步闪烁，红色警示灯一直关闭，系统进入主动诱导模式。在该模式下利用闪烁的动态灯光提醒驾驶员注意行车路况信息，如图3所示。

（3）防撞警不

周围能见度低于设计阀值（能见度<200m）时，系统进入车距控制模式。无车辆经过时，黄色诱导灯同步闪烁;当有车辆经过时，行经车辆后方一段距离（根据行车速度确定）的黄色诱导灯转换成红色警示灯，形成红色防撞警示区域，且红色警示区域随行车方向向前移动，从而形成一定距离的红色尾迹灯，警示后车避免驶入尾迹区域，以防止发生追尾等交通事故，如图4所示。

而当后方有车辆驶入前车红色警示区域时，红色警示区域内诱导灯闪烁，提醒后车保持车距，迫使其降速，达到防撞效果，如图5所示。

3工程应用

在沿江、沿湖、大桥等多雾路段，相关的静态诱导设施在雾中基本失去作用，而智能雾区控制系统的动态诱导系统则可以有效加强视觉诱导效果。尤其在应用于小半径弯道时，由于弯道半径曲线小，影响停车视距，布设智能雾区诱导系统可提升道路的识别能力，从而给驾驶员提供更好的视觉诱导效果。

以在泉南高速柳南段试点为例，泉南高速是国家“7918”高速公路网中的第15横。柳州（鹿寨）至南宁段部分路段，尤其是在泉南高速柳南段柳州往南宁方向1265km+500m处（洛维大桥附近），该路段由于处于沿江区域，环境湿度高，是大雾、团雾的多发地带，因团雾引发了多起交通事故，带来了极大的安全隐患和经济损失。为了解决这一问题，结合运营和现场实地调查及研究，最终拟在洛维大桥及桥头两段，总长约3.1km（全断面4幅）实施布置智能雾区诱导装置。双向采用智能雾区控制系统，同时将已有的电子显示屏进行接入，实现低能见度条件下主动诱导、主动报警及与中心控制相结合的智能平台。

雾灯诱导单元安装区域为洛维大桥及桥头两段，智能雾区系统主要硬件设备为诱导灯光能主体箱，其提供系统自主供电，可解决道路交通外场设备的供电难题;其安装位置为道路两侧的桥梁护栏，安装间距为20～25m，是雾区诱导系统的核心部件。整个试点区域安装数量约为400套，安装示意图见图6。配套的能见度测试仪安装于雾区路段主控机杆上方，用于实时监测环境，QK型能见度检测仪测量范围为5～3km，安装数量为1套。

相比于传统的诱导装置，该智能雾区控制系统具有以下优势：（1）布设的传感器可实时采集周围环境（能见度、车流量、行车速度等）数据，在智能诱导单元中进行计算分析后，制定不同的行车策略，按策略控制主动发光诱导设施采用不同的发光亮度、颜色及闪频等，有针对性地为驾驶人提供道路轮廓强化、行车主动诱导、防止追尾警示等功能;（2）系统集成声光、信息警示功能，能见度仪对现场气象环境数据实时采集超出阈值时，前端声光报警器触发高音警报和语音提醒，同时联动情报部发出警示信息;（3）具有联动警告、抓拍机制，可以有效判断超速车辆并给予警告，保证行车安全。

系统已在柳南高速公路试运行，对雾区智能诱导系统的运行情况进行现场测试表明在大雾天气下系统运行效果较好，车辆驶入诱导区域后的跟车视距有所增加，行驶车辆之间的距离基本保持在诱导灯控制的范围内，说明驾驶员在诱导灯的视觉诱导下对车速进行了控制;车辆通过洛维大桥段的平均时间有了一定的缩短，说明由于系统发挥了诱导功能，在雾天行车过程中更加易于辨别道路方向和前方车辆，因此有了一定量的提速。测试表明，在实际应用中智能雾区控制系统发挥了其应有的功能。

4结语

本文对智能雾区诱导系统在泉南高速柳南段洛维大桥附近的试点工程进行跟踪观测后的情况进行了汇总和说明，证明了本系统在“团雾”和大雾天气下能够及时报警并对车辆进行智能诱导，可极大提升行车安全和通行率，具有较强的工程应用价值。