91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 霧天高速公路路況監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究*（交通）

                             龍科軍  李  峰  高志波

                     （長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院長沙410004）

摘要依托江西九繞高速公路工程建設(shè)項目，通過分析大霧天氣對高速公路行車安全的影響，

提出了建立高速公路路況監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處理系統(tǒng)的解決方案。該系統(tǒng)針對惡劣天氣，實(shí)時監(jiān)測其氣象和高速公路上的交通狀態(tài)，自動檢測道路大霧、結(jié)冰信息，并對交通運(yùn)行進(jìn)行風(fēng)險等級評估和預(yù)警，優(yōu)化事故易發(fā)路段交通安全設(shè)施，形成應(yīng)急交通管理預(yù)案和相應(yīng)的交通誘導(dǎo)控制方案，從而減少惡劣天氣對高速公路行車造成的影響。

關(guān)鍵詞  惡劣天氣  監(jiān)測預(yù)警  風(fēng)險等級

    研究表明，在所有惡劣天氣條件中，霧對高速公路路況所產(chǎn)生的影響最明顯，大霧特別是能見度小于50 m的濃霧、局地存在或突發(fā)性的團(tuán)霧現(xiàn)象是引發(fā)追尾的罪魁禍?zhǔn)�，易造成車輛滯留、交通堵塞、甚至引發(fā)嚴(yán)重的交通事故，帶來嚴(yán)重的人身傷亡和財產(chǎn)損失。而且易發(fā)生大霧現(xiàn)象的高速公路橋面結(jié)冰情況受到溫度、濕度及降雨量等多因素的影響，難以預(yù)測。針對此情況，國內(nèi)外學(xué)者已展開了高速公路大霧形成特征，能見度監(jiān)測、惡劣天氣交通預(yù)警及應(yīng)急處理方法等研究。Ying把空氣污染與能見度聯(lián)系起來，建立模型，預(yù)測各類空氣污染源對能見度的影響程度。Pagowski對加拿大的一場特大濃霧進(jìn)行了分析與模擬，指出濃霧是陸地風(fēng)平流作用的結(jié)果。

    國內(nèi)對高速公路霧天路況及能見度監(jiān)測、等級劃分的研究起步較晚，且側(cè)重于討論霧天對高速公路能見度的影響。研究高速公路交通與霧的相關(guān)性。袁成松等提出利用氣象監(jiān)測

站獲取與霧有關(guān)的氣象數(shù)據(jù)，通過分析沿線地區(qū)霧的特征，統(tǒng)計霧的形成特征與能見度的變化規(guī)律，并以此提出霧天路況監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)想。韋棟等就自動限速標(biāo)識系統(tǒng)進(jìn)行了研究。其根據(jù)實(shí)時霧況同步向駕駛員發(fā)出限速警告信息，有效地提高了霧天高速公路的事故發(fā)生率。黃朝迎通過統(tǒng)計霧天高速公路運(yùn)輸事例，分析霧天高速公路災(zāi)害指標(biāo)及霧對行車安全影響的過程，建立了評估模型。

    本文以江西九繞高速公路為背景，針對其霧天高速公路運(yùn)行安全管理的需求，以鞋山湖大橋為例，研究了霧天路況監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā)，為實(shí)時掌握高速公路運(yùn)行狀態(tài)，確保運(yùn)行安全提供了保障。

1  惡劣天氣對高速公路行駛安全的影響

    研究表明，惡劣天氣具有明顯的地理特征和季譜特征。該系統(tǒng)主要針對大霧天氣。就霧而言，其分布具有：路段分布不均勻性、時間變化特性、隨機(jī)性、突發(fā)性以及地域分布等特性，在我國華東、華中、華北及西南等地植被覆蓋度高的山區(qū)，霧是影響交通最主要的直接氣象災(zāi)害。而由于降雨降雪和溫度驟降引起的路面結(jié)冰會使路面附著系數(shù)顯著降低，車輛制動及轉(zhuǎn)向性能下降，車輛操縱困難。總體來說，霧對高速公路行駛安全的影響主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

    (1)能見度顯著降低。濃霧嚴(yán)重影響能見度，使駕駛員難以辨別道路及周邊情況，致使與前車間距難以估計，對道路設(shè)施辨別困難，引發(fā)交通事故。

    (2)降低路面摩擦系數(shù)。霧、水與灰塵混合物會減小車輛與路面的摩擦系數(shù)，導(dǎo)致車輛制動距離增大，易產(chǎn)生車輛打滑、制動跑偏等現(xiàn)象。

    (3)造成駕駛員心理緊張。大霧環(huán)境造成了道路情況的復(fù)雜性，當(dāng)機(jī)動車行駛軌跡改變時，行車速度差會增大，車輛的制動減速次數(shù)也會隨之增加，使駕駛員心理緊張，反應(yīng)判斷遲緩，易發(fā)生交通事故。

2高速公路交通氣象監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能

    高速公路路況監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處理系統(tǒng)由5部分組成：①數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；②查詢分析子系統(tǒng)；③路況風(fēng)險預(yù)警子系統(tǒng)；④應(yīng)急處置子系統(tǒng)；⑤信息發(fā)布子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本思想是：通過安裝氣象交通檢測儀，實(shí)時檢測氣象、交通以及視頻等數(shù)據(jù)，儲存至數(shù)據(jù)庫；由查詢分析子系統(tǒng)綜合分析各類數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果傳輸至路況風(fēng)險預(yù)警子系統(tǒng)進(jìn)行識別處理，根據(jù)風(fēng)險等級，智能預(yù)警；應(yīng)急處置子系統(tǒng)判斷啟用條件，自行生成應(yīng)急處理預(yù)案，選擇交通誘導(dǎo)控制方案，并通過信息發(fā)布子系統(tǒng)將交通誘導(dǎo)控制指令、預(yù)警信息分別發(fā)送給車輛及相關(guān)部門，從而實(shí)現(xiàn)大霧災(zāi)害的自動監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處理，信息發(fā)布是該系統(tǒng)的重點(diǎn)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1  數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

    (1)氣象數(shù)據(jù)采集方法。霧的形成、變化與消散于當(dāng)?shù)貧庀蟆⑻鞖馇闆r以及地理環(huán)境息息相關(guān)。為實(shí)現(xiàn)高速公路路況監(jiān)測智能化，本系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備的布設(shè)原則如下：①對于高速公路霧天能見度的監(jiān)測，采用前向性散射型能見度儀，其優(yōu)點(diǎn)在于量程大，當(dāng)能見度低于1 000 m時測量準(zhǔn)確率和精確度高；②對于能見度儀的布設(shè)，普通路段按以5～10 km為間距布設(shè)；霧天多發(fā)路段以1～3 km為間距布設(shè)；而對于跨江、河部分布設(shè)密度達(dá)到0.15～1. 00 km;③為精確采集霧的變化趨勢以及溫度、濕度、降雨量等氣象數(shù)據(jù)，依據(jù)高速公路沿線地貌特征，以5～15 km為間距，布設(shè)氣象要素檢測儀。

    (2)交通流數(shù)據(jù)采集方法。系統(tǒng)采用自動檢測技術(shù)實(shí)時采集交通流信息，利用定點(diǎn)安裝的微波車檢器對交通流進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)交通量、車速以及占有率等交通數(shù)據(jù)的采集。此方案基本能滿足應(yīng)急處置子系統(tǒng)中對交通流狀態(tài)的判別、匝道控制等功能的交通數(shù)據(jù)的需求。而對于交通事故的異常事件檢測，系統(tǒng)采用視頻圖像識別、駕駛員呼救系統(tǒng)和各種巡邏服務(wù)等。依據(jù)遙控攝像機(jī)的監(jiān)控范圍，按2～3 km間距布設(shè)。在監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)事故或接到事故報警后，立即進(jìn)行事故定位，通過分析事故信息，作出初步判斷和確認(rèn)，生成應(yīng)急預(yù)案。以鞋山湖大橋監(jiān)控設(shè)備作為示范工程，儀器布設(shè)類型及間距見圖2。

2.2查詢分析子系統(tǒng)

    該子系統(tǒng)能夠提取數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)存儲在數(shù)據(jù)庫中的氣象、交通數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時查詢分析，其包括5個部分：①綜合分析管理，對查詢范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)曲線圖、累計圖和柱狀圖等直觀顯示，自動分析數(shù)據(jù)變化趨勢；②數(shù)據(jù)整合與關(guān)聯(lián)對交通數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)顯示和趨勢分析，以圖表形式展現(xiàn)；③各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計，能實(shí)現(xiàn)在任意時間區(qū)間統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如每月統(tǒng)計、每天統(tǒng)計、小時統(tǒng)計、5 min統(tǒng)計、1 min統(tǒng)計、10 s統(tǒng)計；④動態(tài)綜合信息查詢，能實(shí)現(xiàn)對動態(tài)接入的交通數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和管理部門的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時查詢；⑤基本信息查詢，查詢交通、氣象視頻檢測器的布點(diǎn)位置、檢測時間間隔等參數(shù)。氣象信息查詢界面可實(shí)時查看氣象信息。交通信息查詢界面，通過微波檢測器得到的流量、車速、占有率等交通數(shù)據(jù)，并以累計圖、曲線圖、柱狀圖等直觀顯示，利于分析與預(yù)測。并且氣象信息可與交通信息關(guān)聯(lián)顯示，分析其變化趨勢與相關(guān)性。

2.3路況風(fēng)險預(yù)警子系統(tǒng)

    通過實(shí)時氣象與交通數(shù)據(jù)接人，結(jié)合實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史存儲的數(shù)據(jù)，對路況進(jìn)行監(jiān)測和分析，判定是否為惡劣天氣，對惡劣天氣進(jìn)行識別，識別結(jié)果為“道路起霧”或“道路結(jié)冰”，流程見圖3。該子系統(tǒng)基于故障樹法，開展不利天氣條件下高速公路交通風(fēng)險源辨識及其致災(zāi)機(jī)理分析，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建高速公路交通風(fēng)險評估指標(biāo)體系（分4類：惡劣天氣及等級、道路線形條件、交通條件、交通安全設(shè)施情況），運(yùn)用灰色聚類等理論方法，建立惡劣天氣條件下高速公路交通安全風(fēng)險評估模型，并最終制定了劃分風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)，以此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行跳屏預(yù)警。預(yù)警等級分為3級，預(yù)警內(nèi)容有：交通阻塞告警、交通飽和告警、路面潮濕告警、能見度超低告警等，該子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)及時分析評判高速公路氣象、交通狀況，查詢路況預(yù)警的發(fā)生時間和地點(diǎn)信息等功能，為高速公路安全管理提供了評判依據(jù)與分析依據(jù)。

2.4信息發(fā)布子系統(tǒng)

    信息發(fā)布主要功能包括將惡劣天氣的類別、嚴(yán)重程度、風(fēng)險等級、預(yù)案、交通管理和控制方案發(fā)布至可變情報板(VMS)；控制霧燈和可變輪廓標(biāo)的啟亮和變化；為消防、交管、醫(yī)療急救等部門提供處理指令；利用交通廣播、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)短信等大眾媒體向社會實(shí)時提供更廣泛的路況信息。在執(zhí)行信息發(fā)布之前，發(fā)送給管理者，管理者經(jīng)過視頻確認(rèn)后，通過點(diǎn)擊“確定發(fā)布”按鈕，確認(rèn)執(zhí)行發(fā)布；或通過點(diǎn)擊“系統(tǒng)誤報，返回”選項，拒絕發(fā)布。通過信息發(fā)布系統(tǒng)，為駕車出行者提供實(shí)時路況，提高道路交通安全。通過監(jiān)控系統(tǒng)對高速公路的氣象與交通情況數(shù)據(jù)采集，查詢分析系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的圖形化、直觀化，路況風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)對達(dá)到風(fēng)險等級的惡劣天氣與交通狀況進(jìn)行預(yù)警，再由信息發(fā)布系統(tǒng)通過可變信息板(VMS)將預(yù)警信息發(fā)布至駕駛員。

3  系統(tǒng)驗證實(shí)例

    為驗證系統(tǒng)方案的可靠性，采用自動氣象檢測站，搭建了高速公路路況監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置系統(tǒng)。通過運(yùn)行該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對高速公路惡劣天氣、交通情況的實(shí)時監(jiān)測，其查詢分析子系統(tǒng)能夠從存儲數(shù)據(jù)庫中實(shí)時調(diào)用監(jiān)測數(shù)據(jù)并分析，發(fā)送至路況預(yù)警子系統(tǒng)，再由路況預(yù)警子系統(tǒng)依據(jù)風(fēng)險評估等級，對達(dá)到風(fēng)險等級的惡劣天氣與交通狀況進(jìn)行預(yù)警，最后通過工作管理人員利用應(yīng)急處理子系統(tǒng)制定應(yīng)急處置方案，并由交通情報板、交通廣播等媒介發(fā)送給駕駛員，達(dá)到監(jiān)測預(yù)警并應(yīng)急處置的目的。實(shí)踐結(jié)果表明，高速公路監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處置系統(tǒng)能實(shí)時、快速準(zhǔn)確地采集惡劣天氣信息并自動預(yù)警，發(fā)布應(yīng)急處置方法，有效地提高了高速公路天氣災(zāi)害應(yīng)對能力與安全系數(shù)。

4結(jié)語

    本系統(tǒng)在借鑒國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，突破了常規(guī)的高速公路管理系統(tǒng)的約束，綜合解決了各項交通氣象安全問題，是一套行之有效的霧天條件下高速公路監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急處理系統(tǒng)。系統(tǒng)從安全性、實(shí)時性、主動安全的角度出發(fā)，有效地解決了突發(fā)性大霧信息的實(shí)時、準(zhǔn)確檢測及預(yù)報，交通安全風(fēng)險等級劃分預(yù)警、快速生成交通控制誘導(dǎo)方案等問題，從而預(yù)防事故，降低損失。本系統(tǒng)現(xiàn)已在江西九繞高速公路試運(yùn)行，效果證實(shí)：高速公路管理人員能及時掌握霧天路況，及時地調(diào)整不利天氣下的交通流狀態(tài)，縮短了應(yīng)急反應(yīng)時間，提高了高速公路惡劣天氣行車的安全。