高速公路智能雾灯诱导系统研究

李铭顺

（中铁建昆仑路桥建设有限公司，四川 成都 610200）

高速公路行车安全关系到每一位行车司机的人身安全，公路引导系统的设置极大程度上保证了行车安全。在我国高速公路上采用的交通诱导设施主要为标志、标线、警示灯等传统非智能设施。诸如交通标志等非智能交通诱导设施需要在天气状况良好、车辆灯光照明设备良好等条件下方能发挥较好的诱导效果，但仍然不能满足在发生大雾、团雾路段的交通诱导要求。

文章着眼于解决高速公路雨雪大雾环境下的行车诱导问题，探讨一种保证雾区环境下的安全行车诱导设施，直接通过控制安装在道路两侧的诱导雾灯了解前方道路轮廓和车辆间距、改善雾区路段的行车环境、辅助引导车辆通行以及提升雾天高速公路通行能力，避免由于大雾导致车辆碰撞、追尾、封路等事件发生，提高了高速公路的通行效率。

1 能见度与行车速度的关系

低能见度下，高速公路上的行车安全将得不到保证，且往往容易诱发安全事故。公安部针对风、雨、雾、冰、雪等不利条件下高速公路行车速度有过专门规定，其中《高速公路交通管理办法》中对大雾环境基于能见度的管控措施规定如表1所示。

表1 雾天高速公路安全控制措施

张巍汉等[1]对近100km高速公路雾区道路进行观测，针对不同车型提出了能见度-速度关系模型：

小车型：

大车型：

式中：v为车速，km/h；S为大气能见度（S≤200m），m。

前后车之间的速度差与能见度、制动加速度和反应时间的关系表示如下：

式中：Δv为安全允许速度差，km/h；v1为前导车速度，km/h；v2为后随车速度，km/h；C为驾驶员反应时间与车辆制动生效时间之和，s；a为后随车加速度，m/s2；S为大气能见度，m；M为前后车速度一致时车辆间的安全距离，m。

表2 雾天能见度对应车型速度表

通过以上研究成果，可以更加直观地表明在高速公路上行驶能见度对车辆速度的影响，若没有有效的诱导设施将极有可能造成交通事故。

2 高速公路雾区智能诱导系统简介

高速公路雾区智能诱导系统通过能见度检测仪采集高速公路范围能见度，然后将采集数据传输送至中心系统设备，再根据中心系统设置的能见度指数的范围值，分析并发出相应的指令。可通过光缆传输至现场的信号无线发射器发出指令，每盏雾灯通过接受无线信号指令的控制器从而控制雾灯的工作状态，使智能雾灯诱导系统产生公路行车的引导作用[2]。雾区智能诱导系统示意图如图1所示。

3 智能雾灯系统的特点、控制方式及结构组成

3.1 智能雾灯系统的特点

（1）智能雾灯系统设备采用220V供电，以确保设备供电稳定。（2）雾灯诱导系统采用无线控制方式，可使雾灯同时工作或同时熄灭，且控制方法简单可靠，能实现高精度的同步闪烁或熄灭。（3）在雾区道路交通应用中采用自动环境亮度差控制技术，通过自动识别环境亮度控制发光器件的亮度，可始终使雾灯的发光器件亮度与环境亮度保持基本恒定，并以最大限度提高雾灯诱导中发光体的可视性与可识别性。另外，它还能确保雾区在低能见度环境下，仍然保持较高的行车安全性。（4）在高速公路外场设备中，采用结构分级，分段控制的方式，采用这种方式，外场设备全部相同，现场安

图1 雾区智能诱导系统示意图

装和调试简单方便，不需要专业的人员，只需要将设备固定在现场即可，这有利于增减诱导雾灯的数量。

3.2 智能雾灯系统的控制方式

（1）雾灯诱导是一种集散分布式设施，既有集中控制系统的特征，又有分布式控制系统的特征，方便维护和控制。

（2）集中控制模式：雾灯诱导系统的末端设备全部通过分段控制中心，经有线网络和监控中心计算机相连接，可以在监控中心集中控制雾灯工作。

（3）分布式控制模式：雾灯诱导通过多个分段控制中心来控制全系统的所有装置，各个分段中心均可独立工作，不需要依赖总中心即可实现某一段公路的雾灯诱导功能，在物理上是分布式系统。

（4）控制方式。控制方式1：由上位机发送的控制指令控制常亮、常灭、闪烁等。控制方式2：能见度高于300m或没有给出能见度控制阈值时在星历时间日落点亮，日出关闭；或者在能见度低于1km且环境照度低于3500lux，自动点亮，该自动点亮是指分段控中心发出点亮指令。

（5）红灯防追尾模式调节：尾迹长度档位值可根据现场要求自行调节变化，长度分别对应3组、4组、5组、6组等。例如：当选择尾迹长度档位4组时，屏幕显示尾迹长度档位值为“4”，此时车辆后方雾灯红灯尾迹长度由默认的3组转变为4组长度（即车辆后方固定有4组亮红灯状态的雾灯）。

3.3 高速公路智能雾灯诱导系统组成结构

智能物等系统包含系统控制平台、能见度检测仪、现场控制主机、雾灯设施。诱导雾灯是一种路侧设备，安装在护栏立柱、桥梁护栏或独立设置的立柱上，内置发光体模块、电源变换模块、车辆检测模块、无线接收模块、控制模块。发光体模块是由高亮度低功耗发光二极管组成，安装在雾灯的前面。电源变换模块是将220V交流电，转换成12V稳定可靠低压直流电，该模块安装在雾灯箱体内。车辆检测模块是当有车通过时检测车辆输出一个控制信号的模块，控制信号是用来开启红灯闪烁或常亮的，属于红外车检模块。无线接收模块是用来接收雾灯主机发来的控制雾灯的开启、关闭和黄灯或红灯闪烁信号的模块。控制模块是执行控制雾灯的开启、关闭和黄灯或红灯闪烁的模块。

4 数据传输和系统控制的实现方式

智能雾灯诱导分段控制主机通过以太网连接监控中心，使监控中心可以通过该端口与分段控制中心通信，从而实现控制诱导雾灯的工作。雾灯诱导分段控制中心也可以通过一个已经预留的串口端口接入光纤传输系统当中和监控中心进行数据通信。可向上位控制集成系统提供功能性的软件控制接口通信协议，由集成系统在上位控制软件上实现人机界面及控制条件设置。

上位控制模式：通过雾灯控制软件平台来实现主动防雾，包含半自动控制方式和手动控制方式，控制界面、操作界面均在上位控制端，此时数据预处理器可以实时采集数据控制雾灯。

人工手动控制模式：在现场使用人工手动控制主机的方式起动或者关闭外场设备，用于现场控制的无线手动控制器安装在主机内，并在智能主动引导灯覆盖区内使用，该控制器具有最高权限，允许用户在现场管理防雾系统的各种工作状态。

在资源上预留系统今后进一步开发的软件接口及现有硬件基础上的内部资源访问接口。在需要增加功能时可以实现直接升级。雾区智能诱导软件控制系统如图2所示。

图2 雾区智能诱导软件控制系统

5 结束语

高速公路智能雾灯诱导系统为通过多组诱导装置和一个控制集中器组成的一个系统，配合气象检测仪及时获得动态数据信息，可实现自动切换工作模式，能做好相应的交通出行诱导工作，让驾驶员在低能见度天气提前发现前方车辆，防止发生追尾事故。通过对智能雾灯系统的分析，利用该系统能有效解决高速公路行车在尘埃弥漫雾、大雾、大雨、大雪的环境条件下的安全问题。该系统使用现有技术条件，无需改装车辆，既节约了使用成本，又方便了人民群众出行，也增加了高速公路的社会效益，因而该系统具有广阔的应用前景。