国省道与地方道路平交路口智能预警系统的应用研究

文/刘玉龙

1 前言

据《2019年广州市国民经济和社会发展统计公报》数据统计，2019年广州市发生道路交通事故538起，死 亡299 人，受伤411 人，直接经济损 失175.23 万元。从广州市公安交警部门获悉，事故高发路段以国省 道为主，106 国道、105 国道、355 省道、118 省道、114省道、119 省道、256 省道等国省道位列广州市死亡交通事故多发的前十条道路。涉摩托车事故超5 成，并且这些事故的发生凌晨1～2 时、早上6～8 时、夜间19～23 时这3 个时段，事故造成的死亡人数较多。农村地区是事故发生的主要地区，国省道与地方道路平交路口众多，有些地方道路当初建设时技术标准低，受地形限制，路面坡度过陡，视距不满足要求，各类交通事故时有发生，村民出行存在安全隐患。另外，大多数的平交路口达不到设立红绿信号灯的标准，如何破解难题成为国省道养护安全管理工作的一大挑战。而通过平交路口智能预警系统的普遍应用，可提高国省道公路建设水平，有效减少事故发生，为复杂的道路环境提供多元化的智能解决方案[1]。

2 系统概况

平交路口智能预警系统是一套适用于多种交通场景的智能系统，主要包括前端的交通动态信息采集部分、中间的数据传输部分和中心的数据处理及预警信息发布部分。通过在路口设置可视化雷达车检器，自动检测主干道和支路上车辆通行情况和路边行人等待区状态、人行横道线上行人或非机动车的穿越行为。当可视化雷达车检器检测到有车辆或行人即将通过路口时，触发边缘计算智能终端工作机制，自动控制警示单元（广播播放警示语、带状照明提醒、频闪灯高频提醒、LED 发光警示屏和道钉）发出预警信息，提醒车辆或行人注意减速避让或停车等待，安全通过路口。另外，通过视频检测和雷达测速联动等智能交通功能，可以生成路口交通流量热力图，实现对弯道和平交路口、复杂路口的视频和雷达复合监测预警。

3 系统总体设计和工作模式

本系统采用“硬件采集设备+中心平台软件+预警信息发布设备”的管理模式，信息采集部分实时对平交路口各行驶方向的人车速度和距离进行检测，检测到各方向的人车信息后传输给主控机，主控机处理后传输给LED 屏幕和照明、广播、发光标志屏和频闪灯等预警信息发布设备，主动发布警示信息。前端采集系统采用可视化雷达车检器，可实现视频、雷达双检测，通过算法分析就可以对该段面不少于4 个车道进行交通信息采集。主要采集信息包括：车速、车流量、车型分类、平均速度等，既解决了视频技术在恶劣天气下测量不准的问题，又解决了雷达技术无法看到视频图像的问题，此方案不受天气、光线、气候变化的影响。可视化雷达检测器能够同时进行交通流量和平均速度统计等扩展功能，一套系统，多种用途，既可以实现预警功能，又可以实现交通流量检测功能和视频监控功能。

此外，后端信息发布系统采用户外LED 显示技术，主动进行警示，并可以伴有广播、照明、频闪灯提示；全天候自动检测和主动发布警示信息，其中的距离是主线上离路口近的那辆车辆距离，并随着离路口越来越近而实时变化。车辆距离平交路口划分为120m、80m、40m 三个区域，越近则闪动频次越高，以提醒支路上准备通过路口的车辆和行人注意安全。

3.1 设备布局

车辆检测单元安装在主路上下游（2 套），检测主路及支路上机动车通行状况；行人检测警示单元安装在支路（2 套），检测主路斑马线和支线上行人通行状况，提供LED 文字及语音播报警示信息；主动发光标志屏安装在主路上（2 套），支路人车通过时提供警示信息；LED 警示屏安装在主路和支路上（各2 套），主路和支线人车通过时提供警示信息；智能道钉安装在主线斑马线两端（50cm 间距），夜间行人过主路时自动点亮闪烁，勾勒出行人过街轨迹。

该系统通过对行人、驾驶者视觉、听觉上的感知，达到警示效果。当智能传感器检测到行人、车辆存在后，通过核心设备边缘计算智能终端，以支路设备为中心，与主路设备联网协同，触发数字广播、LED 警示屏、红蓝频闪灯、智慧照明，警示行人、车辆，降低事故盲点区域的安全风险。

3.2 工作模式

3.2.1 LED 屏警示。当检测有车辆或行人驶近平交路口时，警示显示屏自动在主路显示红色的“行人过街，减速避让”提示，在支线显示红色的“左侧、右侧或双向来车，注意避让”。环境照度检测，根据环境照度的变化自动调整预警显示屏的亮度，避免产生眩光现象；在对向无车辆通行的情况下，LED 警示显示屏显示安全宣传信息，该信息为绿色；同时，根据需要控制大屏显示不同的提示信息，比如“雨天路滑，小心驾驶、遵章守纪，注意安全”等[2]。

3.2.2 LED 频闪灯联动警示。当有车辆或行人驶近平交路口时，爆闪灯会进行递进加速快闪模式；当没有车辆触发时，爆闪灯呈慢闪状态。

3.2.3 语音播报功能。当对向来车时，语音会播报警示声音“小心车辆，注意安全”。

3.2.4 车辆测速功能。可检测当前实时车速，车辆行驶超过设定车速时会变成红色数字，并播报语音及时提醒驾驶人员减速。

3.2.5 人行斑马线照明和道钉。行人过斑马线夜晚自动开启横向道路照明，道钉自动发光警示车辆斑马线位置和道路宽度。

3.2.6 通讯传输单元。两点之间远通讯距离可达500m，超过500m 需要增加中继。

3.3 场景应用

平交路口智能预警系统可适用于多种道路应用场景，包括普通平交路口（支线流量较少的平交路口、视线较为开阔的平交路口）、高危平交路口（支线流量较多的平交路口、存在视觉盲点的平交路口）、急弯会车路段（急弯会车的路段、存在视觉盲点的路段），根据不同应用场景提供预警系统配置软硬件设备方案，同时亦可根据用户实际需求提供多种合作模式以及云平台系统定制服务，包括云端系统平台、手机APP平台。

3.4 系统优势

为打造道路交通安全解决方案与服务，服务道路交通安全，平交路口智能诱导预警系统具有以下四大特性优势：

3.4.1 采用可视化雷达交通动态信息采集系统，实现平交路口上盲区交通流、交通事件以及道路状态等各种信息的采集。

3.4.2 与LED 警示屏联动，主动显示预警信息，提示行人和车辆，实现双向预警。

3.4.3 安装可视化雷达交通动态信息采集系统后，不但可以采集车辆速度、流量等交通动态信息进行有效预警；同时，还可以采集视频并存储，进行事前干预和事后追溯。

3.4.4 在车流量较小的平交路口，此方案可替代交通信号控制系统，节省了开支，在提高路口通行效率的同时，又保障了平交路口的安全。一套系统，多种用途。

3.5 系统不足

3.5.1 预警系统主要通过发布预警信息提醒平交路口各方向行人和车辆注意潜在风险，提供预防信息，其主要还在于人的主观意识控制，是否执行接收到的预警信息，不具备强制和违规处置措施。因此，我们需要加强社会宣传力度，营造遵守交通规则的习惯，同时还需要联合交警部门增加违规处罚制约措施。

3.5.2 单个路口预警系统相较交通信号灯建设成本虽然低了很多，但是造价仍然偏高，且不具备防冲撞功能。如若损坏，养护成本也不低，因此需要不断研究以降低设备的建设成本，使用新的技术和设备使得预警系统能真正普及推广应用。

4 结语

我国国省道和地方道路错综复杂，安全管控压力巨大。平交路口智能预警系统利用人工智能、机器视觉技术自动识别行人、非机动车过路行为，检测甄别过往车辆的车速对行人的威胁，自动双向预警，在提醒驾驶员降速避让行人时，同步提醒行人过路注意观察高速驶来的车辆，从而有效避免发生交通事故。此举措为推行智慧交通的建设，提高国省道公路建设管理水平，实现以人为本、平安出行，避免发生重大交通事故，给人们的生命财产和生产生活起到重要保障作用，同时也为复杂的道路环境提供了多元化的智能解决方案。

事实证明，不断提高交通规范化、智能化管理能够更好地保障地区经济的健康发展。相比交通信号灯建设成本高、需电网供电、影响交通通行效率等因素，平交路口智能预警系统具备使用灵活、因地制宜、提前感知，主动预警等优点，有效提高了平交路口的安全性，减少平交路口的交通冲突，在消除各种交通安全隐患的同时，也提高了平交路口的通行能力，为建设智慧交通增加了一把利器。