道路限高设施智能化优化研究

周倩

（上海电科智能系统股份有限公司）

1 背景

近年来我国道路安全标准不断提升，但交通设施安全保障能力相对薄弱，交通安全始终是交通行业发展研究的核心。

超高不仅会严重增加城区的交通压力，还会损伤道路设施，以及沿路附属设施，限高事故频发，现有的道路限高设施在一定程度上存在着不足，需要结合智能化道路基础设施建设，包括端感知、网连接等道路智能设施，高精地图定位等技术，针对现有限高设施进行优化研究。

2 国内外研究现状

通过查阅资料，国外对于车辆限高设施的研究主要是以从软件和硬件方面对车辆的高度能够进行快速测量[1-2]，大致是依据对光电的利用进行测距的原理。当行驶车辆超过限制高度的时候，超高检测器就会迅速发出报警信号。

3 限高安全影响因素分析

3.1 道路标志设置不足

3.1.1 距离设置

我国大多数的限高指示标志直径都在30mm左右，但是数字却很小也不够明显，很多警告标志都是设立在距离限高设施50m～100m的地方，这样的距离对于驾驶员反应判断而言是非常吃力的。

3.1.2 辅助提醒设施

我国限高杆附近是没有闪烁的信号灯进行辅助提醒的[4]，尤其是在大雨大雾大雪的恶劣天气，驾驶员很难清楚分辨到限高的标志。

3.2 限高门架功能单一

①一般为“门”字型的钢构造构件，构造刚度大，一旦受到粉碎后，受撞击脱落的构件会造成过往车辆和行人的伤亡。

②限高门架功能过于单一，只有硬性限高的作用，不能结合其他交通设施发挥作用，诸如VMS 信息提示屏、交通指路牌、车道指示灯。

4 改善限高设计研究

4.1 车路协同自动规避

以北斗卫星定位为基础，利用UWB、Wi-Fi、5G、路侧感知辅助定位等技术为拓展，车辆加装车载单元，增加对行车环境和车辆运行状态的感知，实现高时效局部地图与车载地图融合，结合RSU 智能路侧单元，在云端汇集智能网联车辆、静态高精地图、道路路侧设施、动态交通信息等数据，实现车—路—云之间的信息交互，驾驶车辆根据平台指令可以诱导路径[3]，提前规划路线，有效规避不符合自身的限高设施和路段（见图1）。

图1 车路协同自动规避

另外，倘若附近道路限高门架发生事故，保持系统数据联网，随时监测限高情况，利用车辆识别系统，摄像机可以对车辆行驶过程进行抓拍，自动截取车牌大小的图片，识别出车牌号码，数据自动上传到云端，与车辆信息管理系统结合使用。同时，平台将相关情况发送给所有车辆，相关车辆还可以及时绕开事故场地，避免不必要的伤亡。

4.2 道路设施智能化研究

4.2.1 感知设备智能化检测

由一系列路侧感知监测设备与处理设备构成，实现对交通环境和车辆状态的实时感知监测。

1）激光超高检测

在道路或者高架桥、立交桥等匝道入口一定距离处，可以设置车辆高度检测装置[4]，对过往行驶的车辆高度进行具体的测量，激光发射机首先发出激光束传给接收机，而当有超过限制高度车辆行驶通过时，激光束就会被阻断，接收机无法接收到激光束，就会发出报警信号（见图2）。

图2 超高车辆经过检测装置

2）传感器设置

除了激光超高检测之外，还有一种检测高度的设备是光电式传感器。

传感器的固定需要安装架，安装架可以设置成可调节的结构，便于结合实际情况做调整。光电式传感器成本相对较低，针对限高的路段，可以安装两排传感器，每排各有三个传感器，其中任意一个传感器检测到有物体的时候，结合限高报警设施，对驾驶员施以声光及显示屏画面的提醒（见图3）。

图3 传感器设置

3）地面车辆感应

限高门架附近地段环境复杂，在地面部分配置地面感应系统，与激光超高检测系统相匹配，两者共同组合成一套立体检测系统。当车辆通过埋置线圈的地面时，车辆会引起环形线圈内回路电感应量的改变，与此同时，检测器就可以凭借这一变化检测到是否有车辆通过该路段。

本设备安装在限高架前方位置的距离，主要由制动距离以及反应距离（驾驶员）决定，其中安全系数取1.5，可以适当增加距离。

a.制动距离

其中V为路段汽车行驶最高时速，km/h。

b.反应距离

c.安装距离

4.2.2 基础设施智能化预警

1）声光示警装置

交通标志的视认性优化是路侧基础设施建设的重要部分，对超过规定高度的车辆予以声光警告可以有效辅助提醒，可以选择在限高设施两侧安装闪烁信号灯[5]，并且通过语音提醒的方式。为有效避免噪音污染，也可使用光敏电阻控制蜂鸣器。

2）悬挂式警示杆设置

在限高路段前方提前设置悬挂式警示杆[6]，同时起到保护主限高杆的作用。一旦车辆行驶到限制规定路段的时候，吊板受到行驶车辆的撞击，从而触动报警灯和警报器，出现闪烁和发出声音。

①警示限高杆设置于主限高杆前方不远处，两根线杆则是设置在公路主限高杆之前的道路两侧。

②在线杆所限定高度处上方安装横杆，多个吊板通过铁链吊挂在横杆之上，铁链的长度在50cm～80cm较适宜，每个吊板都要采用2根铁链进行吊挂，每个吊板的长度在50cm左右，吊板的高度为车辆限制的高度，吊板上配备有报警灯、警报器（见图4）。

图4 悬挂式警示杆

4.3 限高门架结构形式

4.3.1 可升降式限高

从限高门架的结构来说，可以采用可升降式限高门架[7]，由三个部分组成，分别为主机、信号输入、信号输出。

主机也是控制中心，远程进行控制，信息输入设备识别出车辆类型，予以放行。信息输出设备则应用于升降横杆，同时当有车辆撞击限高杆的时候，信息输入设备也会将撞击信号传递给后台的控制系统，便于及时处理事故。

4.3.2 可溃式限高

可溃式限高门架被破坏后不会造成整体结构的破坏，门架会在一定角度进行转动，维修安装只需要复位横杆或者更换横杆即可，不必维修更换整体的部分，而且，横杆和竖杆不是刚性连接的结构，横杆受到冲击时能够安全断开。

5 结语

目前来说，限高门架带来的安全威胁是可以直观感受到的，结合车路协同自动规避和路侧设施智能化的研究，我们要不断进行限高设施优化设计，在保证驾驶人员的生命安全的基础上更有效地进行限高。