山区公路连续长大下坡路段是交通事故频发的区域，设置避险车道是提升长大下坡路段行车安全的有效工程措施。当前我国避险车道建设管理体系不够完善，导致建设了部分不规范的避险车道，容易引发避险车道内的交通事故。在日常管养中，路政部门有时无法实时巡查，导致避险车道上有失控车辆无法及时被发现、救援，容易诱发二次事故。因此，针对现有避险车道的建管现状与公路安全需求之间的矛盾，有必要研发具备实时查询、实时反馈功能的避险车道监控预警系统。论文以贵州省交通运输厅科技项目“避险车道远程信息化管控系统研发与示范应用”（合同编号2019-122-010）为依托，在大量查阅国内外避险车道相关文献的基础上，结合我国山区普通国省干线公路避险车道应用现状的调研成果，研究“避险车道监控预警系统”合理化设计方法。
　　论文从避险车道的安全管控需求出发，以实现事件及时感知、事故实时反馈、车辆提前预警功能为目标，设计“避险车道监控预警系统”的基本框架和功能结构。系统的设计关键在于实现避险车道状态的精准感知；因此，在对比分析车辆探测技术成本、适用性等关键要素的基础上，选用红外对射探测器作为核心感知设备。以提高系统感知功能的普适性和容错率为目标，设计探测器布设方式和异常事件判别指标：基于动力学理论，建立避险车道失控车辆动力学模型，获取减速度计算公式，并确定最大风险下的关键车型；分析货车阻断单对探测器的运动过程，推导探测器的布设间距范围；综合关键车型和探测器布设方式，明确车辆阻隔时间，进而设定判别指标。为保障系统在应用中稳定、安全，提出探测器布设优化方法，建立不可修复系统的马尔可夫模型，分析系统的可靠性和安全性指标，基于MATLAB平台输出可靠度和安全度函数，决定系统最优布设方案。最后通过实际案例设计及示范应用，验证避险车道监控预警系统设计方法的可行性。
　　通过上述研究，论文构建了一种基于红外对射探测技术的避险车道监控预警系统，具备准确识别异常事件、高效应对突发状况、迅速传递事故信息的功能，并提出了系统探测器最优布设方案以及判别指标设计方法。论文研究成果“避险车道监控预警系统”应用于贵州S313公路长下坡路段K27+300处的避险车道内，系统在示范应用期间运行状况良好，发现了失控货车辆冲入避险车道事件十余起，有效提升了避险车道的管控效率，缩短了车辆救援的时间，增强了避险车道的安全性。实践证明论文提出的避险车道监控预警系统设计方法具备现实可行性。