论文部分内容阅读
摘 要：本文主要根据我国目前干线公路与支路交叉口的现状，开发了干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统，并经实际应用取得较好的应用效果。
关键词：公路;交叉口;智能预警
0 前言
公路交通运输是国民经济的基础性、先导性、战略性产业和重要服务性行业，百年交通巨变，改写了神州大地的时空格局，为经济发展，改善民生铺就通途大道。截止到2020年，我国公路建设总里程达501.25万公里，其中高速公路14.96万公里，国道里程36.61万公里，省道里程37.48万公里;全国农村公路（含县道、乡道、村道）里程为420.05万公里，其中县道里程58.03万公里，乡道里程119.82万公里，村道里程242.20万公里。我国公路已从“瓶颈制约”到“初步缓解”，再到“基本适应经济社会发展需求”，我国正由交通大国加快迈向交通强国，交通事业驶入高质量发展快车道。
近年来，国家大力重视智慧公路建设，相继出台了一系列政策文件。例如：2018年交通运输部发布了《关于加快推进新一代国家交通控制网络智慧公路试点的通知》，该通知重点包括基础设施数字化、路网监测预警、车路协同、准全天候通行等;而后又出台了相关文件，并在全国10余个省份开展智慧公路建设试点工作。路网监测预警是智慧公路建设的重要内容，它是保证公路快捷、畅通、车辆行人安全的重要保障。为此，我公司在多次调研的基础上开展了干线公路与支路交叉口（无信号灯）安全预警系统的研究和推广，该研究成果将对我国公路网无信号灯公路交叉口安全运行起到重要作用。
1 干线公路与支路交叉口现状
我国的干线公路主要指国道、省道主干线，支路主要指通往乡镇、农村、企业等农村公路。我国公路网的形成极大方便货物运输和人民群众出行，它为我国国民经济的发展提供了重要保障。但是，我国的普通干线公路和支路交叉口属于平面交叉，干线公路，支线公路功能、交通量不同，设计所采用的技术标准不同，因此在平面交叉口建设中呈现如下特点：
（1）我国普通干线公路一般采用1级、2级、3级公路设计，农村公路多采用3级、4级公路设计，部分路段可能采取等外公路，不同的公路交叉口设计出现多样化、简单化，不符合公路等级的处理方式。例如：在1级公路与4级公路交叉口不设转弯车道，两条道路垂直相连，形成安全隐患;
（2）普通干线公路与支路交叉口类型较多，主要有T型、Y型、十字型和X型交叉口，还有部分错位交叉口，这些交叉口多采取相交道路直接相连，交叉口道路两侧树木、房屋、田地农作物等遮挡视线，造成视距不足或通视死角;
（3）普通干线公路与支路交叉口数量较多，情况复杂，多数未设信号灯。例如：郑州至登封316快速通道全长约50 km，全路段平面交叉口有70多处，除11个路口设置红绿灯外，其余均未设置信号灯，平均不到1 km就有1处平面交叉未设置信号灯;
（4）普通干线公路与支线公路安全保障不足，除极个别重要交叉口设置红绿灯外，大多数公路交叉口安全保障水平低，减速设施、照明设施、路口警示标志等缺失，相应的安全防护设施不配套，不规范;
（5）普通干线公路和农村公路交通极为复杂，普通干线公路大型货车、轻型货车较多、重载货车较多，运行速度快，超车、疲劳驾驶现象较为严重，支线公路机动车、非机动车、摩托车和行人混行，交通秩序较为混乱，缺少合理的交通组织和安全保障措施。
上述普通干线公路和支线公路交叉口的特点，给交通管理带来了严重的挑战，特别是在夜间，极易造成交通事故的发生。据调查，河南310国道某路段与支线公路交叉口一个月内发生交通事故高达8起。因此，解决我国普通干线公路与支线公路交叉口（无线号灯）安全预警是公路交通事业高质量发展的需要，也是我国振兴农村经济，建设社会主义新型农村的迫切要求。
2 干线公路与支路交叉口安全智能预警系统组成及原理
2.1 干线公路与支路交叉口安全智能预警系统组成
普通干线公路与路线交叉口交通安全智能预警系统主要由主路电子预警标志牌和支路车辆检测预警标志牌两部分组成。
（1）主路电子预警标志牌构成主要包括：太阳能电池板、LED电子显示屏、无线信号接收标志、交叉口信息、集成电路控制板和立柱等部件;
（2）支路车辆检测预警标志牌构成主要包括：太阳能电池板、LED显示屏、雷达传感器、交叉口信息、无线信号发送标志、集成电路控制板和立柱等部件。
2.2 工作原理
交叉口安全智能预警电子标志分別安装在主路和支路路口处，支路车辆检测预警标志牌通过防碰撞雷达感应系统监测支路上来车，当雷达感应系统发现目标（机动车、非机动车）在距支路标志牌100 m处时，采集数据通过内部系统计算传输至控制主机，控制主机发布指令到LED显示屏和报警喇叭，支路检测电子标志牌显示“观察通行”，并语音喇叭播报“前方路口，观察通行”，提醒支路车辆注意观察，安全通过路口;同时支路车辆检测预警标志牌将信号通过无线传输发送至主路电子预警标志牌，主路预警标志牌LED显示屏显示“支路来车，减速慢行”，告知主路运行车辆减速行驶，预防与支路车辆发生碰撞;当支路雷达检测到车辆驶出监测区域5秒后，主路与支路标志牌LED显示屏自动关闭，主路车辆恢复正常通行。该系统可根据主路、支路交叉口的交通运行情况起到交通秩序的自动调节和控制，并可远程查看设备工作状态，后期也可与“新一代国家交通控制网和智慧公路试点”相融合。
3 干线公路与支路交叉口安全智能系统的应用
3.1 三门峡灵宝209国道干线公路与支路交叉口安全智能系统应用
国道209是我国从内蒙古呼和浩特市到广西北海一条重要的干线公路，也是一条重要的运输通道，在三门峡境内为2级公路，该路段大型货车、运输车辆较多，交通量达到了饱和状态。国道209在灵宝苹果小镇附近与进出苹果小镇的乡道相交，该乡道昼夜交通量为700多辆，并且有非机动车、拖拉机和行人经过，由于交叉口视野不好，时有交通事故发生，故安装干线公路与路线交叉口交通安全智能预警系统，确保了道路畅通和交通安全。
交通安全智能预警系统
3.2 郑州市省道S314干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统应用
郑州市省道S314干线公路为我省沿黄河走向的一条快速通道，该路段为1级公路，沿线与众多农村公路交叉（乡道、村道），由于快速公路重载货车较多，运行速度较快，特别是在夜间交叉口多次发生交通事故。因此，在该路段部分交叉路口安装了10套干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统，并取得了较好的效果。
4 结束语
经研究和实际应用得出如下结论：
（1）干线公路运行车辆能够在距交叉口150 m距离获取支路来车信息，能提前减速或采取安全保障措施，减少交通事故的发生;
（2）支线公路运行车辆能在距交叉口100 m处获取距离信息（语音、LED显示），能快速减速和观察通行;
（3）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统采用太阳能供电和LED显示等技术，体现了绿色环保的发展理念;
（4）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统采用雷达探测、人工智能识别、智能预警、远程监测等技术，是我国智慧公路建设的重要体现;
（5）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统安装方便，维修简单，能解决相交道路运行车辆在不通视情况下的信息传递，对保证运行车辆安全具有重要作用;
（6）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统主要应用于交通量不均衡的交叉路口。
参考文献：
[1]JTGB01-2014，公路工程技术标准[S].
[2]JTG D20-2017，公路路线设计规范[S].
[3]JTG D82-2009，公路交通标志标线设置规范[S].
[4]《公路安全生命防护工程实施技术指南》（试行）中华人民共和国交通运输部发布.
[5]《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》中华人民共和国交通运输部发布.
[6]基于人工智能公路安全生命防护工程关键技术研究科研报告[M].郑州弘图智能交通科技有限公司.
关键词：公路;交叉口;智能预警
0 前言
公路交通运输是国民经济的基础性、先导性、战略性产业和重要服务性行业，百年交通巨变，改写了神州大地的时空格局，为经济发展，改善民生铺就通途大道。截止到2020年，我国公路建设总里程达501.25万公里，其中高速公路14.96万公里，国道里程36.61万公里，省道里程37.48万公里;全国农村公路（含县道、乡道、村道）里程为420.05万公里，其中县道里程58.03万公里，乡道里程119.82万公里，村道里程242.20万公里。我国公路已从“瓶颈制约”到“初步缓解”，再到“基本适应经济社会发展需求”，我国正由交通大国加快迈向交通强国，交通事业驶入高质量发展快车道。
近年来，国家大力重视智慧公路建设，相继出台了一系列政策文件。例如：2018年交通运输部发布了《关于加快推进新一代国家交通控制网络智慧公路试点的通知》，该通知重点包括基础设施数字化、路网监测预警、车路协同、准全天候通行等;而后又出台了相关文件，并在全国10余个省份开展智慧公路建设试点工作。路网监测预警是智慧公路建设的重要内容，它是保证公路快捷、畅通、车辆行人安全的重要保障。为此，我公司在多次调研的基础上开展了干线公路与支路交叉口（无信号灯）安全预警系统的研究和推广，该研究成果将对我国公路网无信号灯公路交叉口安全运行起到重要作用。
1 干线公路与支路交叉口现状
我国的干线公路主要指国道、省道主干线，支路主要指通往乡镇、农村、企业等农村公路。我国公路网的形成极大方便货物运输和人民群众出行，它为我国国民经济的发展提供了重要保障。但是，我国的普通干线公路和支路交叉口属于平面交叉，干线公路，支线公路功能、交通量不同，设计所采用的技术标准不同，因此在平面交叉口建设中呈现如下特点：
（1）我国普通干线公路一般采用1级、2级、3级公路设计，农村公路多采用3级、4级公路设计，部分路段可能采取等外公路，不同的公路交叉口设计出现多样化、简单化，不符合公路等级的处理方式。例如：在1级公路与4级公路交叉口不设转弯车道，两条道路垂直相连，形成安全隐患;
（2）普通干线公路与支路交叉口类型较多，主要有T型、Y型、十字型和X型交叉口，还有部分错位交叉口，这些交叉口多采取相交道路直接相连，交叉口道路两侧树木、房屋、田地农作物等遮挡视线，造成视距不足或通视死角;
（3）普通干线公路与支路交叉口数量较多，情况复杂，多数未设信号灯。例如：郑州至登封316快速通道全长约50 km，全路段平面交叉口有70多处，除11个路口设置红绿灯外，其余均未设置信号灯，平均不到1 km就有1处平面交叉未设置信号灯;
（4）普通干线公路与支线公路安全保障不足，除极个别重要交叉口设置红绿灯外，大多数公路交叉口安全保障水平低，减速设施、照明设施、路口警示标志等缺失，相应的安全防护设施不配套，不规范;
（5）普通干线公路和农村公路交通极为复杂，普通干线公路大型货车、轻型货车较多、重载货车较多，运行速度快，超车、疲劳驾驶现象较为严重，支线公路机动车、非机动车、摩托车和行人混行，交通秩序较为混乱，缺少合理的交通组织和安全保障措施。
上述普通干线公路和支线公路交叉口的特点，给交通管理带来了严重的挑战，特别是在夜间，极易造成交通事故的发生。据调查，河南310国道某路段与支线公路交叉口一个月内发生交通事故高达8起。因此，解决我国普通干线公路与支线公路交叉口（无线号灯）安全预警是公路交通事业高质量发展的需要，也是我国振兴农村经济，建设社会主义新型农村的迫切要求。
2 干线公路与支路交叉口安全智能预警系统组成及原理
2.1 干线公路与支路交叉口安全智能预警系统组成
普通干线公路与路线交叉口交通安全智能预警系统主要由主路电子预警标志牌和支路车辆检测预警标志牌两部分组成。
（1）主路电子预警标志牌构成主要包括：太阳能电池板、LED电子显示屏、无线信号接收标志、交叉口信息、集成电路控制板和立柱等部件;
（2）支路车辆检测预警标志牌构成主要包括：太阳能电池板、LED显示屏、雷达传感器、交叉口信息、无线信号发送标志、集成电路控制板和立柱等部件。
2.2 工作原理
交叉口安全智能预警电子标志分別安装在主路和支路路口处，支路车辆检测预警标志牌通过防碰撞雷达感应系统监测支路上来车，当雷达感应系统发现目标（机动车、非机动车）在距支路标志牌100 m处时，采集数据通过内部系统计算传输至控制主机，控制主机发布指令到LED显示屏和报警喇叭，支路检测电子标志牌显示“观察通行”，并语音喇叭播报“前方路口，观察通行”，提醒支路车辆注意观察，安全通过路口;同时支路车辆检测预警标志牌将信号通过无线传输发送至主路电子预警标志牌，主路预警标志牌LED显示屏显示“支路来车，减速慢行”，告知主路运行车辆减速行驶，预防与支路车辆发生碰撞;当支路雷达检测到车辆驶出监测区域5秒后，主路与支路标志牌LED显示屏自动关闭，主路车辆恢复正常通行。该系统可根据主路、支路交叉口的交通运行情况起到交通秩序的自动调节和控制，并可远程查看设备工作状态，后期也可与“新一代国家交通控制网和智慧公路试点”相融合。
3 干线公路与支路交叉口安全智能系统的应用
3.1 三门峡灵宝209国道干线公路与支路交叉口安全智能系统应用
国道209是我国从内蒙古呼和浩特市到广西北海一条重要的干线公路，也是一条重要的运输通道，在三门峡境内为2级公路，该路段大型货车、运输车辆较多，交通量达到了饱和状态。国道209在灵宝苹果小镇附近与进出苹果小镇的乡道相交，该乡道昼夜交通量为700多辆，并且有非机动车、拖拉机和行人经过，由于交叉口视野不好，时有交通事故发生，故安装干线公路与路线交叉口交通安全智能预警系统，确保了道路畅通和交通安全。
交通安全智能预警系统
3.2 郑州市省道S314干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统应用
郑州市省道S314干线公路为我省沿黄河走向的一条快速通道，该路段为1级公路，沿线与众多农村公路交叉（乡道、村道），由于快速公路重载货车较多，运行速度较快，特别是在夜间交叉口多次发生交通事故。因此，在该路段部分交叉路口安装了10套干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统，并取得了较好的效果。
4 结束语
经研究和实际应用得出如下结论：
（1）干线公路运行车辆能够在距交叉口150 m距离获取支路来车信息，能提前减速或采取安全保障措施，减少交通事故的发生;
（2）支线公路运行车辆能在距交叉口100 m处获取距离信息（语音、LED显示），能快速减速和观察通行;
（3）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统采用太阳能供电和LED显示等技术，体现了绿色环保的发展理念;
（4）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统采用雷达探测、人工智能识别、智能预警、远程监测等技术，是我国智慧公路建设的重要体现;
（5）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统安装方便，维修简单，能解决相交道路运行车辆在不通视情况下的信息传递，对保证运行车辆安全具有重要作用;
（6）干线公路与支线公路交叉口安全智能预警系统主要应用于交通量不均衡的交叉路口。
参考文献：
[1]JTGB01-2014，公路工程技术标准[S].
[2]JTG D20-2017，公路路线设计规范[S].
[3]JTG D82-2009，公路交通标志标线设置规范[S].
[4]《公路安全生命防护工程实施技术指南》（试行）中华人民共和国交通运输部发布.
[5]《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》中华人民共和国交通运输部发布.
[6]基于人工智能公路安全生命防护工程关键技术研究科研报告[M].郑州弘图智能交通科技有限公司.