高速公路二次交通事故预警系统设计与实现

高速公路二次交通事故预警系统设计与实现

华得志

辽宁工程技术大学 土木工程学院，辽宁 阜新 12300

摘要：为防止高速公路中二次事故发生，以道路本身为研究点，提出二次交通事故预防理念，设计一套高速公路二次交通事故预警系统，通过该系统实现二次交通事故预警自动化、及时化，减少高速公路中二次事故发生率。

关键词：高速公路、二次事故、智能预警

1.研究背景

截至2020年底交通部统计数据，全国公路通车总里程达519.81万公里，其中高速公路通车里程16.10万公里。随着道路交通的发展，交通事故数量在逐年上升，其中高速公路事故发生数量占比大；另外据公安部统计信息，2019年中国车祸发生次数为200114次，车祸死亡人数为52388人，同比下降18.3%；万车死亡人数1.8人，其中二次事故发生率约占20%^[1]。

二次事故发生原因主要有：后方来车未能及时发现前方事故，导致发现时躲避不及时，发生二次事故；另外发生初次事故时未能及时救援也会导致二次事故，通常情况下，交警等管理部门根据现场严重程度调配路政、医疗资源，导致事故处理时间延长，从而增加了二次事故的风险^[2]。本文针对高速公路二次交通事故的预防工作，通过对二次交通事故发生的原因探究，提出警示提示灯为核心的高速公路智能预警系统，从而减少二次交通事故的发生率。

2.设计原理

高速公路二次事故预警系统高速预警提示系统一共分为两大子系统，第一套系统为高速预警提示系统，主要功能为接收信号，发出警报，第二套系统为高速智能提示系统，通过单片机将雷达定位测速系统、提示灯相连接，同时以太阳能电池板提供能源，通过将太阳能转化为电能实现系统内部能源的自给自足。在发生交通事故时，第二套系统信息反馈的敏捷性保障预备系统将一次事故路况信息反应给后方司机。另外两个预警灯之间的信息传递通过路灯内部的信号接收器，该设计避免了在预警提示灯安装过程中大面积损坏路面，同时减少了经济消耗。

图1 高速公路二次交通事故预警系统组成

3.系统架构

3.1高速智能提示系统

高速智能预警系统主要配套有交通事故显示装置、信号传输装置。交通事故显示装置可以接受监测装置发出的警报信号并实时显示，主要包括显示装置和信号接收装置。通过将雷达检测仪与交通网路连接，将事发地点直接传输到交通管理部门的显示屏中，帮助交通部门及时采取相应解决措施，以避免二次建通事故的发生。信号传输装置离地高度6米，方向可根据实际情况进行调整。

另外该装置与雷达检测装置配套安装，DSP芯片可以实现数字信号处理，并负责两个系统之间的信息传递，与信号接收器协调工作^[3]。其中：信号发送装置内装有锁相环和遥控振荡器（VCO）用于产生发射射频载波信号。同时采用定向天线，将信号定向传送到后方路灯。信号接收装置采用二次变频超外差方式，从天线接收的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大。接收范围为450-550米。

3.2高速智能提示系统

高速智能提示系统主要配套有高速提示灯以及雷达检测装置。高速提示灯采用无线电信号传输方式和脉冲宽度调制控制技术，当发生交通事故的时候，事故现场临近的两个提示灯会直接亮起红灯，沿行车方向反向连续两个提示灯开始工作，四个灯中离事故现场最近的两个提示灯亮红灯，后方相邻一个提示灯的闪烁频率为2Hz，最后一个提示灯的闪烁频率为1Hz。为后方车辆提供至少400米的缓冲距离^[4]。因需要大量安装，所以采用简单的设计理念，即以递变的闪烁形式提示驾驶人员，从而降低制造成本，达到廉价、高效的效果。

超声波探测装置的设置可以定向采集提示灯后方15-250米范围内的道路信息，当检测到发生交通事故时以及出现时速低于60km/h运动物体时，通过信息传输装置发送到交通事故显示装置上，同时将信号传输到单片机，启动提示灯，提示周边车辆，防止发生意外碰撞事故，实现自动预警和报警工作^[5]。

图2预警灯及安装效果图

4.系统功能

整个系统实现的功能为当因为天气能见度不足，道路湿滑等原因发生交通事故或者某路段发生其他特殊情况，需要后方司机减速慢行时，雷达检测装置会检测到静止或慢速行驶车辆，并且将信息由信号传输装置分别传递到高速智能预警系统和高速智能提示系统。可以通过此系统及时通知交通管理部门和后方驾驶人员，让其提前做出相应的解决措施，有效防止次生交通事故的发生。

5.创新点分析

（1）系统有足够的提示范围：道路同侧两个相邻的提示灯的间距是200米，事故发生时，道路同侧共会亮起四个提示灯，给司机留出至少四百米的反应距离。

（2）反馈及时：当雷达测速仪检测到路面上有时速小于60km/h的车辆或者其他物体时，会立即触发警报，亮起提示灯。信息接收装置同时也作为本系统的安全保障。

（3）雷达测速仪采用双向安置，监测半径约为103米，在事故高发路段采用连续安放方式，大大提高交通的安全性。

6.应用前景

当今时代智慧交通和以人为本是各个国家乃至国际交通发展的总趋势。发展智慧交通现阶段交通发展和创新设计的主题。高速公路作为国家的主要交通道路，高速公路的安全性备受关注。高速公路二次事故预警系统在投入高速公路应用之后将大幅度的降低二次交通事故发生的概率，保障人身安全。通过雷达装置的反馈，实时传递信息，提供实时的道路交通观测，协助交通管理。通过网络联通公路上的驾驶人员提醒实时的周边可能会造成交通意外的信息，保障驾驶人员在行驶过程中的注意力集中和思路清醒。通过高速公路上防护栏安装的提示灯的灯光闪烁频率来提醒前方道路的大致情况，简洁易懂，可以大面积的普及和适用于交通道路。尤其是在特殊天气环境下，面临雨雪雾等恶劣极端天气，通过灯光闪烁的频率以及识别度最高的红色灯光来协助驾驶人员更加安全顺利驾驶，弥补驾驶人员在突发情况发生时，不了解前方路况信息，难以看到清晰全面的路况时所遇到的问题。

参考文献

[1]林谋有,刘国满,盛敬,严绍洋.高速公路二次交通事故预警指标研究[J].公路与汽运,2015(06):53-56.

[2]王俊栋,广晓平.高速公路二次事故成因及预防研究[J].青海交通科技,2020,32(06):47-50+55.

[3]曾宇. 基于车联网的高速公路安全预警系统设计[D].长安大学,2017.

[4]侯力杨. 高速公路交通流控制及二次事故预警技术研究[D].吉林大学,2017.

[5]杨松.基于多普勒的公路隧道交通事件与二次事故预警系统研究[J].中国交通信息化,2016(09):131-134.DOI:10.13439/j.cnki.itsc.2016.09.019.