高速公路隧道入口交通安全预警系统的研究与开发

高速公路隧道入口交通安全预警系统的研究与开发
作者：吕尚炜郭定鹏李波韩坤杨毅
来源：《科教导刊·电子版》2015年第15期
摘要本文涉及隧道入口预警技术领域，通过对高速公路隧道入口的现状分析后，研究设计并提出了一种高速公路隧道入口白天安全性提示装置及提示方法。

主要针对行车进入隧道过程中，如果在设定范围内存在静止或低速行驶的车辆，则计划使用一套完整的智能系统实现多种措施的及时响应，通过隧道外面的显示屏对即将进入隧道的车辆进行提示，促使其降低车速或者停车避让，防止碰撞事故的发生。

关键词隧道交通事故安全预警单片机
1高速公路隧道入口处的现状及背景技术
隧道作为高等级公路的特殊路段，当车辆在白天驶入隧道的过程中，由于隧道内外的光线强度差异大，会出现一系列的视觉问题。

驾驶员驾驶车辆从一个亮度很大的视场突然进入一个暗视场中，视觉的暗适应时间一般需要5～10分钟，完全适应则需要30分钟，特别是在刚开始的数十秒内，驾驶员几乎不能视认视场中的有关障碍物，这对隧道入口区的行车安全影响很大。

驾车人看不清路面上的交通情况，极易发生交通事故。

虽然国家针对解决上述问题制定了相关法规，例如《公路隧道通风照明设计规范》，但是由于不能考虑到不同的环境因素以及天气状况带来的影响，不能对隧道内外的光强值进行准确的判断和分析，因此隧道照明系统在使用中缺乏准确性和精确性，并且隧道监控系统缺乏专门的设计规范，导致其不完善、可靠性低，系统经常处于半失效状态。

有些隧道控制系统的自动控制功能丧失，系统经常处于远程手动状态。

为此，我们就高速公路隧道安全避险系统做以下研究，计划使用一套完整的智能系统实现多种措施的及时响应，使用LED 显示屏或液晶显示屏直接把隧道内的道路情况展示给隧道口的车辆，以最大限度减少此类隧道事故的发生。

2采用的技术思路及方案模型
如图1 和图2 所示，该高速公路隧道入口白天安全性提示装置包括：依次电连接的红外测速仪2、单片机1 和显示屏3 ;其中，单片机1 安装在隧道入口处的隧道右侧洞壁上，显示屏3
安装在进入隧道车道右侧路肩上，并且其安装方向朝向进入隧道的车道;红外测速仪2 固定安装在隧道入口处的隧道右侧洞壁上，并且其在路面上的投影点位于进入隧道的车道中央。

图1
图2
信息采集：利用无线信号接收器对隧道进出口以及内部车辆行驶信号进行采集。

信息处理：利用单片机对采集的信号进行处理，整体对隧道口内的安全情况进行实时监控与分析。

信息传送：将采用无线通讯技术的方法可以实时的将危险信息发送到隧道口，显示于LED显示屏或液晶显示屏。

算法内容：
S1：设汽车行驶速度为x，与隧道口的距离为y。

S2：红外线测速仪采集装置采集隧道入口内、外200米范围的隧道车道上车辆行驶信号，并将采集到的信号传输至单片机。

S3：单片机对采集到的信号进行分析。

分析过程如下：信号接收装置传给单片机的信号为车辆行驶的车速及与隧道口的距离x1、y1。

当y=0时，对车速x进行时间的积分，便可得到汽车驶入隧道内的距离，设为Y。

S4：对单片机接收到的下一帧信号，执行步骤S3，得到信号接收装置接收到即将进入隧道的车辆的车速以及与隧道口的距离为x2、y2;则进入隧道车辆的纵向相对速度X=x2-x1，以及两车的相对距离？y1=Y+y2。

S5：在单片机中，判断进入隧道车辆的纵向相对速度X是否低于速度阈值，如果低于该速度阈值，则单片机控制显示屏显示提示信息。

3此安全预警系统的前景展望
预防公路隧道交通事故是一项系统工程，涉及到许多领域和学科，如道路工程、隧道工程、汽车工程、人体工程、物理学、社会学、法学、行为学、心理学等等。

公路隧道安全预警系统研究目的旨在预防一些有先兆的交通事故的发生，在交通事故发生之前有针对性地采取有效的方法和措施。

造成公路隧道交通事故的原因无非就是人、车、路、环境和管理，因此要改善隧道交通安全的现状就要从软件和硬件两方面入手，采取相应的措施来降低交通事故发生的
概率。

对于经济水平发达的东部地区，在兼顾软件的同时可以更多（下转第188页）（上接第185页）地采取硬件措施来改善交通安全现状;对于欠发达的西部地区由于在硬件措施上缺乏实力来改进，这就要更多地依靠软件措施来改善隧道交通的安全水平。

公路隧道交通安全是一项关系国计民生任重而道远的工作。

要改善我国公路隧道交通安全，还需进一步完善管理体制，同时尽快出台隧道交通安全策略，强化配套措施，完善安全保障机制，加强全民交通安全教育，使“安全第一”的理念深入人心。

随着我国各种体制的逐步完善，随着我国经济的高速发展，相信在不久的将来我国公路及公路隧道交通安全状况将得到根本性的改善。

这一高速公路隧道入口白天安全性提示装置的安装将大大减少高速路隧道入口处交通事故的发生几率。

而且此装置造价低廉，适合规模化推广，并具有智能化、自动化和可靠性高的优点。

建立了完整的高速公路隧道行车安全监控装置，将计算机技术、无线通讯技术、电子技术、车辆技术等多种技术综合研究以实现功能，将智能化技术融入汽车，符合现代汽车技术发展需求。

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