通過公路行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)的建設(shè)，可有效增強(qiáng)公路沿線交通氣象環(huán)境的精確感知能力，提升特殊路段和特殊天氣條件下的在途車輛安全保障水平，有效降低和預(yù)防一次事故、避免二次事故的發(fā)生，提高道路通行效率，保障駕乘人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全。其可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)如下：
(1)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的能見度、雨、雪等行車環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制路側(cè)智能誘導(dǎo)裝置，以不同的亮度、顏色、閃爍頻率等組合進(jìn)行針對(duì)性行車引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)雨雪霧霾等復(fù)雜氣象環(huán)境下的高速公路自適應(yīng)安全誘導(dǎo)。
(2)在夜間系統(tǒng)控制智能誘導(dǎo)裝置采用適合的亮度和工作同步閃爍頻率，提示道路線形，改善行車舒適性；同時(shí)，增加對(duì)駕駛員和司乘心理的有益刺激，預(yù)防駕駛疲勞，提高行車安全性；
(3)為高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門提供更豐富的實(shí)時(shí)道路交通與環(huán)境信息，在保證行車安全的前提下，減少道路封閉時(shí)間及次數(shù)，綜合減少20%（根據(jù)因能見度過低導(dǎo)致封站的情況下），增強(qiáng)高速公路的全天候通行保障能力。
(4)公路行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)獲取的大量數(shù)據(jù)以及提供的各種安全管控能力，將進(jìn)一步豐富和提升運(yùn)營(yíng)管理單位現(xiàn)有監(jiān)控平臺(tái)的管控效能，促進(jìn)智慧高速公路發(fā)展。
因此，通過公路行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)的建設(shè)，可以從設(shè)計(jì)目標(biāo)上滿足行車安全保障、特殊路段通行能力增強(qiáng)的需求。
另外，隨著技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)應(yīng)用發(fā)展，2016年交通運(yùn)輸部發(fā)布了《霧天公路行車安全誘導(dǎo)裝置》（JTT 1032）交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，極大的促進(jìn)了公路霧區(qū)行車安全智能誘導(dǎo)及防撞預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱：行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)）的發(fā)展。2018年交通運(yùn)輸部、應(yīng)急管理部、公安部三部門聯(lián)合發(fā)布了交辦運(yùn)【2018】74號(hào)文件《道路運(yùn)輸安全生產(chǎn)工作計(jì)劃（2018-2020年）的通知》明確提出“積極做好主動(dòng)智能防控技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)提升決策支持水平，加大交通應(yīng)急科技應(yīng)用推廣智能引導(dǎo)系統(tǒng)?！苯煌ㄖ鞴懿块T早已經(jīng)在上層政策頒布、標(biāo)準(zhǔn)制定方面為有效系統(tǒng)的廣泛使用展開了鋪墊，各地交通管理部門、運(yùn)營(yíng)管理單位也早已經(jīng)在團(tuán)霧多發(fā)路段、特殊路段（如彎道、互通立交、上下坡等）引進(jìn)了該系統(tǒng)，系統(tǒng)到目前已成功在全國(guó)各省開花落地，成功服務(wù)公路運(yùn)營(yíng)6年以上，因此系統(tǒng)已經(jīng)成熟進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用，不存在重大潛在隱患，成熟可靠。
公路行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)主要由交通氣象環(huán)境感知設(shè)備、行車安全智能誘導(dǎo)裝置（霧燈）、現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備（數(shù)據(jù)預(yù)處理器）三大核心設(shè)備組成；根據(jù)需求，可以選擇配置監(jiān)控?cái)z像機(jī)、交通廣播、可變情報(bào)板、交通流檢測(cè)器等配套監(jiān)控設(shè)施與設(shè)備。
（1）行車安全智能誘導(dǎo)裝置
誘導(dǎo)裝置是系統(tǒng)的主體設(shè)備，安裝在高速公路中央分隔帶及路側(cè)，可主動(dòng)發(fā)出紅黃兩種可控光色，誘導(dǎo)車輛安全行駛。根據(jù)不同控制條件，黃燈與紅燈的開啟、關(guān)閉、常亮、同步閃爍等狀態(tài)會(huì)隨之變化，用于強(qiáng)化道路輪廓、警示追尾風(fēng)險(xiǎn)，誘導(dǎo)車輛安全行駛。該裝置由外部殼體、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、發(fā)光顯示組件、通信模塊、同步閃爍模塊、車輛檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)接口與控制模塊、電源模塊等構(gòu)成。
（2）現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備
該設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備，是數(shù)據(jù)匯聚、計(jì)算分析、操作控制、通信管理的“大腦”?？蓪?duì)采集到的現(xiàn)場(chǎng)各類氣象和交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，根據(jù)預(yù)設(shè)引導(dǎo)分級(jí)策略，控制現(xiàn)場(chǎng)智能誘導(dǎo)裝置工作模式的切換（自動(dòng)控制）；可將系統(tǒng)的工作狀態(tài)、能見度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆破脚_(tái)/監(jiān)控中心，讓云平臺(tái)/遠(yuǎn)程監(jiān)控中心了解到現(xiàn)場(chǎng)智能誘導(dǎo)裝置的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)；云平臺(tái)/遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可以通過網(wǎng)絡(luò)下達(dá)控制指令到現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備，再由該設(shè)備具體執(zhí)行上位指令（人工控制）。
交通氣象環(huán)境感知設(shè)備主要利用能見度傳感器等交通氣象傳感器，將實(shí)時(shí)采集到的所在點(diǎn)位交通氣象信息傳輸至現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備，由主機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，通過無線上傳至管理中心，采取對(duì)現(xiàn)場(chǎng)誘導(dǎo)裝置的針對(duì)性控制策略。
行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下主要功能：
(1)行車安全智能誘導(dǎo)功能
行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)能見度、天氣現(xiàn)象（雨雪等）、現(xiàn)場(chǎng)交通事件等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或交通事故與施工作業(yè)管控需求，可啟動(dòng)道路輪廓強(qiáng)化、行車主動(dòng)誘導(dǎo)、防追尾警示、事故施工保障等多重工作模式，滿足不同天氣與交通狀況下的交通安全引導(dǎo)與事故預(yù)防需求。除個(gè)別人工干預(yù)情形外，系統(tǒng)完全處于智能化自主運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)天氣與交通環(huán)境條件，采用適合的工作模式，啟動(dòng)最優(yōu)的系統(tǒng)工作參數(shù)。需要指出的是，系統(tǒng)并非一直處于特定模式的工作狀況，通常白天無道路交通高影響天氣時(shí)，系統(tǒng)處于關(guān)閉模式，設(shè)備處于低功耗待機(jī)狀態(tài)。
道路輪廓強(qiáng)化功能：道路兩側(cè)的智能誘導(dǎo)裝置呈黃燈常亮狀態(tài)。
行車主動(dòng)誘導(dǎo)功能：道路兩側(cè)智能誘導(dǎo)裝置黃燈呈同步閃爍狀態(tài)。
防止追尾警示功能：無車輛經(jīng)過時(shí)，道路兩側(cè)智能誘導(dǎo)裝置呈黃燈常亮狀態(tài)；當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，車輛后方（上游）特定范圍內(nèi)的黃燈轉(zhuǎn)換成紅燈，形成一條隨車輛前行的紅色尾跡燈帶，在標(biāo)準(zhǔn)中稱為紅色警示區(qū)間，用于動(dòng)態(tài)交通環(huán)境下提示后方車輛其前方的交通狀況。
事故施工保障功能：根據(jù)任一點(diǎn)的交通事故或施工作業(yè)位置，可人工手動(dòng)開啟特定范圍內(nèi)的智能誘導(dǎo)裝置，使其處于黃燈或紅燈同步閃爍狀況，為交通事故發(fā)生點(diǎn)和施工作業(yè)區(qū)提供交通安全保障。
道路輪廓強(qiáng)化功能：當(dāng)能見度大于 600 米，且環(huán)境照度比較低或夜間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將黃色誘導(dǎo)燈常亮開啟，道路兩側(cè)黃色誘導(dǎo)燈常亮，通過高反差的燈光標(biāo)示道路輪廓。紅色警示燈一直關(guān)閉。
圖1 道路輪廓強(qiáng)化功能
行車主動(dòng)誘導(dǎo)功能：能見度大于 300 米，小于 600 米時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入誘導(dǎo)模式，自動(dòng)開啟黃色誘導(dǎo)燈并按照特定頻率同步閃爍，從而使用動(dòng)態(tài)燈光提醒駕駛員小心駕駛，標(biāo)示道路線形，引導(dǎo)車輛前行，紅色警示燈一直關(guān)閉
圖2 行車主動(dòng)誘導(dǎo)功能
防止追尾警示功能：能見度小于 300 米時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入防追尾警示模式，無車輛經(jīng)過時(shí)，黃色誘導(dǎo)燈同步閃爍；當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，在車后一段距離的黃色誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)換成紅色警示燈，車輛駛過一定時(shí)間后（由車距控制策略確定），再由紅燈切換為黃燈（紅色警示區(qū)間會(huì)隨著車輛向前移動(dòng)），從而在車輛后形成一段尾跡燈，警示后車避免駛?cè)胛槽E區(qū)域，保持合理車距，以防止追尾等嚴(yán)重交通事故的發(fā)生。
圖3 防止追尾警示功能
事故施工保障功能：該功能是一種人工觸發(fā)工作模式，當(dāng)發(fā)生交通事故或進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，監(jiān)控中心的管理人員根據(jù)事故或施工事件的具體位置、影響程度及影響范圍等因素，來綜合分析確定事件上游進(jìn)行的范圍及其匹配的發(fā)光亮度、閃爍頻率等工作參數(shù)，并進(jìn)行人工開啟。因此，系統(tǒng)需要具備任意位置、任意數(shù)量行車安全智能誘導(dǎo)裝置的單獨(dú)控制能力。
圖4 事故施工保障功能
行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)基本控制邏輯圖1給出了不同能見度條件下時(shí)的系統(tǒng)基本控制策略，在能見度較好的情況且在夜間低環(huán)境照度下，開啟行車主動(dòng)誘導(dǎo)功能（視情況也可以采取道路輪廓強(qiáng)化模式），當(dāng)能見度進(jìn)一步降低到特定閾值后，不論環(huán)境照度條件，系統(tǒng)都將開發(fā)行車主動(dòng)誘導(dǎo)功能，隨著能見度條件的進(jìn)一步降低，系統(tǒng)將自動(dòng)切換至防止追尾警示模式，該模式下，無車輛通過時(shí)仍采用行車主動(dòng)誘導(dǎo)工作模式。需要指出的是：不同環(huán)境條件下，系統(tǒng)工作的具體參數(shù)如發(fā)光亮度、閃爍頻率等會(huì)有所差異，即便是處于相同工作模式下，為取得良好的誘導(dǎo)、警示、預(yù)警作用，系統(tǒng)需要自動(dòng)的調(diào)整工作模式與工作參數(shù)；另外，系統(tǒng)啟動(dòng)不同工作模式及參數(shù)的環(huán)境條件閾值可以通過平臺(tái)軟件進(jìn)行調(diào)整，本圖給出的僅是一種典型的且可行的配置方案。行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)基本控制邏輯圖2給出是除行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)基本控制邏輯圖1外其他情況下的控制系統(tǒng)策略，控制策略主要是針對(duì)除霧天以外的其他交通高影響天氣以及自動(dòng)星歷控制情形。
交通事件上報(bào)預(yù)警功能：在護(hù)欄板內(nèi)側(cè)凹槽內(nèi)安裝交通事件檢測(cè)器，對(duì)稱安裝，通過有線連接至誘導(dǎo)裝置，采用紅外對(duì)射探測(cè)技術(shù)，對(duì)車道內(nèi)截面的交通信息進(jìn)行感知收集并傳輸給誘導(dǎo)裝置，通過數(shù)據(jù)計(jì)算與分析獲取該截面的交通狀況上傳與監(jiān)控中心。并自動(dòng)聯(lián)動(dòng)誘導(dǎo)裝置及揚(yáng)聲器自動(dòng)開啟，同時(shí)可與外場(chǎng)LED可變信息屏聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)發(fā)布控制指令。實(shí)現(xiàn)了聲光預(yù)警、監(jiān)控救援一體化。
圖5 行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)基本控制邏輯圖1
圖6 行車安全智能誘導(dǎo)系統(tǒng)基本控制邏輯圖2
(2)傳感器接入功能
現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備（數(shù)據(jù)預(yù)處理器）具備強(qiáng)大的外部傳感器接入、數(shù)據(jù)采集分析處理與控制功能。視具體傳感器與監(jiān)控設(shè)備配置情況，現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備可在其設(shè)置位置就近接入各類交通氣象傳感器、交流檢測(cè)器、視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等。
(3)通信功能
智能誘導(dǎo)裝置之間采用433Mhz或附近頻段無線通信技術(shù)，且具有容錯(cuò)能力和抗損毀功能，當(dāng)連續(xù)100米范圍內(nèi)有智能誘導(dǎo)裝置損毀時(shí)，不影響其它智能誘導(dǎo)裝置的控制和使用。
現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與就近接入的傳感器直接可根據(jù)需要采用RS485、RJ45、CABBUS等有線通信方式。
現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與行車智能誘導(dǎo)裝置之間采用LORA無線通信技術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)控制主機(jī)設(shè)備與監(jiān)控中心（遠(yuǎn)端上位機(jī)）之間采用GPRS/4G無線通訊或光纖有線通信。當(dāng)采用無線通訊時(shí)，數(shù)據(jù)可直接接入云管理平臺(tái)，用戶可通過任意上網(wǎng)終端設(shè)備或APP進(jìn)行系統(tǒng)的訪問與控制。