成志鵬

摘 要：在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平顯著提高的今天，機(jī)動車數(shù)量不斷攀升。據(jù)公安部統(tǒng)計，截至2022年，全國機(jī)動車保有量達(dá)4.17億輛，其中汽車3.19億輛；機(jī)動車駕駛?cè)?.02億人，其中汽車駕駛?cè)?.64億人[1]。隨著機(jī)動車保有量持續(xù)增加，道路交通安全任務(wù)日益繁重，交通安全形勢也愈加嚴(yán)峻，外場監(jiān)控技術(shù)日益成為緩解交通安全管理部門壓力、保證道路交通安全暢通的重要組成部分。同時，隨著信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、車聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展成熟，交通安全領(lǐng)域的外場監(jiān)控技術(shù)也不斷推陳創(chuàng)新。本文將對交通安全領(lǐng)域應(yīng)用的外場監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行梳理和分析，通過分析結(jié)論探討了當(dāng)前外場監(jiān)控技術(shù)在公路交通安全方面的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：公路；機(jī)動車；交通安全；監(jiān)控；應(yīng)用策略

1視頻采集設(shè)施

視頻監(jiān)控是人們碰到外場監(jiān)控技術(shù)時最常被提及的手段。該技術(shù)經(jīng)過國內(nèi)外公路運營效果和經(jīng)驗總結(jié)，能夠?qū)崟r和直觀的把公路現(xiàn)場的情況再現(xiàn)；讓沒有親臨現(xiàn)場的監(jiān)控運管人員在遠(yuǎn)端的監(jiān)控室或監(jiān)控大廳內(nèi)快速獲取現(xiàn)場交通運行情況、天氣狀況、交通事故以及車輛違規(guī)行駛的視頻圖像，從而快速制定相關(guān)的信息提示、交通疏導(dǎo)和應(yīng)急救援等方案。正因為視頻監(jiān)控監(jiān)視效果較好，視頻采集設(shè)施（攝像機(jī)）在公路現(xiàn)場的設(shè)置往往是公路運管單位的關(guān)注點。

目前在公路交通行業(yè)內(nèi)，通常采用以下幾種監(jiān)控攝像機(jī)進(jìn)行視頻圖像采集：

高清球型遙控攝像機(jī)：該攝像機(jī)在球型防護(hù)罩內(nèi)將高清攝像頭、云臺裝置、解碼器等設(shè)備集成化處理。市面上高清球型遙控攝像機(jī)一般可達(dá)到星光級的效果，即在攝像機(jī)沒有外接任何輔助光源時仍能獲取較為清晰的現(xiàn)場視頻。該類型攝像機(jī)應(yīng)用較廣，適合于多種環(huán)境下的視頻采集。

槍型遙控攝像機(jī)：槍型遙控攝像機(jī)防護(hù)罩較小，雖然沒有將云臺等設(shè)備集成于防護(hù)罩內(nèi)，但其設(shè)備纜線不裸露。其采集的視頻圖像抖動量較少，云臺靈敏度高，具備安裝便捷等優(yōu)點，同樣在公路行業(yè)應(yīng)用較多。

固定式槍型攝像機(jī)：固定式槍型攝像機(jī)與槍型遙控攝像機(jī)的區(qū)別在于有無云臺。其鏡頭焦距選擇范圍廣，可配置 10～300mm 鏡頭，無云臺，不可控制轉(zhuǎn)動，但受風(fēng)等影響圖像抖動較小。

全景攝像機(jī)：傳統(tǒng)攝像機(jī)因其鏡頭視角受限，如需對場景進(jìn)行全景觀察，只能通過多個攝像機(jī)組合觀察或者利用云臺控制攝像頭遍歷觀察，這兩種方案在經(jīng)濟(jì)性和實用性上均不理想。全景攝像機(jī)針對于場景全景觀察應(yīng)用而出現(xiàn)，其具備視角廣，監(jiān)控?zé)o死角等特點，廣泛應(yīng)用于場區(qū)監(jiān)控（如公路的服務(wù)區(qū)、停車區(qū)和收費廣場等）以及互通區(qū)監(jiān)控。

2交通量調(diào)查設(shè)施

在公路上部署交通量調(diào)查設(shè)施，實時的采集公路的車流量、車輛行駛速度、車輛分布密度和車輛軸載情況等信息，在公路規(guī)劃、建設(shè)、運營、養(yǎng)護(hù)和民眾出行等方面具有重要的意義。

交通量調(diào)查設(shè)施按照其檢測數(shù)據(jù)種類和精度劃分為一類交通量調(diào)查站和二類交通量調(diào)查站。一類交通量調(diào)查站檢測數(shù)據(jù)包括車流量數(shù)據(jù)、車輛行駛速度數(shù)據(jù)、車型數(shù)據(jù)（九類）和車輛占有率數(shù)據(jù)等，需滿足交通部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。一類交通量調(diào)查站在道路規(guī)劃、建設(shè)和控制等方面為運管部門提供了豐富和可靠的數(shù)據(jù)信息；二類交通量調(diào)查站則主要采集車流量數(shù)據(jù)、車輛平均行駛速度數(shù)據(jù)、車型數(shù)據(jù)（僅對大車小車進(jìn)行判別）和車輛占有率數(shù)據(jù)等，可根據(jù)道路的交通管控需求配備。

交通量調(diào)查站采用的技術(shù)形式包括線圈型、視頻型、微波型、超聲波型、激光型以及組合型。

3氣象監(jiān)測設(shè)施

公路的氣象條件是行駛條件的重要組成部分，實時的獲取氣象信息并針對性的進(jìn)行交通疏導(dǎo)是公路運營的重要工作之一。在氣象條件復(fù)雜的路段重點設(shè)置氣象監(jiān)測設(shè)施，能夠?qū)崟r的采集氣象情況和預(yù)警災(zāi)害天氣，降低由于惡劣天氣產(chǎn)生的交通事故風(fēng)險。

氣象監(jiān)測設(shè)施主要分為兩類：局地站和普通站。

局地站代表的是較短路段、特殊地形地物處或橋梁結(jié)構(gòu)物的特定交通天氣狀況，如低能見度大霧頻發(fā)路段、易結(jié)冰橋梁、易發(fā)生水淹水毀路段等。普通站代表的是較大范圍或較長路段的一般天氣狀況。

局地站與普通站在選址與傳感器配置方面存在較大的差異。局地站配置的氣象要素觀測項目主要針對局地惡劣天氣頻發(fā)且嚴(yán)重影響交通的氣象條件。普通站盡可能選取在相對開闊無遮擋的地方，配置的氣象要素觀測項目相對較全。針對上述特點，公路系統(tǒng)一般情采用局地站進(jìn)行氣象監(jiān)測。

此外，運管人員也可以通過設(shè)置在道路沿線的視頻采集設(shè)施對氣象信息進(jìn)行直觀的觀測，比如道路沿線的霧、雨、雪、冰、風(fēng)沙等情況。

同時，運營人員還應(yīng)緊密保持與道路當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)氣象部門的之間聯(lián)系，同地方氣象臺搭建氣象信息共享的平臺，時刻關(guān)注項目所在地的天氣預(yù)報，對各方面的現(xiàn)有資源充分利用。

4自動事件檢測

公路交通發(fā)生異常事件后，往往會造成偶發(fā)性交通擁堵，從而導(dǎo)致公路通行能力下降。當(dāng)工作人員沒有迅速發(fā)現(xiàn)和有效處理異常事件時，公路通行能力可能進(jìn)一步下降，嚴(yán)重時會大面積的引起附近道路擁堵，從而產(chǎn)生交通癱瘓。因此，如何及時發(fā)現(xiàn)公路交通的異常事件，是緩解交通擁堵的重點。

平時公路運營時，僅通過人工熱線、視頻采集等非自動的方法來發(fā)現(xiàn)異常事件將引起不少的資源浪費，同時不全面也不及時，造成一定的安全隱患。

自動事件檢測基于AID算法對傳感器（視頻、紅外線、雷達(dá)等）實時采集的各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動發(fā)現(xiàn)交通異常事件，向工作人員及時的發(fā)出警報信息。

交通自動事件檢測可根據(jù)運營需求配置相關(guān)事件檢測功能，一般可以實現(xiàn)以下功能：

1.交通參數(shù)估計功能：自動對交通流量、車輛平均行駛速度、車道占有率和車輛排隊長度等數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。

2.擁堵檢測功能：自動對監(jiān)控路段不同程度的擁堵現(xiàn)象進(jìn)行檢測，并實時記錄、預(yù)警。

3.突然停車檢測功能：自動檢測監(jiān)控路段車輛突然停車的行為，并實時記錄、預(yù)警。

4.逆行檢測功能：自動對事件檢測路段的機(jī)動車逆行的行為進(jìn)行檢測，并實時記錄、預(yù)警。

5.物體遺灑檢測功能：自動對事件檢測路段出現(xiàn)的可疑遺灑物體，并實時記錄、預(yù)警。

6.行人穿越檢測功能：自動檢測監(jiān)控路段行人非法穿越道路的行為，并實時記錄、預(yù)警。

5可變信息發(fā)布

為提高公路服務(wù)質(zhì)量、實時和精確的向司乘人員發(fā)布前方路況、天氣和提醒駕駛等信息，傳統(tǒng)固定信息發(fā)布的標(biāo)志、標(biāo)牌等已無法滿足需求。在公路沿線的合適位置設(shè)置可變信息標(biāo)志，能夠讓司乘人員及時掌握前方路段的道路情況及其他交通信息，從而選取最合適的行車路線，在整體上提高整個路網(wǎng)的通行能力和安全性。

可變信息標(biāo)志根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式主要分為門架式、懸臂式和立柱式。門架式將可變情報板設(shè)置在行車道的上方，通常向在主線行駛的車輛發(fā)布?xì)夂驉毫印⑹鹿?、阻塞、道路維護(hù)等特殊情況信息，達(dá)到調(diào)節(jié)和疏導(dǎo)車流、減緩擁堵狀況以及降低事故概率的效果。懸臂式和立柱式一般在路側(cè)設(shè)置可變情報板，可以進(jìn)行文字或者圖案的顯示，主要用于向司乘人員提供車輛限速信息或其他路段信息。由于門架式情報板和懸臂式情報板的屏體位于道路正上方，在道路沿線的視覺效果上優(yōu)于立柱式可變情報板，而在服務(wù)區(qū)停車區(qū)場區(qū)則可考慮立柱式可變情報板。

6智慧化設(shè)施

隨著電子信息等行業(yè)技術(shù)的推陳出新，云計算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、智能駕駛等新興技術(shù)和公路運營管理新需求進(jìn)行緊密結(jié)合。目前，公路運營管理的發(fā)展趨勢是從人工經(jīng)驗決策向智能數(shù)據(jù)分析決策轉(zhuǎn)化；被動發(fā)現(xiàn)管理向主動提前防控轉(zhuǎn)化；事后分析溯源向事前預(yù)警轉(zhuǎn)化。在運用了智慧化設(shè)施情況下的公路運營管理將減少交通安全事故，提高公路運行效率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)服務(wù)質(zhì)量。

當(dāng)前公路交通領(lǐng)域涌現(xiàn)了一系列的智慧化外場設(shè)施，如匝道合流預(yù)警系統(tǒng)、無人機(jī)、車路協(xié)同等。

匝道合流預(yù)警系統(tǒng)：在匝道合流處對誘導(dǎo)燈、車檢器以及控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合應(yīng)用，向駛離匝道區(qū)域的司乘人員進(jìn)行視覺上的誘導(dǎo)、同時給后方或正在行駛車輛起預(yù)警作用（用黃燈閃爍或常亮來提醒），從而有助于行駛車輛對匝道附近的路口進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷，降低交通事故發(fā)生的機(jī)率。

無人機(jī)：無人機(jī)作為人工智能重要載具，具備高空視野廣、監(jiān)控范圍大、視角靈活多變的特點[2]。當(dāng)前無人機(jī)在高速公路、鐵路、大型工業(yè)與民用建筑等大場景使用較多。無人機(jī)在公路建設(shè)、管理運營和養(yǎng)護(hù)期間采用無人機(jī)代替日常巡邏車輛和人員比較合適。

車路協(xié)同：車路協(xié)同是采用先進(jìn)的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互，并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理，充分實現(xiàn)人車路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)[3]。

7應(yīng)用策略

一般公路的組成部分為路基路面、橋梁、隧道以及交通工程設(shè)施等。其中，隧道和跨江跨海特大橋因為其不同于常規(guī)道路，事故風(fēng)險性更大，應(yīng)用策略也不盡相同，于是，本文按照常規(guī)道路、隧道和跨江跨海特大橋分類進(jìn)行外場監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用策略的描述：

7.1常規(guī)道路

視頻采集方面，高速公路建議不低于兩公里一對的間距進(jìn)行攝像機(jī)設(shè)置，低等級路則可以考慮重點路段設(shè)置攝像機(jī)。長大下坡路段建議全程監(jiān)控，同時在運營期間，事故多發(fā)路段建議設(shè)置攝像機(jī)。

交通量調(diào)查方面，高速公路建議在互通立交兩側(cè)設(shè)置二類交通量調(diào)查設(shè)備，在樞紐互通立交兩側(cè)設(shè)置一類交通量調(diào)查設(shè)備，交通量調(diào)查也可通過ETC門架或沿線攝像機(jī)實現(xiàn)。低等級路可按需配置。

氣象監(jiān)測方面，氣象監(jiān)測器應(yīng)根據(jù)道路沿線的氣象數(shù)據(jù)分析后確定，重點設(shè)置在惡劣天氣頻發(fā)的路段，如濃霧、沙塵暴、易積雪等路段。同時其監(jiān)測的氣象要素建議因地制宜。

自動事件檢測方面，高速公路建議在視頻采集點進(jìn)行事件檢測，檢測報警后工作人員可以及時獲取現(xiàn)場圖像，提升服務(wù)質(zhì)量，投資規(guī)模限制的情況下可在事故多發(fā)路段設(shè)置。

可變信息發(fā)布方面，高速公路建議在主線出口前設(shè)置可變信息標(biāo)志，雙向六車道（含六車道）以上的主線出口前建議設(shè)置門架式可變信息標(biāo)志；收費站前建議設(shè)置懸臂式可變信息標(biāo)志；低等級路按需配置。長達(dá)下坡路段前建議設(shè)置可變信息標(biāo)志，同時在運營期間，事故多發(fā)路段建議設(shè)置可變信息標(biāo)志。

智慧化設(shè)施方面，建議各個項目根據(jù)自身項目特點以及技術(shù)發(fā)展情況確定。

7.2隧道

隧道是公路上的特殊路段，空間環(huán)境狹窄，公路隧道一旦發(fā)生事故（尤其是火災(zāi)），不僅造成人員傷亡、車輛損毀、隧道破壞，如果監(jiān)控系統(tǒng)沒有及時響應(yīng)，事故很容易進(jìn)一步蔓延，導(dǎo)致人員財產(chǎn)損失加重，造成交通運輸長時間中斷，形成重大損失，所以隧道監(jiān)控外場設(shè)施的設(shè)置尤為重要。

公路隧道的外場監(jiān)控設(shè)施規(guī)模應(yīng)根據(jù)隧道規(guī)模和交通量來確定。考慮隧道監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，按照《公路隧道設(shè)計規(guī)范第二冊 交通工程與附屬設(shè)施》劃分隧道監(jiān)控等級為B級及以上的隧道基本配置完備的隧道監(jiān)控外場設(shè)施，本文以B級及以上的公路隧道為例：

視頻采集方面，隧道內(nèi)部建議不低于150米的間距進(jìn)行攝像機(jī)設(shè)置，同時在緊急停車帶加密設(shè)置，做到隧道內(nèi)無死角視頻采集的效果。

交通量調(diào)查方面，建議至少在隧道兩側(cè)設(shè)置二類交通量調(diào)查站，用于采集進(jìn)出隧道的車流信息。

氣象監(jiān)測方面，隧道口易發(fā)濃霧，冰雪天氣下路面易結(jié)冰，可考慮在隧道口設(shè)置相應(yīng)要素的氣象檢測器。

自動事件檢測方面，隧道本身會給駕駛?cè)艘环N壓抑的感受，交通事故的發(fā)生概率比常規(guī)道路要高，建議保證全程自動事件檢測，投資規(guī)模限制的情況下至少保證緊急停車帶的事件檢測。

可變信息發(fā)布方面，在隧道入口設(shè)置可變信息標(biāo)志，發(fā)布相關(guān)信息給即將進(jìn)入隧道的司乘人員；同時在隧道內(nèi)車行橫洞前設(shè)置洞內(nèi)可變信息標(biāo)志，及時向隧道內(nèi)行駛車輛發(fā)布信息。

智慧化設(shè)施方面，建議設(shè)置隧道結(jié)構(gòu)健康檢測設(shè)施，其他項目根據(jù)自身項目特點以及技術(shù)發(fā)展情況確定。

7.3跨江跨海特大橋

跟常規(guī)道路不同，橫跨大江、大河的特大橋區(qū)區(qū)域附近的公路地質(zhì)以及氣象條件往往叫為復(fù)雜，監(jiān)控外場設(shè)施的設(shè)置應(yīng)重點關(guān)注橋上的交通流情況、大橋的全景視頻觀察、橋下航道（如有）運行情況、及時發(fā)現(xiàn)交通事故和有效的對橋上的交通流進(jìn)行疏導(dǎo)。

視頻采集方面，橋梁段按照150～500m間距設(shè)置，做到全程監(jiān)視；索塔上設(shè)置全景攝像機(jī)，用于獲取橋梁整體的視頻圖像，航道上設(shè)置航道攝像機(jī)，觀察橋下航道情況。

交通量調(diào)查方面，在橋頭設(shè)置一類交通量調(diào)查設(shè)備，獲取橋梁的車流信息。

氣象監(jiān)測方面，跨江跨海特大橋通常氣候復(fù)雜，橋面結(jié)冰對車輛行駛影響很大，建議在橋頭設(shè)置氣象檢測設(shè)備。

自動事件檢測方面，由于橋梁路段的特殊性，路面較狹窄，路況較復(fù)雜，相較于普通道路更容易發(fā)生交通事故，極易對過往車輛的通行造成嚴(yán)重影響，建議全程事件檢測。

可變信息發(fā)布方面，在橋梁入口設(shè)置可變信息標(biāo)志，發(fā)布相關(guān)信息給即將進(jìn)入橋梁的司乘人員。

智慧化設(shè)施方面，建議設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測設(shè)施，其他項目根據(jù)自身項目特點以及技術(shù)發(fā)展情況確定。

8結(jié)束語

本文從視頻采集、交通量調(diào)查、氣象監(jiān)測、自動事件檢測、可變信息發(fā)布以及智慧化設(shè)施方面對公路系統(tǒng)的監(jiān)控外場設(shè)備進(jìn)行了分析，并在其應(yīng)用策略上筆者提出了自己的總結(jié)，希望能夠拋磚引玉。當(dāng)然，機(jī)電設(shè)備的技術(shù)日新月異，我們行業(yè)相關(guān)人員不宜拘泥于固定思維，積極學(xué)習(xí)最新技術(shù)，貼合項目實際需求進(jìn)行應(yīng)用，保障出行安全，提升交通服務(wù)效率和質(zhì)量，推動現(xiàn)代交通事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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