基于智慧路錐的取消高速公路省界收費(fèi)站工程占道施工安全保障方案研究

李苗華， 戴劍軍， 李向東， 滕書華

(湖南省交通科學(xué)研究有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410015)

0 引言

高速公路養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)具有不中斷交通和需要封閉部分車道的特點(diǎn)，由于部分道路封閉，道路條件發(fā)生變化，車輛產(chǎn)生合流、分流，車速也發(fā)生改變，車輛之間交通沖突增加，極易引發(fā)交通安全事故[1-2]。道路施工作業(yè)人員傷亡事故時(shí)有發(fā)生，每年由于道路施工等引起的交通事故造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011～2018年浙江省高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)發(fā)生安全事故51起，致54人死亡。從事故成因來(lái)看，社會(huì)車輛闖入作業(yè)區(qū)是主要原因，占事故總數(shù)的70%[3]。路錐設(shè)置不合理或傳統(tǒng)路錐警示作用有限等原因更是引發(fā)了多起交通事故，如：2013年北京一輛大貨車司機(jī)因未發(fā)現(xiàn)路錐，撞上正在作業(yè)的道路養(yǎng)護(hù)工人后又沖過(guò)隔離帶，與對(duì)面另一輛大貨車相撞，造成5人死亡，2人受傷；2016年滬蓉高速交警正在處理一起三車追尾事故時(shí)，后方車輛由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)路錐導(dǎo)致引發(fā)再次追尾，造成1人死亡，7人受傷，6輛車不同程度受損，事后事故車輛司機(jī)起訴交警路錐擺放不合規(guī)。

路錐作為一種常見(jiàn)的交通安全設(shè)施，是道路施工用于交通組織的必備產(chǎn)品，放置在危險(xiǎn)地區(qū)和道路施工作業(yè)地段，用于臨時(shí)分隔車流、引導(dǎo)交通，指引車輛繞過(guò)危險(xiǎn)路段，保護(hù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和人員的安全。但目前高速公路占道施工中大都采用功能較為單一的傳統(tǒng)路錐，安全警示作用有限，且國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)用新技術(shù)解決占道施工安全問(wèn)題的相關(guān)研究較少，施工占道安全保障問(wèn)題成為各管理部門的重難點(diǎn)。因此，本文對(duì)智慧路錐關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)采用新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)路錐進(jìn)行智能化升級(jí)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布手段，可大幅提升道路施工作業(yè)的安全性。

1 傳統(tǒng)路錐

路錐作為施工作業(yè)區(qū)交通控制與安全保障的主要手段，向駕駛員給予警告或禁止信息、有效隔離通行車輛與施工作業(yè)區(qū)，對(duì)施工作業(yè)區(qū)的安全起著至關(guān)重要作用。但傳統(tǒng)路錐在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：① 功能單一，僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的地理隔離和簡(jiǎn)單的反光警示；② 被動(dòng)反光識(shí)別度低，夜間示廓能力差，警示效果不好，由于缺乏及時(shí)提醒手段，傳統(tǒng)路錐無(wú)法及時(shí)提醒過(guò)往司機(jī)注意避讓，撞倒路錐導(dǎo)致的二次事故也屢見(jiàn)不鮮；③ 當(dāng)過(guò)往機(jī)動(dòng)車越過(guò)警戒線碰倒路錐時(shí)，其功能便完全消失，傳統(tǒng)路錐無(wú)任何警報(bào)裝置，不僅不利于現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)，且存在巨大的安全隱患。

在智能交通越來(lái)越普及的當(dāng)下，傳統(tǒng)路錐已不能滿足實(shí)際施工作業(yè)安全保障的需求，基于傳統(tǒng)路錐的智能化升級(jí)是必然趨勢(shì)。當(dāng)前市場(chǎng)上的路錐升級(jí)方案主要以增加LED光源強(qiáng)化施工區(qū)域輪廓作用為主，提升作用有限[4]，亟需研究一種不僅能強(qiáng)化施工區(qū)域輪廓，同時(shí)還具有地圖導(dǎo)航提前預(yù)警與主動(dòng)防撞警示功能的產(chǎn)品，以提升道路施工作業(yè)的安全性。

2 智慧路錐系統(tǒng)組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

智慧路錐系統(tǒng)主要由智慧路錐燈、智慧肩燈、云管理平臺(tái)和地圖導(dǎo)航APP等4部分組成。系統(tǒng)組成如圖1所示：

圖1 智慧路錐系統(tǒng)組成示意圖

智慧路錐燈加裝于傳統(tǒng)路錐上，通過(guò)黃燈同步閃爍強(qiáng)化施工作業(yè)區(qū)域輪廓。智慧肩燈佩戴于現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員身上，與智慧路錐聯(lián)動(dòng)，用于在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)及時(shí)對(duì)作業(yè)人員發(fā)出聲音和振動(dòng)警報(bào)。當(dāng)任何一個(gè)智慧路錐檢測(cè)到有車輛非法闖入，全作業(yè)區(qū)域的智慧路錐燈會(huì)高頻同步閃爍和聲音報(bào)警，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)撤離。同時(shí)，智慧肩燈也會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警及振動(dòng)報(bào)警，提醒佩戴的人員迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)，避開(kāi)危險(xiǎn)。

智慧路錐云平臺(tái)可提供道路作業(yè)精細(xì)化管理，管理設(shè)備與施工作業(yè)、了解施工狀況及規(guī)范設(shè)備使用，也可以作為交通調(diào)度、誘導(dǎo)、應(yīng)急指揮的重要依據(jù)。系統(tǒng)支持與高德、百度等地圖導(dǎo)航聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)道路施工、事故和封閉管制信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)采集和發(fā)布，讓駕駛員提前知曉路段施工信息，提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛或提前避讓，以有效降低安全事故發(fā)生和道路交通擁堵，提高公眾出行滿意度。

2.2 系統(tǒng)功能

智慧路錐系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、MEMS技術(shù)和北斗技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)路錐進(jìn)行智能化升級(jí)[5]，可精準(zhǔn)采集位置數(shù)據(jù)，一鍵上報(bào)交通事件，具有強(qiáng)化施工區(qū)域輪廓、地圖導(dǎo)航預(yù)警和主動(dòng)防撞警示等功能，實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同環(huán)境下的道路安全作業(yè)和設(shè)備狀態(tài)可監(jiān)測(cè)的高效管理[6]。

智慧路錐系統(tǒng)主要包括以下功能： ①?gòu)?qiáng)化作業(yè)區(qū)域輪廓：智慧路錐燈同步閃爍，亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，強(qiáng)化道路施工或執(zhí)法區(qū)域輪廓；②車輛非法闖入報(bào)警：當(dāng)車輛闖入作業(yè)區(qū)域，將觸發(fā)智慧路錐聲光報(bào)警，以及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)人員迅速撤離，以降低傷亡概率；③地圖導(dǎo)航路徑優(yōu)化服務(wù)：駕駛員可通過(guò)導(dǎo)航軟件及時(shí)獲得作業(yè)路段信息的語(yǔ)音播報(bào)，以做到提前避讓，從而提升公眾出行效率和安全水平，緩解交通擁堵;④道路作業(yè)精細(xì)化管理：云平臺(tái)方便管理部門管理所有施工路段、執(zhí)法路段，提前了解交通路況，可作為交通調(diào)度、交通誘導(dǎo)、應(yīng)急指揮的重要依據(jù)。

智慧路錐通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)路錐進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)化改造，與地圖交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)道路異常信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)采集，并通過(guò)地圖APP和導(dǎo)航等移動(dòng)終端軟件產(chǎn)品予以實(shí)時(shí)發(fā)布，從而打通道路本身、道路管理者和道路使用者之間的信息壁壘，大大提升路網(wǎng)管理水平，提高作業(yè)人員和出行公眾的安全系數(shù)。與傳統(tǒng)路錐相比，智慧路錐系統(tǒng)的信息采集與發(fā)布由人工信息報(bào)送轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)采集，信息傳遞效率大大提升，使高速公路作業(yè)區(qū)域防護(hù)由被動(dòng)防護(hù)變成主動(dòng)防護(hù)，同時(shí)有效提升道路通行能力，不僅保障了交通行業(yè)從業(yè)者的人身安全，也為過(guò)往的司乘人員帶來(lái)了便利。

3 工程實(shí)例

3.1 湖南省取消高速公路省界收費(fèi)站工程

根據(jù)《湖南省取消高速公路省界收費(fèi)站工程實(shí)施方案》安排，湖南省高速公路需新建ETC門架系統(tǒng)1 154套，改造收費(fèi)車道系統(tǒng)1 738條，新增入口稱重檢測(cè)設(shè)備129套，升級(jí)完善省級(jí)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心和收費(fèi)站收費(fèi)系統(tǒng)425個(gè)，整體拆除省界收費(fèi)站25座，完成全省通信網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)升級(jí)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容。該項(xiàng)目具有“涉及面廣、施工點(diǎn)位多、邊通車邊施工”等特點(diǎn)，采取“單點(diǎn)位臨時(shí)封閉1條車道、放行1條車道，全線交錯(cuò)同步實(shí)施”的施工組織方案進(jìn)行施工。交通組織為本項(xiàng)目施工安全管理的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，采用智慧化手段提升該項(xiàng)目施工作業(yè)的安全性與精細(xì)化管理成為必然需求。

為確保項(xiàng)目施工區(qū)域內(nèi)的安全及通行區(qū)的暢通，一方面，嚴(yán)格按照《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》(JTG H30—2015)[7]中道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求制定配套的交通組織措施和方案執(zhí)行。另一方面，占道施工安全輔助設(shè)施采用智慧路錐系統(tǒng)，將道路施工事件信息實(shí)時(shí)精準(zhǔn)發(fā)布至高德、百度等地圖導(dǎo)航APP，讓公眾出行提前預(yù)知路況，提高占道施工作業(yè)區(qū)的交通安全和通行效率。

3.2 智慧路錐系統(tǒng)應(yīng)用方案

為了提高高速公路取消省界收費(fèi)站項(xiàng)目的施工安全，將智慧路錐系統(tǒng)應(yīng)用于項(xiàng)目施工安全保障中，通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)該系統(tǒng)，增強(qiáng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)防闖入報(bào)警功能以降低道路作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并提供云管理平臺(tái)使道路作業(yè)管理更精準(zhǔn)、更高效、更安全。

湖南14個(gè)地州市項(xiàng)目部均配備使用了智慧路錐系統(tǒng)。道路施工作業(yè)控制區(qū)按警告區(qū)、上游過(guò)渡區(qū)、縱向緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過(guò)渡區(qū)和終止區(qū)的順序依次布置。道路施工作業(yè)控制區(qū)示例見(jiàn)圖2。

圖2 道路施工作業(yè)控制區(qū)示意圖

智慧路錐安裝于道路施工控制區(qū)的上游過(guò)渡區(qū)、縱向緩沖區(qū)和工作區(qū)。上游過(guò)渡區(qū)智慧路錐擺放間距不低于1.5 m，縱向緩沖區(qū)和工作區(qū)智慧路錐擺放間距不低于3 m。來(lái)車方向第一個(gè)位置安裝紅色智慧路錐主燈，其他使用橙色智慧路錐從燈。所有現(xiàn)場(chǎng)人員均配備智慧肩燈，當(dāng)有車輛非法闖入時(shí)能及時(shí)通知到每一位施工人員。警告區(qū)、下游過(guò)渡區(qū)和終止區(qū)等其他區(qū)域根據(jù)實(shí)際情況選擇性擺放智慧路錐。在隧道內(nèi)施工作業(yè)時(shí)，隧道入口外5 m以上的位置布置一個(gè)紅色智慧路錐主燈。

智慧路錐電源開(kāi)啟后，設(shè)備將自動(dòng)上傳施工路段信息，并能在地圖導(dǎo)航APP上看到此路段被標(biāo)記為施工路段，開(kāi)啟地圖導(dǎo)航的駕駛員將會(huì)在距離施工區(qū)域5、3、1 km時(shí)分別收到“前方占道施工，請(qǐng)減速慢行”的語(yǔ)音提醒。項(xiàng)目管理人員通過(guò)智慧路錐云平臺(tái)對(duì)各施工點(diǎn)進(jìn)行管控，監(jiān)控各施工點(diǎn)交通組織情況、車輛通行情況、施工作業(yè)狀態(tài)等，為施工調(diào)度、遠(yuǎn)程指揮、應(yīng)急處置提供決策支撐。

3.3 應(yīng)用效果

智慧、路錐系統(tǒng)在湖南省取消省界收費(fèi)站工程項(xiàng)目應(yīng)用期間，未發(fā)生一起因社會(huì)車輛非法闖入施工區(qū)域而造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失事件，各施工路段均未發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間擁堵和交通事故，且應(yīng)用該系統(tǒng)后的交通通行情況明顯好于以往大規(guī)模占道施工。該系統(tǒng)為施工安全起到了良好的保障作用，為施工管理提供了科學(xué)的決策支撐，為公眾出行提供了及時(shí)的路徑誘導(dǎo)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

介紹了智慧路錐系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其在高速公路占道施工安全保障中的應(yīng)用，并以湖南省取消省界收費(fèi)站項(xiàng)目為工程實(shí)例,驗(yàn)證了智慧路錐在實(shí)際占道施工作業(yè)中的應(yīng)用效果。應(yīng)用結(jié)果表明：智慧路錐系統(tǒng)在占道作業(yè)施工中的應(yīng)用，使高速公路作業(yè)區(qū)防護(hù)由被動(dòng)防護(hù)變成主動(dòng)防護(hù)，大大提升了公眾出行效率和安全水平，有效緩解交通擁堵。該系統(tǒng)為道路施工作業(yè)安全提供了新的智能化解決方案，對(duì)提高占道施工作業(yè)區(qū)的交通安全和通行效率具有重要的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。