高速公路硬软件方面的安全因素及对策探讨

时间：2024-04-25

单旭国

辽宁艾特斯智能交通技术有限公司辽宁沈阳 110000

1 系统整体组成

整个隧道仿真模型由监控计算机、PLCS7-200控制器、传感器模块、仿真隧道照明PWM功率控制模块、控制面板以及隧道模型灯具回路模块组成。监控计算机通过工业以太网与PLC通讯，接收PLC传递的隧道信息，并传送调光信息给PLC，PLC通过RS485接口，经过485/232转换与单片机RS232接口通讯，传送调光信息给单片机，PLC通过传感器模块采集隧道信息，包括车速、车流量以及洞外亮度，作为系统控制输入参数，隧道照明PWM控制模块中的单片机接收主控模块传送的调光数值，通过PWM器件生成14路PWM信号用于调光，隧道控制面板有16个开关按钮，都接入到控制线路模块中。控制线路模块连接隧道模型灯具的14个回路[1]。

2 高速公路交通事故发生的原因

高速公路安全形势相对较好，但也不容乐观。高速公路发生重大事故，其政治影响和经济损失都十分严重，所以要严格控制高速公路交通事故的发生。总的来说，我国高速公路交通事故的主要特点是：①从事故发生情形看：主要是车辆追尾、侧方向、撞护栏、相翻车等。尤其是以客车和大型运输货车为交通安全主要车类。②从交通事故司机看：年龄在21-40岁的中青年、驾龄在1-3年的驾驶人员是事故高发群体。③从事故发生时间看：主要发生在雨天和夜间，其中发生在凌晨0以后时段的事故数量超过35%，重特大事故超过半数。④从事故发生地段看：主要发生在长坡、急弯路段。⑤从事故严重程度上看：高速公路安全事故相对于普通公路来说，事故发生率较小，但程度比较严重，尤其死亡率比较高。造成的财产损失也很厉害。以下主要从几个方面分析高速公路交通事故产生的原因。首先，从硬件方面来说，车辆的原因、道路的等级质量、道路的线形标准、道路的安全设施等对交通安全有重要的影响。①车辆方面：一般来说，由于车辆本身的原因如转向系统、刹车系统的稳定性、灵活性、车辆的性能、维修的好坏等原因而造成的交通安全事故虽不是太常见，但从预防角度来考虑，车辆自身性能的安全仍是个主要因素。其中以发动机故障、刹车系统失灵引起的交通安全最多。轮胎爆裂也是我国高速公路发生交通事故的最普遍的原因之一，占车辆引起交通事故的19%。其他原因包括发动机过热、电气故障、燃料用尽等也占很大一部分比例。②道路的线形方面：道路形式是否设计的合理、线形组合是否协调对事故的发生有极大的影响。例如道路拐弯弧度过急、道路坡度过斗等都是事故多发地段。③高速公路路面面层的强度、稳定性以及平整度等因素也是影响交通安全的重要硬性条件，由于高速公路车速高的特点，路面上的细小变化或者路面上微小杂质的出现都可能导致大的交通事故。④道路的安全设施方面：交通安全设施的工程质量直接影响高速公路整体工程质量和现代运输对公路美学的要求，关系到高速公路营运后安全、舒适、快速、高效运行和整体功能的全面发挥。交通工程安全设施工程是在路面工程已基本完成后才开始施工，交叉施工作业多是其主要特点[2]。其次，从软件方面来说，主要是人为因素对交通安全有重要的影响。这里指的人为因素大部分为驾驶员因素。大部分交通安全问题都是由于驾驶员的不规范操作引起的。所以要加强对驾驶员素质、水平与职业道德的管理。高速公路的事故，与驾驶员的素质联系非常大，一般事故的主要责任都和交通责任人有关。

3 交通安全对策与措施

3.1 电源模块设计

整个系统采用DC24V供电，经过线性稳压芯片MC7812将DC+24V降压并稳定到DC＋12V，在模块中对PWM驱动电路中的三极管集电极以及S7-200输出继电器触电的公共端供电，再经MC7805芯片将DC＋12V电压降压并稳定为DC＋5V，对PWM产生芯片M66242P以及有源晶振供电，由可调线性稳压芯片LM317将DC+24V变换成DC＋3．3V，对主控单片机MSP430F149以及电平转换芯片MAX3485进行供电。

3.2 车载装置硬件测试

ZigBee无线通信模块的测试，硬件部分只需要测试STM32主控制器通过串口是否可以把数据准确地通过串口1发给无线通信模块。为了方便，通过按键来模拟车速异常的情况，按键按下时表示高速低级异常，STM32就通过串口发送字符串“0x123494”，然后利用USB转TTL，连接ZigBee无线通信模块的串口，通过串口助手显示，ZigBee无线通信模块能够正确接收STM32发来的字符串数据，通过实验验证了无线通信模块硬件设计是正确的。GPS模块测试是通过将GPS模块放到室外，通过编写程序，每接收一次数据，然后将数据打印在屏幕上，然后紫色的LED会闪烁一次，通过实验验证了GPS模块的硬件设计是正确的[3]。

3.3 交通气象服务

建立起高速公路的交通气象服务系统，特别是通向旅游景点的高速公路等车流特别大的高速公路上，能实时了解前面的气象情况，交通气象服务系统建设要抓住3个核心：一是抓监测系统建设，要通过新建及升级改造现有的、高速公路自动观测站，来建立交通气象监测服务示范点，实现对气温、风向、风速、雨量、路温、能见度、路面状况等多要素的实时监测；二是抓预报预警服务系统，要通过构建气象灾害预报模型和预警服务指标体系，建立气象信息实时监测系统、监测预警和精细化预警预报系统、气象服务产品数据库，实现对监测信息和旅游景点预报预警产品的实时显示；三是抓发布方式，要加强与旅游、交通等多部门的合作联动，通过建立信息共享机制和灾害应急响应机制，整合信息发布渠道，增强高速公路交通气象服务能力，使高速公路交通气象服务发展水平与社会的发展要求相适应。