具备预警功能的高速公路隧道事故报警装置设计与实现

2021-07-23边艳妮刘晓娜

科技创新导报 2021年10期

关键词：预警

边艳妮　刘晓娜

摘要：针对高速公路长隧道发生事故后，人员伤亡大且后续车辆不能及时了解前方路况易造成二次事故，本文设计了一种具备预警能的高速公路隧道事故报警装置，主要介绍了该装置的结构组成和工作原理。本装置能有效降低碰撞车辆和人员的损害程度，并通过视觉、听觉的双重冲击，使得后方驾驶人员能够提前对隧道内部的情况进行研判，及时降低车辆速度，避免二次事故的发生。

关键词：高速公路隧道;防碰撞;预警;二次事故

Design and Implementation of Accident Alarm Device in Highway Tunnel with Early Warning Function

Design and implementation of highway tunnel accident alarm device with early warning function

具有预警功能的公路隧道事故报警装置的设计与实现

Design and implementation of highway tunnel accident alarm with alarm function

具有报警功能的公路隧道事故报警器的设计与实现

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BIAN Yanni 1 LIU Xiaona1

（1.Shaanxi Highway Electronic Engineering Co.， Ltd， Xian， Shaanxi Province， 710000 China）

Abstract：In view of the fact that after an accident occurs in a long expressway tunnel， the casualties are large and the follow-up vehicles cannot understand the road conditions ahead in time， it is easy to cause secondary accidents. This paper designs a highway tunnel accident alarm device with early warning capability， and mainly introduces the structure of the device And working principle.The device can effectively reduce the damage of the colliding vehicle and personnel， and through the dual impact of vision and hearing， the rear driver can study and judge the situation inside the tunnel in advance， reduce the vehicle speed in time， and avoid the occurrence of secondary accidents.

The device can effectively reduce the damage of the colliding vehicle and personnel， and through the dual impact of vision and hearing， the rear driver can study and judge the situation inside the tunnel in advance， reduce the vehicle speed in time， and avoid the occurrence of secondary accidents.

該装置可有效减少碰撞车辆和人员的伤害，并且通过视觉和听觉的双重冲击，后方驾驶员可以预先研究和判断隧道内的情况，及时降低车速，避免发生事故。二次事故。

This device can effectively reduce the extent of damage to a vehicle collision and staff， and through the double impact of visual， auditory， so that the rear driver can advance the situation inside the tunnel to study them in a timely manner to reduce the vehicle speed， to avoid secondary accidents.

该装置可有效减少对车辆碰撞和人员伤害的程度，并通过视觉，听觉的双重冲击，使后方驾驶员能够提前进入隧道内的情况并对其进行及时研究以降低车速。，避免二次事故。

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Key Words： Highway tunnel; Anti collision; Early warning; Secondary accident

随着我国交通立体化的发展，高速公路隧道数量和车流量日益增加，截止2019年底，我国公路隧道19067座，总长1896.66万里，其中特长隧道1175座，总长521.75万里^[1]。由于隧道内具有交通容量有限、内部空间封闭等结构特性，很容易引发车辆碰撞等交通事故，造成较大的交通安全隐患^[2]。通过高速公路隧道事故原因分析^[3]可知，如若提前设置提醒隧道内前方路段的有关信息，驾驶员就会从心理和驾驶行为上做好准备，降低其驾驶风险。为此，本文研究了具备预警功能的高速公路隧道事故报警装置，可降低隧道内事故车辆的碰撞损伤程度，及时有效地进行事故救援和处理，有效遏制由于交通事故产生的交通延误及次生事故。

1研究现状分析

针对高速公路预警理论的研究，欧美和日本等发达国家基本已经建立完善的高速公路预警管理系统，他们通过科技创新和先进技术的不断应用，为高速公路预警管理提供了有力的技术支持^[4]。我国虽已将预警理论初步用于交通行业，但应用还不成熟，缺乏相应的预警装置。

目前我国高速公路隧道内并未安装相应的预警及事故报警装置，存在以下不足：（1）在隧道内，驾驶人员仅能通过视野和驾驶经验对隧道内路况进行判别，若前方出现事故，难以提前对车辆进行减速、停止或避让，从而造成二次事故^[5]，甚至连环相撞，进一步扩大事故的人员伤害及财物损失;（2）由于车速过快，撞击墙壁或过道时，车辆往往面部全非，碰撞程度较大，对主副驾驶位冲击较为猛烈，伤害程度较为严重;（3）事故发生后，需要人工向救援中心联系，才能派遣救援队进行救援，耗时较长。

鑒于以上问题，迫切需要研制一种具备预警功能的高速公路隧道事故报警装置，可有效降低事故损失，减少二次事故，保证行车安全。

2具备预警功能的高速公路隧道事故报警装置设计

2.1装置结构组成

本文设计的具备预警功能的高速公路隧道事故报警装置，主要包括将报警装置与隧道连接固定的支撑定位组件、缓冲组件、开关组件、蓄能控制组件和警示组件等5部分。其中，本装置的侧视结构如图1所示，本装置的主视结构如图2所示，本装置的开关组件的放大图如图3所示。

图中各标号表示如下：

（1）支撑定位组件

主要包括11-内支撑体;12-外支撑体;13-定位器;14-螺栓;15-连接座;16-支撑柱;其中定位器可选用现有的GPS定位器。支撑体主要安装在隧道内部人行过道上（类似栅栏），连接座及支撑柱上的各部件皆安装于隧道的入口处，警示后方车辆进入隧道。

（2）缓冲组件

主要包括21-第一安装架;22-缓冲辊筒;23-铰接座;24-转轴。缓冲组件达到了共同提高汽车冲击时缓冲的效果。缓冲辊筒与外支撑体之间设置的夹角大小可以根据实际情况而定，例如可选择大于5°小于30°。本装置中的缓冲辊筒由橡胶材质制成，其侧均匀设置有荧光警示贴，起警示的效果^[6]。

（3）开关组件

主要包括31-抵压板;32-缓冲弹簧;33-凹槽;34-滑竿;35-通槽;36-开关按钮;37-通孔。

（4）蓄能控制组件

主要包括41-蓄电池组;42-光伏控制器;43-安装槽。蓄能控制组件用于储存控制警示组件进行声光报警的能量。

（5）警示组件

主要包括51-套管;52-第二安装架;53-警示牌;54-语音警报;55-警报灯。隧道外设置的警示牌可对警报灯使用以及隧道限速信息进行说明。

（6）第三安装架，主要包括61-太阳能光伏板。根据实际情况，本装置还可采用其他发电形式，例如风力发电，外接电源等常见的电源形式。

其中，支撑定位组件、缓冲组件和开关组件设置多组，根据隧道的实际应用情况，拼接在隧道内部。

3.2装置工作原理

图4本装置的控制电路原理图

工作原理：本装置用电部件皆由蓄电池组进行供电，太阳能光伏板经过太阳光的照射，吸收太阳的光能并转换成电能，白天在安装槽的作用下向蓄电池组充电，蓄电池组提供电力给定位器、警报灯和语音警报进行供电，实现报警的功能。

当隧道内车辆发生事故时，首先车辆对缓冲辊筒进行碰撞，本装置的缓冲组件受到外界冲击时，带动第一安装架对抵压板进行冲击，迫使缓冲弹簧进行压缩，进而触动开关组件，通过开关按钮将隧道内及隧道外的警报灯和语音警报打开，对后续来车进行警示，实现隧道内外的声光双重警报，且在车辆冲撞过程中，通过缓冲辊筒的转动力对冲击力进行一定的缓冲，以降低车辆、人员碰撞的损坏程度，并通过缓冲弹簧的弹性恢复力加强装置的缓冲效果。同时还可通过GPS定位器将道路事故信息传递至高速公路控制中心，以便及时派出救援队进行救援。

4装置的特点与优势

（1）本装置具备隧道内外预警的功能，使得驾驶人员在进入隧道前或行驶于隧道内部，提前对隧道内部的情况进行判别，可及时降低车辆速度，以避免事故的二次发生;

（2）车辆发生碰撞时，缓冲辊筒的转动力及缓冲弹簧可对车辆冲击力进行一定的缓冲，以降低车辆、人员碰撞的损坏程度;

（3）通过安装框体、缓冲弹簧、按钮开关、通槽、滑竿和凹槽的相互配合，对GPS定位装置、警报灯和语音警报的开关进行触发，可对隧道内外进行声光预警，并通过GPS定位器将道路事故信息传递至高速公路相关管理部门，以节约救援时间，提高救援效率。

5结语

该装置具有防碰撞、有效预警等特点，可有效提高事故信息预警的及时性和有效性，具有较强的实用推广价值。本装置将完善我国高速公路交通事故预警体系，对交通运输行业的隧道安全工作带来极大的推进作用，保障高速公路的交通安全，促进“智慧交通、平安交通”的实现。

参考文献：