关于极端天气下公路交通安全的思考

科技 2024-11-22 16:26 北京

叶宁献闫春红孔祥明王道圆 | 作者

HAO | 编辑

包图网 | 头图来源

近期发生的严重交通中断事件

（1）梅大高速茶阳路段突发路基滑坡

2024年5月1日2时10分左右，梅大高速茶阳路段大埔往福建方向K11+900m发生塌方灾害，进而导致多车跌落，迄今已经确认48人死亡，另有3人的DNA在进一步比对确认，30人受伤，暂无生命危险。

（2）丹宁高速水阳段突发桥梁垮塌

2024年7月19日20时40分许，陕西省商洛市柞水县境内突发暴雨山洪，导致丹宁高速水阳段山阳方向K46+200处严坪村二号桥局部垮塌。截至2024年8月2日18时，已确认坠河车辆25辆、遇难38人、失联24人。

（3）雅康高速公路隧间桥突发桥梁垮塌

8月3日3时30分左右，雅康高速公路康定至泸定段日地1号隧道至2号隧道处，因突遇山洪泥石流隧间桥垮塌，有车辆掉坠。截至3日11时，已核查出雅康高速公路康定往雅安方向掉坠3辆车共6人，其中1人获救、5人失联。

（4）国外类似的交通中断事故

国外也有类似的交通中断事件，此类事件结果是由于驾驶员视觉造成，并非实际公路构造物损毁导致。美国的科罗拉多大峡谷中，有一条令人闻风丧胆的“U型公路”，当地人称之为魔鬼公路，从1981年7月起，这里便不断发生交通事故，小轿车经过此处都会不自觉的加大油门，冲破护栏，冲下悬崖，造成惨剧。根据当地交通局的记录，几乎所有事故都发生在上午10：30到12：00之间，到了下午则很少有事故发生。

经研究发现，整条公路在事故发生处呈现出一个U型的形状，事故发生时间的公路正好与太阳平行，由于存在高度差，悬崖随即被右侧的路段所遮盖。由于两段公路在视觉延长线上造成视觉重合，并与路边的高度差重叠，导致悬崖与护栏如同消失一般，两条不相连接的公路，在司机看来就如同一条笔直的公路。至于路旁偶尔消失的警示标志，也是因为视觉延长线与对面黑色的柏油路背景相重合，使得警示路标在过路司机眼中神秘“消失”。最终造成了视觉上的交通中断，进而引发多起事后看似司机自杀的事故。

三起事件的共性分析

经分析，这三次严重的事件，具有三个共性特点：

（一）三处事件发生的时候均是在雨季，暴雨带来的地面径流引发了公路结构物的整体损毁，进而导致交通中断。

（二）三处事件均是公路结构侧向受力而损毁。

（三）三处事件均有不同程度的人员伤亡。

综合来看，本质上属于暴雨引发的结构损毁事件，均为在役高速的结构损毁，快速通行的车辆由于未能及时掌握前方的道路结构变化，最终毫不知情地一辆接一辆的高速冲向事故现场，引发惨烈事故。

关于解决此类事件的若干思考

以上事件足以说明，道路的突发中断事件将导致严重的后果，带来极大的社会损失。那么我们该如何应对呢？目前的技术手段是否能应对此类事件的发生？

在此，本人认为仅靠单一的技术手段尚难以有效应对此类事件，综合应用目前已有的技术手段，从源头识别、事件预警以及信息共享等各种技术手段的综合应用，坚持预防与预警相结合，才能有效解决此类问题，同时，由于我国庞大的公路保有量，全部开展预防预警措施，显然需要巨大的资金支持，将会进一步加剧财政压力，为了在有限资源下解决问题，本人认为应该五管齐下。

1.风险源识别与评估：全面的风险源排查与评估，筛出存在风险的结构对象。

公路工程建成后在使用过程中，由于各种因素会导致部分结构性能下降，如自然灾害、交通事故、恶劣天气等，需对沿线所有的道路设施开展风险源识别。风险评估是对识别出的风险源进行详细的分析和评价，以确定其可能发生的概率、影响程度和风险等级。如自然灾害可能引发的公路沿线结构物崩塌、滑坡、泥石流等，重点排查的结构有高填方路段、高边坡、桥梁、隧道等构造物。

2.维修加固：提高结构性能，降低事故风险，专项问题解决。

对于识别出来的风险源，按风险等级分类，然后针对性的做加固设计，开展养护加固工程，如部分高填方路段的路基材料排水不畅，首先需要识别水源，并对渗水源采取疏导措施，同时对路基结构植入排水管，用以疏导结构内部积水，减少内部水压力，从而提高路基结构的稳定性，避免路基滑移导致交通中断的事件。而对于识别出来的易滑边坡，则需根据具体的边坡情况，综合评估采用锚固方式还是放坡方式进行治理。

3.结构健康监测：监测手段与时俱进，异常数据实时预警

对于公路重要构造物，如大跨径桥梁，长隧道等，可以按照规范要求布设智能的监测系统，让公路结构自己“喊痛”，结合智慧情报板、车道指示灯、车路协同系统进行秒级报警，快速触达C、B、G端，同时引入网联车辆数据作为一个重要的监测信息来源，针对网联车辆数据等这类新的预警数据源，研发针对性的预警算法，同时改进原来结构健康监测预警算法，在现有的技术条件下真正做到安全预警。

另外，随着AI技术的发展，传统的健康监测技术也在不断地发展，在做健康监测系统方案时，应该充分应用现有的先进技术，以提高结构监测数据的准确性与可靠性。

如在结构挠度测量，位移测量亦或是索力、频率等重要结构参数的测量，可以采用基于视频图像法的非接触式测量仪器—视频位移监测仪，此仪器能同时测量桥梁任意点位的水平及竖向等两个方向的动态位移，经傅里叶变换后得到频率，以先进的自研算法计算索力等参数，由于其原理采用视频数据为基础的方式，因此无需在被测物上做任何接触处理，真正实现远距离非接触式测量，并且测量数据支持4G或5G网络的实时回传上云。

4.车路云一体化系统的应用：数据彻底打通，七大优势效果显现

优势一：公路交通数据全面打通

高速公路车路云一体化系统包含了网联车辆信息、交通信息、结构信息、气象信息等多种信息类型，彻底解决信息孤岛等问题，给高速公路管养单位带来前所未有的数据广度与深度，不仅数据类型多样，且数据规模宏大。以车路云一体化系统的云控平台为核心，可将数据管理得井然有序，根据已有的功能以及未来定制化开发的功能，高速公路可以实现道路交通中断问题的实时发现，快速判断并给后车发出危险预警。

优势二：多链路的信息交互

车路云一体化系统的信息交互有PC5及Uu两条链路。其中基于C-V2X 的 PC5 接口是终端间直接通信，不经过基站，与 5G 网络切片没有关系；即V2V、V2I、V2P 业务无须 5G 网络切片支持，重点面向低时延通信场景。其次，基于4/5G蜂窝网络通信的 Uu链路，即 V2N 需要 5G 网络切片支持，可定向为车辆提供信息服务，实现定制化服务场景。当然，两条链路在必要时也可以互为备份，作为车辆运行安全的通信冗余，如前方事故信息，PC5通道能快速获取，同时也能通过Uu通道从云端获取。因此车路云一体化系统的多链路能力，对于解决道路中断问题，具有鲁棒性强的优势。

优势三：网联车辆的即时信息发布

OBU是实现车联网的关键部件。V2V、V2I 协同是短距离通信，可以实现道路安全和微观交通，对时延与可靠性要求高。V2V可以实现盲区感知、变道辅助、高优先权车辆紧急通行等。V2I交通信号灯信息及车速引导，高速公路突发事故、临时施工，危险路段（匝道、隧道等）。V2V协同下，网联车辆高频度、群发群收车车间的通信：多车对多车间的周期性通信，发送 10 次/（车·s）以上的车辆状态信息，这类数据足以用于道路异常的报警，如道路中断时，在前网联车辆发生意外的情况下，通过V2V即时预警后车。

在《车路云一体化系统建设与应用指南》中的第十五个功能C-AEB中，后车可以通过车车、车路或车云等通信方式，可以提前获知目标物信息，当检测到本车与目标物存在碰撞风险时，通过车端识别、RSU 或云端下发预警信号，并在必要时发出控车信号（制动或降低车速）从而避免碰撞或减轻碰撞程度。在道路中断的情况下，基于C-AEB功能，可以实现网联车辆紧急制动，并广播危险信号，数据上云后实时开展路侧管控。

优势四：政策支持，有资金保障

2024年5月17日，财政部、交通运输部联合发文《财政部交通运输部关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》，通知中明确提出了对各省智慧高速建设的补贴规定，东部、中部、西部地区奖补比例分别为40%、50%、60%，补贴上限10亿。

在96号文与28号文中，均明确提出了要建设高速公路车路云一体化系统，以解决分合流、桥隧、重点路段等的痛点问题，高风险路段、可能造成交通中断的路段与结构，均可在财政补贴资金的助力下实现一体化系统监测预警。

优势五：建议重要路段实施，统一建设公路云控平台

建设车路云一体化系统，离不开路侧设施的布设，为了保证良好的效果，行业内普遍按全覆盖布设雷视设备、边缘计算单元、收发单元等，如此必将带来建设成本的升高，因此为了节约经费，有效利用投资资金，建议在高边坡、大跨径桥梁、隧道以及其他经评估属于高风险路段部署实施，针对性的实施可以带来极高的性价比。

同时，车路云一体化系统的建设离不开云控平台，云控平台可以实现对网联车辆的管理，对高速公路路侧设备的管控以及对突发事件的有效处置。统一建设云控平台，实现路段、集团等分层数据管理，实现一次建设，多处收益，避免重复建设，不仅可以节约经费，还有助于信息的打通，更有效的应对突发事件。

优势六：信息共享，提高应急养护快反能力

车路云一体化系统有别于传统智慧高速所建设的车路协同，除了关注车与路之间的数据交互与管控，还关注车与车之间的协同以及车云交互，数据量更大，可挖掘的信息更多，将道路上正在运行的诸多网联车辆也当作一类路侧感知设施，运行状态下的网联车辆占比越多，云端所获取的信息越丰富，对道路实时状态掌握得越充分，在云控平台的各类算法的支持下，可以实现对道路异常状况的实时掌握，在充分制定应急预案的情况下，高速公路管养单位可以对道路实时状态以最短的时间，采取最佳的处置方案，在如道路结构偶发中断情况下，快反能力意味着挽救更多的生命，最大程度减少社会损失。

优势七：一举多得，不仅解决了该问题，同时对公路其他方面的痛点问题均可以解决

由于车路云一体化系统的数据极大丰富性，结合云控平台的算法，可以挖掘出大量以往不具备的功能，解决高速公路痛点问题。如C端触达，车辆实时状态等等，进而解决如拥堵异常、事故高发、边坡预警等公路的问题。

据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的官方数据，通过部署高速公路车路云一体化系统，可避免高速81% 以上的车辆碰撞事故，助力高速安全、高效。

据中国汽车工程学会（SA-China）数据，车路云一体化系统可综合提升30%的通行率，降低80%事故率，提高人民出行满意度。车路云一体化可解决70%的交通通行阻断问题，提高高速公路运输承载力，实现高速公路的智慧扩容。

5.低空智能网联：驱动公路结构智能化管理的新引擎

在现代公路行业发展进程中，低空智能网联正逐渐成为公路结构发展的关键助力因素。当前，基于无人机的倾斜摄影、结构巡检等技术已在公路行业试验应用，如无人机倾斜摄影技术在快速计算工程量、交通导改以及构建结构数字孪生方面展现出极具价值的应用潜力，同时也构成了无人检查模式的初步形态。

随着低空经济的持续发展，低空网联化趋势日益明显，低空情报共享、气象信息交互、飞行器起降协调以及飞行器之间的协同作业，天空地协同等一系列相关要素，这些技术的融合应用将极大提升高速公路灾害治理的效能，具体应用场景包括基于天空地协同的气象数据实时共享、公路周边山体滑坡与泥石流等自然灾害信息的快速传递与共享等，为公路结构的智能化、高效化管理提供了有力支撑。

作者简介：

叶宁献智慧交通行业专家高级工程师

闫春红中国信息协会数字生态专委会副会长兼秘书长

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