一种隧道交通事故水幕警示方法及系统
技术领域
本公开涉及隧道设施领域，特别涉及一种隧道交通事故水幕警示方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
在现代交通中，隧道为山区或丘陵地区主要的道路类型之一，其作为一种半封闭式结构，驾驶员的视野受到限制，躲避空间有限，车速一旦过快就容易发生追尾事故。目前，隧道内逐渐布设水幕装置，在发生交通事故后，利用水幕对事故点进行软隔离，能够阻挡事故烟气的蔓延，另外还能够提醒后续车辆躲避事故点，提高隧道运行的安全性。
发明人发现，目前的隧道内的各类设施多是在隧道内发生交通事故或其他异常交通事件后，进行后续处理的布置，而并不能为隧道外的车辆提供有效的预警信息，仍旧允许车辆进入隧道，容易造成隧道内交通堵塞，影响应急车辆通行和救援措施的实施；甚至酿成二次事故，带来更大的伤亡和财产损失，对于一些带有弯曲段的隧道而言，其弯曲的部分阻挡了视野，导致驾驶员的视野有限，为较长隧道、特长隧道带来了更大的风险；应用于隧道的交通安全预警设施很少，多数隧道仍旧停留在常规交通标志、交通标线警示的水平，而且隧道安全设施的设置往往具有盲目性，严重影响隧道的交通通行安全水平。
发明内容
本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种隧道交通事故水幕警示方法及系统，通过采集隧道内交通运行状态的信息，将其实时透射到隧道入口的水幕上，即使反馈隧道内交通运行状态，在事故发生后，能够从隧道入口处直接提醒车辆禁止驶入隧道，对即将进入隧道的车辆实施有效的预警干预，减少隧道内的车辆，方便救援和调度车辆、人员及时到达事故地点，避免二次事故的发生，保障隧道内、外部非事故车辆的安全。
本公开的第一目的是提供一种隧道交通事故水幕警示方法，包括以下步骤：
实时获取隧道内状态信息，并将隧道内的状态信息实时投射至位于隧道入口处的水幕上；
当隧道内发生事故时，向水幕投射事故警示信息，并禁止车辆驶入隧道。
进一步地，还包括：当隧道内发生事故时，启动沿隧道方向间隔设置的多组水幕，并分别投射警示信息；对事故上游的水幕上投射事故对应的车道信息。
进一步地，获取外部控制信息，向事故点与隧道入口之间的水幕投射制动信息，禁止车辆继续靠近事故点。
进一步地，获取外部控制信息，向事故点与隧道出口之间的水幕投射警示信息，提醒车辆加速驶离隧道。
本公开的第二目的是提供一种隧道交通事故水幕警示系统，采用以下技术方案：
包括：
投影装置，被配置为获取隧道内状态信息并向水幕进行透射；
处理器，依据隧道内状态判断隧道内异常信息，与投影模块通信输出警示信息；
水幕装置，与隧道配合，在隧道入口处形成水幕及沿隧道方向形成间隔设置的多组水幕；
处理器判断隧道内发生事故时，控制水幕装置在隧道入口水幕投射警示信息并禁止隧道外车辆驶入隧道。
进一步地，还包括：
检测装置，实时获取隧道状态信息和隧道内车辆信息，并发送至处理器；
控制装置，接收外部控制数据并与处理器连接。
进一步地，所述水幕装置设有多个，布置在隧道入口处和隧道内部，位于隧道内的水幕装置沿隧道延伸方向呈间隔设置，以使生成的水幕间隔布置在隧道内，形成软阻挡
进一步地，当发生事故时，处理器控制位于隧道内的水幕装置启动，并分别对水幕投射警示信息。
进一步地，所述的水幕装置包括水幕生成机构和废水回收机构，所述水幕生成机构与废水回收机构对应设置；所述水幕生成机构用于生成水幕供给投影装置透射可视信息。
进一步地，在判断事故发生后，优先启动事故地点相邻的水幕。
与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：
(1)能够统一、自动地监测隧道内交通运行状态，及时反馈隧道内交通运行状态到隧道入口的提醒设施上；能够实时精确地获取隧道内交通运行的实际情况，对隧道内的交通运行环境有一个全面、及时、准确地掌握；
(2)对隧道内的交通事故进行实时检测和警示信息的实时传递，可在事故发生后对即将进入隧道的车辆实施有效的预警干预，减少隧道内的车辆，方便救援，避免二次事故的发生，保证隧道内、外非事故车辆或行人的安全；
(3)通过与外部控制装置进行通信，能够通过控制装置与隧道外的其他自动化系统联动，根据既定的交通事故或交通异常事件警示预案自动生成警示信息，为未进入隧道的车辆提供通行指引，并自动向上级指挥中心汇报，避免事故后车辆在隧道内聚集，达到防灾减灾的目的，提升隧道内交通安全运行水平；
(4)根据事故位置，对相对事故地点不同位置的车辆做出对应针对性指令，对于未进入隧道的车辆，从隧道入口处直接提醒车辆禁止驶入隧道，对即将进入隧道的车辆实施有效的预警干预，减少隧道内的车辆；方便救援和调度车辆、人员及时到达事故地点，避免二次事故的发生，保障隧道内、外部非事故车辆的安全；
(5)对位于事故地点上游的车辆，通过水幕投射告知其事故所在车道，提前规避事故车道，对于事故占用车道较多时，告知上游车辆前方无法通过，尽早制动疏散车辆的停放位置，避免车辆堵塞在距离事故地点较近的位置，并减少车道的占用，使得后续的救援调度车辆能够更为方便的通过；
(6)对于事故地点下游的车辆，通过水幕告知其后方发生事故，提醒其尽快撤离隧道，避免事故扩大引起下游车辆的损坏；
(7)对于事故地点，利用事故地点相邻的两组水幕，对事故地点形成隔离栏，避免事故位置的扬尘、烟雾的快速蔓延，水幕形成阻挡结构，避免事故烟气蔓延引起隧道内可视度的降低，提高隧道内车辆运行的安全性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例1、2的系统结构框图；
图2是本公开实施例1、2水幕警示层结构框图；
图3是本公开实施例1、2监控模块结构框图；
图4是本公开实施例1、2控制模块结构框图；
图5是本公开实施例1、2水幕模块结构框图；
图6是本公开实施例1、2通信模块结构框图；
图7是本公开实施例1、2电源模块结构框图；
图8是本公开实施例1、2隧道交通运行检测层结构框图；
图9是本公开实施例1、2通信系统结构框图；
图10是本公开实施例1、2供电系统结构框图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中隧道内的各类设施多是在隧道内发生交通事故或其他异常交通事件后，进行后续处理的布置，而并不能为隧道外的车辆提供有效的预警信息，仍旧允许车辆进入隧道，容易造成隧道内交通堵塞，影响应急车辆通行和救援措施的实施，针对上述问题，本公开提出了一种隧道交通事故水幕警示方法及系统。
实施例1
本公开的一种典型的实施方式中，如图2所示，提出了一种隧道交通事故水幕警示方法。
包括以下步骤：
实时获取隧道内状态信息，并将隧道内的状态信息实时投射至位于隧道入口处的水幕上；
当隧道内发生事故时，向水幕投射事故警示信息，并禁止车辆驶入隧道；
当隧道内发生事故时，启动沿隧道方向间隔设置的多组水幕，并分别投射警示信息；对事故上游的水幕上投射事故对应的车道信息；
获取外部控制信息，向事故点与隧道入口之间的水幕投射制动信息，禁止车辆继续靠近事故点；
获取外部控制信息，向事故点与隧道出口之间的水幕投射警示信息，提醒车辆加速驶离隧道。
可以理解的是，通过相应的监控装置采集隧道内的状态信息，相应的监控装置沿隧道内布置，采集隧道内设施情况和隧道内车辆的运行状态；
在采集车辆的运行状态时，识别车辆的停车行为、车辆的类型、车辆的速度。
对隧道内的交通事故进行实时检测和警示信息的实时传递，可在事故发生后对即将进入隧道的车辆实施有效的预警干预，减少隧道内的车辆，方便救援，避免二次事故的发生，保证隧道内、外非事故车辆或行人的安全；
根据事故位置，对相对事故地点不同位置的车辆做出对应针对性指令，对于未进入隧道的车辆，从隧道入口处直接提醒车辆禁止驶入隧道，对即将进入隧道的车辆实施有效的预警干预，减少隧道内的车辆；方便救援和调度车辆、人员及时到达事故地点，避免二次事故的发生，保障隧道内、外部非事故车辆的安全；
对位于事故地点上游的车辆，通过水幕投射告知其事故所在车道，提前规避事故车道，对于事故占用车道较多时，告知上游车辆前方无法通过，尽早制动疏散车辆的停放位置，避免车辆堵塞在距离事故地点较近的位置，并减少车道的占用，使得后续的救援调度车辆能够更为方便的通过。
对于事故地点下游的车辆，通过水幕告知其后方发生事故，提醒其尽快撤离隧道，避免事故扩大引起下游车辆的损坏；
对于事故地点，利用事故地点相邻的两组水幕，对事故地点形成隔离栏，避免事故位置的扬尘、烟雾的快速蔓延，水幕形成阻挡结构，避免事故烟气蔓延引起隧道内可视度的降低，提高隧道内车辆运行的安全性。
实施例2
本公开的另一典型实施例中，如图1-图2所示提供一种隧道交通事故水幕警示系统。
如图1所示，一种隧道交通事故水幕警示系统，该系统包括投影装置、水幕装置、处理器、检测装置和控制装置；
投影装置，被配置为获取隧道内状态信息并向水幕进行透射；
水幕装置，与隧道配合，在隧道入口处形成水幕及沿隧道方向形成间隔设置的多组水幕；
检测装置，实时获取隧道状态信息和隧道内车辆信息，并发送至处理器；
控制装置，接收外部控制数据并与处理器连接；
处理器，依据隧道内状态判断隧道内异常信息，与投影模块通信输出警示信息；
处理器判断隧道内发生事故时，控制水幕装置在隧道入口水幕投射警示信息并禁止隧道外车辆驶入隧道。
当发生事故时，处理器控制位于隧道内的水幕装置启动，并分别对水幕投射警示信息；
在判断事故发生后，优先启动事故地点相邻的水幕；尽快对事故地点进行隔离，并及时提醒周边车辆及时避险。
具体的，在本实施例中：投影装置、水幕装置、处理器和控制装置对应水幕警示层，检测装置对应隧道交通运行检测层，还包括为提供通信的通信系统，为各个系统供能的供电系统。
水幕警示层是隧道交通事故水幕警示系统的调度和指挥中心，负责隧道内交通运行状态的远程检测、分析、判断和警示系统的控制、显示；隧道交通运行检测层完成隧道内交通运行现场数据的采集，并通过通信系统与水幕警示层连接，完成现场数据的传输；通信系统是隧道交通事故水幕警示系统的信息传递的媒介；供电系统是隧道交通事故水幕警示系统的基础。
(1)水幕警示系统是隧道交通事故水幕警示系统的控制和指挥中心，负责隧道内交通运行状态的远程监测、判别和控制，水幕控制，信息投射，并负责与上级指挥中心连接。
(2)隧道交通运行检测系统是隧道交通事故水幕警示系统的传感子系统，是水幕警示系统工作的数据基础。主要由车辆检测子模块、速度检测子模块及现场通信网络组成，在完成数据采集后通过现场通信网络与水幕警示系统通信，完成数据的上传。
(3)通信系统是隧道交通事故水幕警示系统的信息传输媒介。该通信系统主要基于道路隧道信息化通信网络，或单独建设专用数据传输网络，连接隧道交通运行检测层和水幕警示层。
(4)供电系统是隧道交通事故水幕警示系统的支持子系统。根据道路隧道所处的地理区位，在具备市电供电条件的隧道可直接接入市电网络，为整个系统提供电力支持；在地理位置相对偏远、不具备市电供电条件时，可安装太阳能供电设备为系统提供电力支持。
(一)水幕警示层
如图2所示，所述的水幕警示层包括监控模块、控制模块、水幕模块、通信模块、电源模块。通信模块与通信系统主网相连。
水幕警示层是隧道交通事故水幕警示系统的核心组成部分，负责整个隧道交通事故水幕警示系统的控制和管理。一般设置于具备水幕发生装置设置条件的隧道外需要设置交通警示信息的位置，具体设置位置的选择应符合《道路交通标志和标线》(GB 5768)中对预警标志的要求。
(1)如图3所示，监控模块主要包括检测子模块、研判子模块。检测子模块通过通信模块和通信系统主网与隧道交通运行检测层相连，接收隧道交通运行检测层传感器上传的检测信息，解读检测器信息，生成车辆型号、速度、车头间距等信息，并将该信息传输给研判子模块。研判子模块根据检测子模块传递的车辆和交通流参数，对交通流的运行状态进行判断，确定是否有车辆停车、交通流缓慢等交通异常事件发生，生成交通流状态指令。
监控模块是水幕警示层的信息来源，主要完成隧道内交通运行检测信息的接收、判别及交通运行状态指令的生成。
(2)如图4所示，控制模块主要包括水幕检测子模块、水幕控制子模块、信息生成子模块、信息投射子模块、报警子模块。水幕检测子模块主要检测水幕实时状态，为控制系统其他模块提供系统自检信息；水幕控制子模块是控制模块的核心，主要控制水幕的生成、信息生成、信息投射等，完成水幕警示信息的可靠传递；信息生成子模块接收监控模块生成的交通流状态指令，生成在水幕上显示的交通警示信息指令；信息投射子模块根据信息生成子模块的交通警示信息指令，完成交通警示信息在水幕的投射、显示；报警子模块接收信息生成模块的交通警示信息指令，如果该指令禁止车辆驶入隧道，则同时将报警信息通过通信系统上传到上级指挥中心。
控制模块是水幕警示系统的核心，负责整个隧道交通事故水幕警示系统的控制、管理。
(3)如图5所示，水幕模块包括供水保障子模块、水幕生成子模块、废水回收子模块，完成水幕的水循环。供水保障子模块是水幕的水源来源，根据道路隧道所在地理位置的水源条件提供水幕系统的供水保障，配置储水箱作为备用水源，在具备供水条件的隧道可以外接水源，经过过滤后为水幕生成子模块提供水源；在不具备供水条件的隧道可通过配置的储水箱为水幕生成子模块提供水源。水幕生成子模块从供水保障子模块获得水源，利用水幕发生装置产生水幕。废水回收子模块利用水幕末端的收集装置回收水幕的下游水，经过滤、净化后，将水输送回储水箱，储存备用。
供水保障子模块通过管道与水幕生成子模块相连；废水回收子模块通过管道与储水箱相连。水源在水幕模块可以循环使用，除蒸发、损耗外，可以最大限度节约水源。
(4)如图6所示，通信模块是水幕警示层的通信中枢，水幕警示层的其他模块通过通信模块与隧道交通事故水幕警示系统的其他层实现通信，并向上级指挥中心发送报警信息。通信模块包括系统内通信子模块和远程通信子模块。
系统内通信子模块依靠隧道交通事故水幕警示系统的通信主网和模块间的通信网络实现系统内的信息传递；远程通信子模块利用5G通信技术与上级指挥中心实现通信，及时传递隧道交通事故水幕警示系统的运行状态信息和隧道内交通运行异常的报警信息。
(5)如图7所示，电源模块承担水幕警示层的电源供应，包括电源转换子模块、稳压子模块、过流保护子模块。电源转换子模块从隧道交通事故水幕警示系统的供电系统获取电源，根据水幕警示层的电力需求完成电源转换，输出适合水幕警示层使用的电力。稳压子模块保持各子模块电力供应的稳定性，保障各模块稳定、可靠运行。过流保护子模块为水幕警示层各模块提供由于各种突发状况导致的电流激增保护，防止出现元件破坏，提高整个系统运行的可靠性。
(二)隧道交通运行检测层
如图8所示，所述的隧道交通运行检测层是隧道交通事故水幕警示系统的传感子系统，是水幕警示系统工作的数据基础。主要由车辆检测模块、速度检测模块及现场通信网络组成，在完成数据采集后通过现场通信网络，经由通信主网，与水幕警示系统通信，完成数据的上传。
(1)车辆检测模块主要完成隧道内指定区域内的车辆存在性检测和车辆通过性检测。车辆存在性检测用于隧道内指定区域车辆是否存在停车的行为，包括驾驶员主动停车和交通事故等其他原因导致的被动停车；车辆通过性检测主要对通过隧道某个区域的车辆的车型、车头时距、速度等车辆运行参数进行检测，由此检测信息可经过分析得到交通流的实时运行参数，为水幕警示层提供数据支持。
(2)速度检测模块主要完成隧道内指定区域内车辆的行驶速度的检测，获取单车行驶速度和交通流的实时速度。检测传感器可使用微波雷达、激光雷达等传感设备。
车辆检测模块的检测结果与速度检测子模块的检测结果，除上传到水幕警示层用于系统的决策、控制之外，两个检测模块的结果还可以用于隧道内交通流信息的交叉校验，提高检测数据的可靠性。
隧道交通事故检测层的车辆检测模块和速度检测模块成对布置，并根据检测模块采用的传感器性能、隧道内几何线形特征、隧道交通运行特性的连续性特征，确定每对检测子模块的有效监测长度，在行车方向上多组布置，覆盖整个隧道路段。各组检测子模块通过隧道内现场通信网络连接，并通过通信主网与水幕警示层连接。
(三)通信系统
如图9所示，所述的通信系统包括通信主网和隧道内现场通信网络，是隧道交通事故水幕警示系统信息传输的基础。该通信系统可以基于已有道路隧道信息化通信网络，或单独建设专用数据传输网络，连接现场交通运行检测层和水幕警示层。
(1)通信主网包括基于E1通道的E1主网或基于以太网的以太网主网。通信主网承担水幕警示层与隧道交通运行检测层之间的信息传输任务，要求能适应道路交通环境，耐老化、耐腐蚀、防潮、抗震，信号衰减率低，具有较高的可靠性。对于较长隧道或多个隧道联防联控等传输距离较长的通信主网可增加信号放大装置。
(2)隧道现场检测网络通过E1接口或以太网接口与隧道通信主网连接，E1为欧洲30路脉冲编码调制。隧道现场检测网络是隧道交通运行检测层各检测子模块与通信主网连接的通道。
(四)供电系统
如图10所示，所述的供电系统包括电力接入模块、不间断供电保障模块、水幕警示层供电模块、隧道交通运行检测层供电模块。供电系统是隧道交通事故水幕警示系统的支持子系统。根据道路隧道所处的地理区位，在具备市电供电条件的隧道可直接接入市电网络，为整个系统提供电力支持；在地理位置相对偏远、不具备市电供电条件时，接入太阳能发电设备。
(1)电力接入模块包括市电接入子模块、太阳能供电接入子模块。根据道路隧道所处的地理区位，在具备市电供电条件的隧道可通过市电接入子模块直接接入市电网络，为整个系统提供电力支持；在地理位置相对偏远、不具备市电供电条件时，可通过太阳能供电接入子模块连接太阳能发电设备。
(2)不间断供电保障模块用于应对电力中断等异常供电事件发生时，为系统提供不少于6个小时的电力支持。
(3)水幕警示层供电模块包括供电系统的电力分出装置、电力线路、电力接入装置。水幕警示层供电模块提供供电系统到水幕警示层的电力接入，与水幕警示层的电源模块相接。
(4)隧道交通运行检测层供电模块包括供电系统的电力分出装置、电力线路和电力接入装置、电源转换子模块。隧道交通运行检测层供电模块为隧道交通运行检测层提供电力，满足各车辆检测子模块和速度检测子模块在运行过程中的电力需求。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
