中条山隧道重点车辆安全管控平台的研究与应用.pdf

No.2202393SHANGHAICTWAYS智能交通中条山隧道重点车辆安全管控平台的研究与应用马鹏（山西交通控股集团有限公司运城南高速公路分公司，山西运城0 4 4 0 9 9）摘要：针对中条山隧道路侧安装的感知设备利用不充分、数据传送不及时、突发事件，尤其是“两客一危”、超高超限等重点车辆行为异常事件，时有发生的现状，对中条山隧道重点车辆安全管控平台展开研究。通过载入平台的“两客一危”AI检测算法，结合宽高仪主动检测技术，可实现异常数据的汇聚处理、深度融合以及智慧应用，同时实现隧道场景内的“两客一危”以及超高超限等重点车辆的精准识别、实时定位以及隧道内的交通诱导，以提升隧道通行效率，减少安全事故，保障出行安全。该平台的研究与落地应用，有效地降低了中条山隧道中重点车辆的事故发生概率，为隧道的安全出行管理提供助力。关键词：中条山隧道；重点车辆安全管控；“两客一危”；超高超限；AI检测算法；重点车辆告警信息联动；重点车辆分析决策0引言随着云计算、大数据、“互联网+”、人工智能等新兴技术与高速公路交通管控业务的深度融合，全国各道路管控中心陆续建立了“两客一危”管控平台。突发事件和次生灾害的发生，以及由此对道路整体通行环境产生的影响，是制约隧道整体通行能力的关键一环。隧道内空间封闭，应急救援工作障碍重重。越是长的隧道，其风险越是成几何级数增长。同时，常规的隧道监控系统无法对车辆进行精确统计和定位，一旦发现事故，无法确认隧道内当前车辆的具体数量和所在位置,进一步加大了救援的难度和风险。基于“两客一危”车辆的特殊性，对其进行稽查与管控就显得非常重要。如何及时了解“两客一危”等重点车辆的相关信息，掌握其踪迹也极为重要。目前国内对于“两客一危”等重点车辆的管理，主要基于车辆自身加装的GPS模块来实现车辆的定位。但在隧道封闭环境下，易造成“两客一危”等重点车辆跟踪难的问题，目前还没有全国推广的解决方案。因此，如何实现对“两客一危”车辆的精准检测,是目前呕待解决的问题。当前，全国对于隧道“两客一危”、超高超限等重点车辆的管控主要体现在重点车辆数据信息管理、驾驶行为监控两大块。重点车辆数据信息管理主要包括对车辆基础数据、定位信息、运行速度、轨迹信息、历史行为数据等的管理。重点车辆驾驶行为监控即实时监测收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 3车辆是否存在疲劳驾驶（驾驶时长）、禁行区域通行、禁行时间通行、异常离线、超速超载等行为。现阶段，对于重点车辆的动态监管能力仍存在一定不足 2 。而这些车辆一旦出现问题，就是重特大事故。因此，需及时发现该种类的车辆信息，并能够实时定位追踪。1项目背景基于交通运输部2 0 1 9 年部署开展的公路隧道提质升级专项行动契机，中条山隧道在2 0 2 1 年度，已完成隧道范围内的全部高清相机改造以及部分范围内的的雷达设备布点工作，同时在隧道洞口安装了基于激光雷达的宽高仪等设备。为充分利用感知设备安装基础条件，实现数据的汇聚处理、深度融合以及智慧应用，同时为实现对隧道场景内的“两客一危”以及超高超限等重点车辆的精准识别、实时定位和隧道内的交通诱导，中条山隧道重点车辆安全管控平台借助“两客一危 AI检测算法、宽高仪检测技术，以及数字李生技术等，通过分析重点车辆在隧道中的实时行车轨迹、过车信息、连续运行时长、运行时刻等数据，判断车辆是否异常行驶。当重点车辆轨迹异常、运行时间异常时，系统能够自动识别异常驾驶行为，并在平台进行声光报警提示。同时，摄像机、卡口、情报板等路侧设备联动应急处置，以保障隧道运行安全，并最终提高隧道通行效率，降低安全事故，提升出行安全，实现“安全、高效、舒适、优质”的隧道出行新体验。94No.2.2023上么路智能交通SHANGHAI HIGHWAYS2关键技术中条山隧道重点车辆安全管控平台是在中条山隧道“智慧之眼”综合监控平台的基础上，升级建设的重点车辆安全监管平台。本平台主要关注“两客一危”车辆及超高超限车辆的运行状态，从行驶路径、行驶时间、载运重量等角度，利用路侧设备数据、行业数据及平台数据融合的大数据分析等手段，结合车辆运行状态、车辆OD路径识别与跟踪，对重点车辆运行数据进行实时监测与分析。通过视频智能分析技术，识别出重点车辆的基础信息，并通过视频监控“主动发现、主动预警”，实时监控重点车辆驾驶行为，减少重点车辆事故损失，降低道路安全隐患，加强对重点车辆及驾驶员的安全管控。平台主要应用的关键技术点如下2.1“两客一危 AI检测算法本平台对前期AI交通事件检测算法进行升级改造，加人“两客一危”车辆AI检测算法，算法判定依据为检测车顶及车位悬挂相关的灯具和标志（车头三角标、车尾燃气爆等危险品字样），以及线路班车和旅游客车等车辆 3 。以路侧安装的智能检测设备为基础，利用Yolov5网络目标检测与跟踪技术、残差网络的特征识别技术、SSD网络的特征识别技术等，生成算法研究模型,并在算法软件中，生成最优的算法程序，实现对“两客一危 车辆的识别和记录 4 。算法的逻辑原理为建立属于“两客一危”的客车、货车的车辆信息数据库，从实时图像中检测目标车辆，进行目标车辆的车牌、品牌、类型识别。将目标车辆信息与数据库中的客车、货车车辆信息进行比对，判断目标车辆是否属于“两客一危”的客车、货车类型。若目标车辆属于“两客一危”的客车类型时，输出目标车辆信息，并进行跟踪；若目标车辆属于“两客一危”的货车类型时，判断目标车辆上是否有危险品标记；若目标车辆属于危化品车辆,输出目标车辆信息，并进行跟踪 5 2.2宽高仪检测技术在目前的公路超限检测中，都只对车辆的重量进行了自动检测，而车辆的宽和高却因为技术原因，没有自动检测，造成了超限检测中的一个盲区，这就给交通安全事故埋下了隐患。宽高仪由两个激光扫描雷达、一台高清相机以及一台宽高控制仪等组成。两个激光雷达设备安装于检测车道正上方的两边，即一边安装一个。雷达高度一般为6 m，其扫描截面和车辆行驶方向垂直。当车辆经过雷达正下方时，雷达开始扫描车辆，并将扫描数据通过网络，传给宽高控制仪；当车辆完全通过雷达正下方时，雷达停止扫描。宽高仪控制器根据传来的雷达扫描数据，计算出车辆的宽和高，并结合高清相机，抓拍车身牌照信息。最后通过网络，将车型宽高以及车牌数据传输到中条山隧道重点车辆安全管控平台，以此来实现对超宽超高车辆的自动检测 6 。车辆宽高仪为超限检测解决了如下问题(1)宽高仪自动检测车辆的宽度和高度，大大提高了超限检测中的车辆通行速度。(2)由于不再人工测量车辆的宽度和高度，降低了治超员的劳动强度，节省了人力资源。(3)提高了检测精度，降低了人工测量带来的误差。（4）由于是仪器测量，故减少了治超员和驾驶员之间因测量数据而引发的纠纷。2.3数字李生技术通过数字化方式，创建中条山隧道实体的虚拟映射，借助数据传输，实现物理实体和虚拟模型间的全生命周期的数据互通，理解、预测和优化业务效率，改善业务成果 7 。数字李生技术融合路侧多源异构感知数据，形成车辆行为画像特征库，实时掌握高速公路重点车辆运行现状，包括实时运行轨迹、运行时长以及车辆特征信息等，并基于交通运行现状，预测重点车辆行为轨迹，以及演算应急处置场景下的交通管制策略。3系统应用基于中条山隧道智慧交通发展和现状分析，按照“统筹设计、集成共享、统一标准、分步实施”的建设原则，中条山隧道重点车辆安全管控平台推动了中条山超长隧道关于重点车辆的安全管控应用，主要实现了重点车辆过车信息展示功能、重点车辆告警信息联动管理，以及重点车辆分析决策等功能。3.1童重点车辆过车信息展示平台基于接入的前端AI视频，分析“两客一危”车辆定位数据、宽高仪检测数据、视频识别数据及雷达数据等为基础，借助多源数据融合的技术手段，主要提供行驶路段范围内的车辆实时位置跟踪，并以数字技术真实还原隧道运行场景，实现“两客一危”等重点车辆No.2202395上语么缘SHANGHATWAY智能交通的精准感知和实时跟踪。通过“两客一危”车辆基础数据、实时定位数据等数据，实现“两客一危”车辆异常驾驶行为的识别，并自动进行预警 8 平台实现了对疑似事件的接人确认和报警。根据采集的各类数据与各自阈值比较（或人工对信息进行确认），予以越限时报警（包括故障和告警信息）。在工作人员通过视频进行事件确认后，通过应急智能方案功能，提出处理方案或预案（阈值可根据实际情况设定）。平台核心功能为实时信息的监测与处置，提供重点车辆过车告警弹窗及数据信息展示功能，包含告警信息弹窗提示、宽高仪实时检测数据信息SVG展示等。生成车道级的车辆定位等多种精确、高效、实时的元数据，并以SVG图形的形式，可视化展示在界面中，精准检测车辆车牌/位置/速度信息，助力管理部门精确了解路网重点车辆的运行状态。图1 为重点车辆过车信息提示示意图。3.2重点车辆告警协同联动管理重点车辆告警信息应用场景依托数字化手段，以“一件事”的理念，开展重点车辆协同智管场景建设。多端协同联动包含感知设备相机、雷达、宽高仪、发布设备情报板、广播、监控人员等。通过对重点车辆和驾驶员的全程可视化、数字化动态管控，实现了对各类违法违规情况和突发状况的实时响应、预警纠错、分类推送、闭环处置，完善了工作会商机制和数据共享机制，提升了全时空、全方位预测、预警、预防道路交通安全隐患风险的能力门。重点车辆告警信息联动管理功能主要实现了对重点车辆事件处置的全过程可视化信息联动功能，主要依靠感知设备，实时监测重点车辆。当监测到“两客一危”车辆异常驾驶行为，平台给出告警信息提示，并与监测路段上建设的视频监控进行联动处置，掌握重点车辆的实时位置。同时，通过可变信息标志，发布文字，提醒驾驶员及时离开隧道路段。通过建设的可被接人的广播，进行中条山隧道重点路段、事故易发地点的提示播报，直至路段恢复正常。图2 为重点车辆告警协同联动管理示意图。中条山隧道智减之眼89040334544（锅）图1 重点车辆过车信息展示示意图消防监控给排水监控威道左润当日趣行流品威道右润当日通行流品2694锅3098锅事件教援资源事件详情K851+640手件方网益网15116KBS2-S00区间测速限速8 0K853+05010304047000K852+080852+030今日施工运车辆（2 分前）K852+400800发生/滋5002/2815:10:26左洞.000200.000900K851:465.000600认.000300翻时没有施工暂时没有事件00103050709111315日K84图2 重点车辆告警协同联动管理示意图96No.22023上海么路智能交通SHANGHAIHIGHWAY3.3重点车辆分析决策重点车辆分析决策应用借助人工智能、大数据分析算法，对重点车辆历史过车数据进行深度挖掘分析，实现了车辆及事件的多维度特征分析，包括“两客一危”车辆画像分析（含车籍、种类）、“两客一危”行为偏好分析 9（含出行时间、平均车速）、“两客一危”历史数据统计展示、“两客一危”路段体征分析以及“两客一危”路段运行指数分析，并结合重点车辆实时数据图表分析、历史数据图表分析，形成对应的“两客一危”事件的事态特征以及行为特征分析。重点车辆分析决策应用主要实现对重点车辆历史运行数据统计分析的可视化展示，发掘重点车辆运行规律 1 0 。以单一重点车辆为对象，统计该车辆的历史通行告警记录，分析该车辆的驾驶行为规律，包括车辆基础信息、行驶路线、平均车速、运行时间及异常行为、处罚记录，生成重点车辆的行为画像。图3 为重点车辆分析决策示意图。综合监控智装之眼设备监控首理中条山庭道日常消理基总理系统设吉眼综合监控平台：安计报表车辆面像分析车辆行为偏好分析表分折报警类型分折车榜出行时分折车籍分布分析半均车速分折42.1%kmh60100508040603026%2052640102010.53%10.53%0路段体征分析00020406081012141618202210.53%5.26%8101214161820220魔通区时实时车型分折春车货车K850-203货车2车XB45KB46C4K24KBSOKa5oK851K85X853K85Ka54+625KA55+700*370+1141620+160+203+590621050110594￥2 1 5路段运行报告当月两客一急数量分折冠化品车302010010204图3 重点车辆分析决策示意图4结语中条山隧道重点车辆安全管控平台是以“两客一危”车辆、超限车辆等重点车辆为对象，利用毫米波雷达目标检测跟踪、视频AI检测算法、宽高仪检测技术以及数字李生技术等，实现重点车辆安全管控数字化、及时化，运行监测智能化、高效化，服务品质化，决策智慧化这一业务形态，最终实现保障中条山隧道通行安全、提高运管效率、提升服务水平的总体目标。参考文献：1代磊磊,朱广芹,祁彪.重点车辆警情生成及快速处置软件研发应用 J.道路交通管理,2 0 2 3(0 1):4 7-4 9.2吴昌成,华佳峰,陆宇,等.基于交通技术监控设备的隧道交通安全管理方法研究 J.中国人民公安大学学报（自然科学版),2 0 1 9,2 5(0 4):5 0-5 6.3朱昊.上海“两客一危”智能视频监控技术应用和发展 J.上海信息化,2 0 2 1(1 0):4 3-4 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double width,and the cantilever concrete stress near the guardrail side of themid-span section is more unfavorable.Key words:large-span composite beam;transport beam on beam;bicycle span double;double car span double;force performanceYan an East Road Tunnel&Pudong Avenue Tunnel Integrated Fire Linkage Thinking and Research.XIN Qifeng(74)Abstract:After the opening of the Pudong Avenue Tunnel,it is connected to the Yanan East Road Tunnel,forming an Extra-longtunnel.Due to the construction of the two facilities in different areas,there are various differences in design and equipment systemfunctions.Based on the requirements of integrated operation,this paper sort out problems,propose optimization and solutions.Com-bining the YOLO v8 neural network algorithm-based fire detection technology,it is applied in tunnel rain spray video linkage,accu-rately positioned,and assisted in initiating relevant contingency plans through digital twin technology.Through experimental testing,the effectiveness of automatic linkage,manual operation,and optimization systems is compared to improve the accuracy of fire linkagebetween the Yan an East Road Tunnel and the East West Passage.Key words:fire linkage;deep learning;AI video detection;YOLO v8;digital twinApplication of High Performance Materials in Maintenance of Hollow Slab BridgeAbstract:According to the structural characteristics of shallow hinge joint of hollow slab beam,damage phenomena and existing prob-lems in current repair scheme,the R&D technical route is put forward,and fast-hardening high-performance hinge filling material andfast-hardening high-performance bridge deck paving material are developed.These two materials have good construction performance,early strength,high strength,high toughness,good interface and anti-dynamic load performance,and thus are suitable for maintenanceand emergency repair construction,and have been verified by actual engineering.The shear transfer capability of the articulated jointsand deck pavement repaired with these two materials is obviously enhanced,the transverse integrity of the bridge is greatly improved,the durability of the structure is enhanced and the maintenance cost is reduced.Key words:hinge joint disease;high performance hinge filling material;high performance deck paving material;hollow slab beam;maintenanceA Blockchain Validation Method for Data of Autonomous Vehicles Full-chain TestingAbstract:The vast amounts of autonomous vehicles full-chain testing data can be traded to unlock its potential value.However,due tovarious test data sources and other reasons,the responsibility and rights of data are unclear,which makes it difficult to carry out thetransaction safely.This paper proposes a method to confirm the right of test data based on blockchain,realizing the storage and access oftest data on blockchain by using metadata+cloud storage.Designing the process of realizing the right confirmation and transaction oftest data in the blockchain system with comprehensive consideration of the participation of test data producers,data platforms and dataconsumers.The rights confirmation and transaction process of the test data are recorded on the blockchain,which guarantees the openauditability and traceability of the rights confirmation in transaction process,and has the advantages of fair trading and decentralization.Key words:autonomous vehicles full-chain testing;data rights confirmation;blockchain;data transactionResearch and Application of Safety Control Platform for Key Vehicles in Zhongtiaoshan Tunnel:Abstract:In view of the current situation that the sensing equipment installed on the roadside of Zhongtiaoshan Tunnel is not fully uti-lized,the data transmission is not timely,and emergencies,especially“Tourist chartered Buses,Liner Buses and Dangerous GoodsTransport Vehicles,ultra-high and over-limit and other key vehicle behavior abnormal events occur from time to time,the safety con-trol platform for key vehicles in Zhongtiaoshan Tunnel is studied.Through the“Tourist chartered Buses,Liner Buses and DangerousGoods Transport Vehicles AI detection algorithm loaded on the platform and the active detection technology of the altimeter,it canachieve the aggregation processing,deep fusion and intelligent application of abnormal data,and at the same time realize the accurateidentification,real-time positioning and traffic guidance of key vehicles such as“Tourist chartered Buses,Liner Buses and DangerousGoods Transport Vehicles in the tunnel scene,as well as ultra-high and over-limit vehicles,so as to improve the tunnel traffic effi-ciency,reduce safety accidents and ensure travel safety.The research and application of this platform can effectively reduce the acci-dent probability of key vehicles in Zhongtiaoshan Tunnel and provide assistance for the safe travel management of the tunnel.Key words:Zhongtiaoshan Tunne;safety control of key vehicles;“Tourist chartered buses;liner buses and dangerous goods trans-port vehicles;superelevation and overrun;AI detection algorithm;key vehicle alarm information linkage;analysis and decision ofkey vehiclesZHANG Gangzheng(82):GUO Xinyu,TU Huizhao,YU Zeyang,SUN Lijun(87).MAPeng(93)