面向设计院、集成商的专属解决方案

SOLUTION

首页

全部分类 >

“有声有色”高清定向广播交通分级管控方案

一、市场现状分析

（一）现有系统信息承载能力需要提升

目前高速公路主要依靠交通安全设施中的指路标志、禁令标志、警示标志以及相关文字标线发布道路既有信息，引导交通。机电设施中的门架式可变标志、悬臂式可变标志可用于对道路突发状况进行预警文字提示，但受限于其布设位置、布设数量与现有性能，十几公里以上的间距以单一文字显示的方式，很难对高速行驶的车辆提供有效的信息。

（二）道路信息发布渠道较为单一

近年来高速公路沿线监控设施进一步加强，毫米波雷达、激光雷达、边缘计算、气象检测、无人机以及5G应用等等，外场设施设备的增强，使得路段监控中心对道路异常事件的感知能力得到了大幅度的提高。

随之也带来管理的难题，在各类交通异常事件与自然灾害事件发生前、已经发生的情况下、现场管控时，如何将通知信息告知道路交通参与者与司乘人员，及时进行预警、干预、管控，以减少人员伤亡与经济损失，成为亟待解决的重要问题。

（三）次生事故预防与事件处置效率提升

鉴于高速公路外场设施承载信息能力和发布渠道有限，当高速公路发生自然灾害、交通异常事件时，道路运营管理单位难以及时通知后方来车，部分车辆高速驶入事故灾害区域，造成二次事故引发更大的伤亡与损失。

在高速公路灾害应急救援、紧急调度过程中，现场车辆引导和人群疏散也难以及时进行统一、有效的指挥和调度，事件处置效率较低。

（四）机电设施联动措施有待提升

目前对于已发的高速公路突发事件，及时的干预与管控方式主要通过人员抵达现场与现场机电设施控制两种途径，而救援处置人员抵达现场往往需要一定的时间，所以对事发现场进行远程预警提醒、干预管控是控制灾害蔓延、引导疏散与救援的关键手段。

在道路沿线一旦发生严重交通事故、暴雨、突发团雾、道路结冰、泥石流、山体滑坡等灾害事故，主要通过路侧可变信息标志对上游车辆进行信息提醒。对于隧道内的严重交通事故、车辆抛锚等异常事件，主要通过隧道入口处道路情报板的提示、隧道内情报板提示、隧道内车道指示器提示、隧道内外广播系统语音喊话提醒。在其他场景下如：隧道限速通知、收费站广场拥堵疏导，道路运营管理单位都需要进行一定信息引导。并且，目前机电类的各软件系统大多独立使用，未能通过信息化的手段形成有效的联动措施，即使各管理单位有着完整的应急预案体系、现场处置方案措施，受限于碎片化的管控软件，也无法形成高效的“1分钟”管控方案下发。

二、关键技术

目前常规50-100m间距布设的折返式号角喇叭很难达到良好的声音播放效果，主要有三个原因：

一是声音本身固有的谐振频率在密闭的腔体内容易产生共振，人耳会自我保护自动调低对高音的接收灵敏度；

二是号角喇叭传出的声波是球面波，声音到隧道洞壁产生折返，引起声音的干扰；

三是由于声音传播的速度与广播声音延时的情况，沿线司乘人员会听到多支广播的声音。

因此，实际业务场景下需要新的广播系统能够解决一定的广播延时问题，并且过滤产生谐振的频率，让扬声器播放的声音频率更加适合人耳收听；另外，通过改变喇叭的物理结构和适当增加扬声器功率，让声音传播的球面波变为平面波直射传播，减少线性失真产生，避免声波在隧道洞壁内的干涉现象。高清定向广播系统采用基于相控阵的定向音频技术来实现以上业务目标。具体关键技术如下：

1.多扬声器阵列布局：相控阵技术使用多个扬声器组成阵列，这些扬声器按照一定的规律排列，比如呈直线、圆形或矩形等。每个扬声器都可以独立控制发声的时间和幅度，就像一个乐队中的不同乐器，各自按照特定的节奏和音量进行演奏；

2.声波相位控制：通过电子控制系统精确调节每个扬声器发出声波的相位。相位代表了声波在振动周期中的位置，通过调整不同扬声器声波的相位差，使它们在特定方向上的声波相互加强，而在其他方向上的声波相互抵消。比如，要使声音向正前方定向传播，就控制各个扬声器发出的声波在正前方的相位一致，让它们叠加在一起形成更强的声波；而在其他方向上，通过调整相位使声波相互干扰，减弱声音强度

3.定向声音合成：通过对各个扬声器的相位和幅度进行精确控制，使它们发出的声波在空间中合成具有特定指向性的声波束。相控阵技术可以根据实际需求灵活调整声音的指向角度和覆盖范围，实现对不同区域的精准声音传播。

三、方案介绍

（一）道路主线广播情报板联动系统

1.业务场景

主要针对道路线形结构复杂、事故多发的主线道路场景，优化解决事前预警、事发干预、事中管控的远程控制问题。

高速公路主线一般主要有三大异常事件：交通阻塞、异常停车、恶劣天气。当前方由于事故或施工围蔽引起交通阻塞，可通过后方可变信息标志、高清定向广播，及时发布实时路况信息，让后方司乘人员提前看到、听见前方拥堵原因，减速慢行；在车辆发生异常，停止在主车道或者应急车道时，监控中心可以立即通过广播告知车主及时撤离车道，在护栏外安全区域等候救援，避免因追尾而产生的二次事故；在暴雨雪、大风大雾等恶劣天气条件下，通过广播的警示提醒配合雨雾爆闪灯，警示车辆减速慢行。

可根据实际情况，选择在大流量、事故高发并包含长下坡、急弯路段的主线路段，根据道路视频监控点位、门架点位、路灯灯杆点位，选择性布设4~12组高清定向广播，并通过监控中心的道路监控软件，实现高清定向广播与情报板的联动发布措施。示例场景如下图所示。

图高速公路主线高清定向广播布设点位示例

2.核心功能

（1）多级管理

业务上支持多层级管理，管理所、站可对本路段广播发布内容等进行全面调度管理。管理处中心、集团中心也可进行统一调度管理，且系统支持多账号登录与权限分配，支持在线切换到不同的管理主控机中，实现对多条路段的统一广播、数据查询、联动策略的统一管理。

（2）实时广播

可通过后台管理面板所配置的麦克风，实现对路侧设备的实时语音广播。

1.单个喊话：可对任意一台功放广播设备进行远程喊话。

2.分区喊话：可对任意分区的广播设备进行远程喊话。

3.全线喊话：可对全线广播设备进行远程喊话。

（3）预案广播

可通过后台管理软件预先设定固定的音乐歌曲、警示喊话内容，按固定条件触发后选择播放，并支持选择不同点位的设备；同时支持按照不同时间段进行设定播放。

（4）文本广播

支持通过文字输入后形成AI自动生成语音广播文件，并进行播放，并支持多类型声音种类选择，如男声、女声等种类。

（5）广播录音

支持对各点位广播设备的语音播报内容进行录音，并存储至后台管理软件，支持导出、查询、删除等操作。

（6）策略联动

支持在后台管理软件实现与视频监控、情报板信息发布的联动措施，并支持按需进行联动策略的编辑、修改、删除等操作，实现“一键触发”情报板信息发布、视频监控查看、语音广播下发操作。

（二）隧道入口分级管控系统

1.业务场景

隧道内发生灾害事故或异常停车事件，相比于高速公路主线路段，干预或救援难度更大，更容易引发其他次生灾害。不仅需要对洞内的灾害事件进行应急救援，更重要的是及时管控洞外正常行驶的车辆，尽快在隧道外分流或驻停。传统车道指示器“红叉绿箭”在实际应用过程中的引导效果一般，甚至部分司乘人员并没有留意车道关闭的指示灯。

因此，在洞外设置分级管控区域，在事故发生后到救援人员到达现场之前的黄金时间，需要多方位多途径警示、提醒沿线司乘人员隧道内事故情况，使其驻停在安全区域等待救援，避免更加严重的次生灾害。通过广播引导洞外车辆禁止驶入，也可以为救援车辆留出通道，大幅提高事故灾害的救援、处置效率。

在原有车道指示器及可变信息标志的基础上，利用高清定向广播、警示爆闪灯等设施，构建隧道洞外警报警示区域、声光屏预警区域的多级管控体系，并实现“一键触发”的效果。本次试点计划在1km以上长度的隧道洞口设置分级管控系统。由于分级管控系统本质为强提醒设施，参照高速公路涉路施工作业安全管控的要求，入口管控区间不应少于1600米。且需要后台管理软件进行统一的联动措施管理，包含分级管控措施的编辑、执行等内容。

2.核心功能

（1）分级管控

车辆高速行驶的过程中，司乘人员往往无法通过单一或固定点位处的声音警示、情报发布得知前方的阻断信息。从隧道入口前的主线道路至隧道事故发生区域，构建超过2km的分级预警管控体系，划分“声音预警区域”“声光联动警示区域”“事件实时监测告警区域”，隧道内一旦发生异常情况，可直接启动隧道入口分级管控系统，根据距离等级，分3级展开预警。

声音预警区域主要由外场广播系统构成，形成主线单向道路1.6km以上的声音警示，实现预警信息区域前移；

声光联动警示区域主要由隧道入口处的情报板、车指、广播系统、爆闪警示灯构成，初设隧道入口前600米，隧道入口内200m，情报板“滚动字幕”强提醒，高清定向广播 “声音”提醒，爆闪警示灯“红光”爆闪强提醒，即使是车窗紧闭的司乘人员也能感受到强烈的警示信号，从而降低车速；

事件实时监测告警区域主要由隧道内警示灯、广播系统、情报板、动态逃生诱导标志、动态人通汽通标志构成，有效指引被困司乘人员进行疏散、逃生。

（2）一键联控

一键管控保证了控制功能层面的可靠性。为能在隧道事故发生时，第一时间快速封闭隧道（强提醒封闭），阻止后续车辆进入隧道，增加效果明显的提醒设施，简化相关诱导设施的控制，提供一键联动功能，在接到封道指令后一键控制全部设备进入封道状态。

入口管控系统在整合现有隧道机电设备、主线监控设备的基础上，可适当新增定向广播、路侧及隧道入口警示灯、多功能LED显示屏等多项措施，在提高隧道的安全通行能力的基础上，搭建预防隧道二次事故的安全联动综合预警系统。当隧道发生事故需要紧急禁止通行时，通过后台平台一键控制，联动所有可控机电设施封闭交通。

（3）策略及预案

控制策略

触发因素为前端感知层面的数据上报及预警，自动化控制策略如隧道火灾预警系统告警触发，则可自动触发入口一键管控系统。

同时包含时序控制方案，如夜晚情况下、施工养护情况下自动执行入口一键管控方案。

控制预案

提前制定异常事件情况下的设备控制指令方案，并存为预案，在需要时可一键启动，批量执行机电设施控制方案。提高设备控制操作效率，可快速完成多类型、多设备的同步控制。

a.支持设置、修改、删除设备控制预案，支持隧道群控制预案。

b.支持一键调取执行预案，并生成恢复预案。

包含主线广播情报板联动系统的所有功能项

入口分级管控系统的广播系统功能包含广播系统所有功能项，如多级管理、实时广播、预案广播、文本广播、广播录音。

（三）长隧道一键联控系统

1.业务场景

长隧道一键联控系统主要适用于3km以上的特长隧道，主要由隧道内各类可控机电设施，形成预先设定的“一键联控系统”。如隧道内的一键联动系统，实现隧道内情报板、照明、广播、风机、车通、爆闪灯等设施的联动控制，有效对司乘车辆进行提醒、警示。

目前由于情报信息发布标志的间隔距离较远，广播系统通过声音的传递是隧道内信息发布、紧急疏散的重要方式。但目前常规50-100m间距布设的折返式号角喇叭很难达到良好的声音播放效果，主要有三个原因：一是声音本身固有的谐振频率在密闭的腔体内容易产生共振，人耳会自我保护自动调低对高音的接收灵敏度；二是号角喇叭传出的声波是球面波，声音到隧道洞壁产生折返，引起声音的干扰；三是由于声音传播的速度与广播声音延时的情况，沿线司乘人员会听到多只广播的声音。

因此，实际业务场景下需要新的广播系统能够解决一定的广播延时问题，并且过滤产生谐振的频率，让扬声器播放的声音频率更加适合人耳收听；另外，通过改变喇叭的物理结构和适当增加扬声器功率，让声音传播的球面波变为平面波直射传播，减少线性失真的产生，避免声波在隧道洞壁内的干涉现象。

2.核心功能

（1）一键联控

一键联控功能包含了前文所述的入口管控系统一键联控功能，可对隧道内所有可控机电设备种类进行联动控制，也包含视频联动等内容，同时也包含前文所述的策略及预案功能，如控制策略、控制预案。

（2）高清定向广播

高清定向广播系统包含了前文所述的广播系统功能，同时也包含以下功能：

1）支持联动报警信号输入功能，用以触发预设信号源；

2）IP远程控制功能，实现远程喊话、节目源播放等功能；

3）全数字化传输，以局域网/互联网/4G网卡为主要传输媒介，传输距离不受限制；

4）可利用现有网络架设，具有施工快、节省投资的特点，并实现了多网合一；

5）突破传统公共广播只能下传和只能由机房集中控制的格局，具有强大的分控与互动功能；

6）强大的广播矩阵，可支持无限多个分组，分组可任意组合，随时重组而无须另行布线；