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1、交通安全工程Traffic safety Engineering,第四章 交通安全技术,本章内容,4 交通安全技术（8-10学时）4.1 交通安全技术概述4.2 交通安全设计4.3 基于预防和事故避免的交通安全 监控与检测技术4.4 基于维护和维修的交通安全检测 与诊断技术4.5 交通事故救援技术,一、交通安全技术的基本内容二、交通安全技术的发展趋势,4.1 交通安全技术概述,一、交通安全技术的基本内容目前，为了解决交通安全问题，交通运输部门采取了各种安全方法和手段。这些方法和手段中，基本上遵循了以下措施的实施步骤：1、从设计入手，达到从根本上先保证安全的目的。2、在交通运行的过程中，加强对移
2、动设备、固定设备、环境等的状态以及运输对象实时监控的交通安全监控和检测技术。3、基于维护、维修的移动设备和固定设备的安全检测与诊断技术。4、紧急救援。,4.1 交通安全技术概述,二、交通安全技术的发展趋势现代技术已渗透至各个领域，特别是随着现代通信和计算机技术的发展，为交通安全控制系统的建立创造了条件。因此，交通安全技术的发展趋势表现在向着信息化、智能化方向发展。主要体现以下几方面：（一）实时化（二）信息化（三）智能化,4.1 交通安全技术概述,智能交通系统最为发达的国家和地区是美国、日本和欧盟，形成三大智能交通系统的体系结构。美国的智能交通系统的重点是智能车路系统。在美国智能运输协会1994
3、年出版的“ITS框架发展计划”报告中，确定智能交通系统的29个用户服务功能，并将其分为7个服务领域。（1）先进的交通管理系统（简称ATMS）（2）先进的出行者信息系统（简称ATIS）（3）先进的车辆控制系统（简称AVCS）（4）商业车辆运营系统（简称CVO）（5）先进的公共运输系统（简称APTS）（6）先进的城间运输系统（简称ARTS）（7）自动公路系统（简称AHS）,4.1 交通安全技术概述,日本没有明确地提出ITS体系结构的概念，但在1996年由五家政府部门合作制定了推进智能交通运输系统整体构思，成为日本交通信息化与智能化发展的基本方案，该方案划分了9个领域：（1）智能导航系统（2）不停车
4、收费系统（3）安全驾驶系统（4）交通管理系统（5）公路高效管理系统（6）公共交通管理系统（7）运输车辆管理系统（8）行人帮助系统（9）车辆紧急救援系统,4.1 交通安全技术概述,欧盟国家智能交通系统的研究通过欧洲汽车安全专用道路设施计划（DRIVE）开展的。在DRIVE计划中，取得6个方面的成果：（1）交通需求管理（2）出行与交通信息（3）综合性的城市交通管理（4）综合性的城市间道路交通管理（5）货车运行管理（6）公路客运管理,4.1 交通安全技术概述,本章内容,4 交通安全技术（8-10学时）4.1 交通安全技术概述4.2 交通安全设计4.3 基于预防和事故避免的交通安全 监控与检测技术4.
5、4 基于维护和维修的交通安全检测 与诊断技术4.5 交通事故救援技术,一、交通安全设计的基本原则二、交通安全设计的基本手段三、预防事故的交通安全设计技术四、避免和减少事故损失的安全设计技术五、道路交通安全设计范例,4.2 交通安全设计,一、交通安全设计的基本原则安全技术可以划分为预防事故发生的安全技术及防止或减轻事故损失的安全技术，这是事故预防和应急措施在技术上的保证。交通项目的设计、设备、工艺过程是否安全，可从以下六个方面加以考虑。1、防止人失误的能力2、对人失误后果的控制能力3、防止故障传递的能力4、失误或故障导致事故的难易5、承受能量释放的能力6、防止能量蓄集的能力,4.2 交通安全设计
6、,二、交通安全设计的基本手段为使交通系统符合上述基本原则，人们提出了许多种实施交通安全设计的基本手段。具有普遍性的基本手段从生产设备的事故防止对策、防止能量逆流于人体的措施、消除和预防危险及有害因素的基本原则3个方面考虑，这些手段对交通安全设计具有指导意义。,4.2 交通安全设计,1、生产设备的事故防止对策:这是由日本学者北川彻三提出的，包括以下21项内容：,4.2 交通安全设计,（1）围板、栅栏、护罩；（2）隔离；（3）遥控；（4）自动化；（5）安全装置；（6）紧急停止；（7）夹具；（8）非手动装置；（9）双手操作；（10）断路；（11）绝缘；,（12）接地；（13）增加强度；（14）遮光；
7、（15）改造；（16）加固；（17）变更；（18）劳保用品；（19）标志；（20）换气；（21）照明。,2、防止能量逆流于人体的措施美国人哈登根据能量转移论的观点，提出了防止能量逆流于人体的12条措施。（1）限制能量；（2）用较安全的能源代替危险性大的能源；（3）防止能量积聚；（4）控制能量释放；（5）延缓能量释放；（6）开辟能量释放渠道；（7）在能源上设置屏障；（8）在人、物与能源之间设置屏障；（9）在人与物之间设置屏障；（10）提高防护标准；（11）改善工作条件和环境，防止损失扩大；（12）修复和恢复。,4.2 交通安全设计,3、消除和预防危险、有害因素的基本原则针对设备和环境中的各种危险
8、、有害因素的特点，在消除和预防危险、有害因素时，应坚持以下基本原则。（1）消除（2）减弱（3）屏蔽和隔离（4）设置薄弱环节（5）联锁（6）防止接近（7）加强（8）时间防护（9）距离防护（10）取代操作人员（11）传递警告和禁止信息,4.2 交通安全设计,三、预防事故的交通安全设计技术通过设计来消除和控制各种危险，防止所设计的系统在研制、生产、使用中发生导致人员伤亡和设备损坏的各种意外事故，是事故预防的最佳手段。为满足规定的安全要求，可以采用不同的安全设计方法。主要的安全设计方法有以下几种：,4.2 交通安全设计,1、控制能量对于任何事故，其后果的严重程度与事故中所涉及的能量的大小与类型紧密相关
9、，因为事故中涉及的能量绝大多数情况下就是系统所具有的能量，因而用控制能量的方法，可以从根本上保证系统的安全性。例如，两辆汽车相撞损坏的严重程度与汽车所具有的动能成正比，降低汽车的速度就可以降低事故的损失程度。,4.2 交通安全设计,2、危险最小化设计通过设计消除危险或使危险最小化，是避免事故发生，确保系统安全的最有效的方法。而本质安全技术则是其中最理想的方法。所谓本质安全技术，是指不是从外部采取附加的安全装置和设备，而是依靠自身的安全设计，进行本质方面的改善，即使发生故障或误操作，设备和系统仍能保证安全。在设计中，使系统达到本质安全是很难的，但可以通过设计使系统发生事故的风险尽可能地最小化，或
10、降低到可接受的水平。为达到这一目标，设计系统时应从以下两个方面采取措施：通过设计消除危险；降低危险严重性。,4.2 交通安全设计,3、隔离隔离是采用物理分离、护板和栅栏等将已识别的危险同人员和设备隔开，以防止危险或将危险降低到最低水平，并控制危险的影响。隔离是最常用的一种安全技术措施。预防事故发生的隔离措施包括分离和屏蔽两种。前者指空间上的分离，后者指应用物理的屏蔽措施进行隔离，它比空间上的分离更加可靠，因而最为常见。,4.2 交通安全设计,4、闭锁、锁定和联锁闭锁、锁定和联锁是另一类最常用的安全技术措施。它们的安全功能是防止不相容事件发生或事件在错误的时间发生或以错误的次序发生。（1）闭锁：
11、指防止某事件发生或防止人、物等进入危险区域，如油罐车上的闭锁装置，可防止在车体未接地的情况下向车内加注易燃液体。（2）锁定：锁定则是指保持某事件或状态，或避免人、物脱离安全区域。例如停车后在车轮前后放置石块等物体，可防止车辆意外移动而引发事故。（3）联锁：联锁装置主要应用于电气系统中，主要目的是保证在特定的情况下某事件不发生。如铁路编组站电气集中及联锁设备。,4.2 交通安全设计,5、故障-安全设计在系统、设备的一部分发生故障或失效的情况下，在一定时间内也能保证安全的技术措施称为故障-安全设计。故障-安全设计确保故障不会影响系统的安全，或使系统处于不会伤害人员或损坏设备的工作状态。按系统、设备
12、在其中一部分发生故障后所处的状态，故障-安全设计分为3种类型：（1）故障-安全工作设计。保证在采取矫正措施前，设备、系统正常地发挥其功能，这是最理想的工作方式。（2）故障-安全积极设计。故障发生后，保持系统以一种安全形式带有能量，直至采取矫正措施。（3）故障-安全消极设计。当系统发生故障时，使系统停止工作，并将能量降低到最低值，直至采取矫正措施。,4.2 交通安全设计,6、故障最小化故障-安全设计在有些情况下并非总是最佳选择，如它可能会过于频繁地中断系统的运行，这对系统的运行是相当不利的，特别是对于需要连续运行的系统更是如此。因此，在故障-安全不可行的情况下，可采用故障最小化方法。故障最小化方
13、法主要有降低故障率和实施安全监控两种形式。,4.2 交通安全设计,（1）降低故障率降低故障率是可靠性工程中用于延长元件和整个系统的期望寿命或故障间隔时间的一种技术。降低了可能导致事故的故障的发生率，就会减少事故发生的可能性，起到预防和控制事故的作用，即以提高可靠性的方法提高系统的安全性。降低故障率通常有以下6种方案。,4.2 交通安全设计,安全系数概率设计：采用强度与应力分布模型开展机械结构的概率设计降额：降额是使元器件以承受低于其额定的应力方式使用。实现降额的方法有两种，一种是降低元器件的工作应力；另一种是提高元器件的强度，即选用更高强度的元器件。冗余：冗余可分为并联冗余、备用冗余、表决冗余
14、、串联冗余等。筛选：排除绝大部分劣质元件，也可以剔除那些虽然通过了一般检查，但显示出使用寿命偏短的元件。定期更换：在元件故障率升高之前，即在“浴盆曲线”接近右侧盆壁之前，及时更换元件以保持元件的低故障率。,4.2 交通安全设计,（2）安全监控利用安全监控系统对某些参数进行监测，保证这些选取的参数达不到导致意外事件的危险水平，也是一种使系统故障最小化的方法。安全监控方法可以指出系统是否正常运行，是否产生了不希望的输出，或某参数是否已超过了特定的阈值等等。通常情况下，安全监控系统往往也与警告、联锁或其它安全技术措施相结合，使操作者能够及时、正确地采取适当的措施。典型的安全监控系统通常包括4个功能，
15、即检测、量度、判断和响应。检测和量度功能由检知部分来实现，因此典型的安全监控系统由检知、判断和响应三大部分组成。,4.2 交通安全设计,7、告警告警通常用于向有关人员通告危险、设备问题和其它值得注意的状态，以便使有关人员采取纠正措施，避免事故发生。告警可按人的感觉方式分为：视觉告警、听觉告警、嗅觉告警、触觉告警和味觉告警等。,4.2 交通安全设计,（1）视觉告警眼睛是人们感知外界的主要器官，视觉告警是最广泛应用的警告方式。视觉告警主要有：亮度、颜色、信号灯、小旗和飘带、标志、书面告警等告警方法。亮度。为使人能集中注意力于危险区域，将存在危险之处高于没有危险之处，如对有障碍物处的照明可以减少人或
16、车辆误入此区域的可能性。,4.2 交通安全设计,颜色。通过明亮、鲜明或明暗交替的颜色，引起人们的注意，发出告警信息，如环卫工人身穿桔红色的反光背心，使机动车辆易于发现与识别。安全色分为红、蓝、黄、绿四种颜色。红色表示禁止、停止、消防和危险的意思。如交通禁令标志、停车刹车装置的操纵手柄等。黄色表示提醒人们注意，需警告人们注意的器件、设备及环境，均应涂以黄色的标记，如各种警告标志、道路交通标志和标线、楼梯的第一级和最后一级的踏步前沿、防护栏杆等。蓝色表示指令，要求人们必须遵守的规定，如指令标志、交通指示标志等。绿色表示给人们提供允许、安全的信息。可以通行或安全的指示涂以绿色标记，如表示通行、安全信
17、号旗等。,4.2 交通安全设计,对比色有黑、白两种颜色对比色是使安全色更加醒目的反衬色。黑色为黄色安全色的对比色，白色则为红、绿、蓝安全色的对比色。黑、白两色也可互为对比色。黑色用于安全标志的文字、图形符号、警告标志的几何图形和公共信息标志。白色则作为安全标志中红、绿、蓝三色的背景色，也可用于安全标志的文字和图形符号及安全通道、道路标志标线及铁路站台上的安全线等。红色与白色相间隔的条纹，比单独使用红色更加醒目，表示禁止通行、禁止跨越的意思，用于公路交通等方面所用的防护栏杆及隔离墩。黄色与黑色相间隔的条纹，比单独使用黄色更为醒目，表示特别注意的意思，用于各种机械在工作或移动时容易碰撞的部位。蓝色
18、与白色相间隔的条纹，比单独使用蓝色更为醒目，表示指示方向，用于交通的指导性导向标志等。,4.2 交通安全设计,信号灯。着色的信号灯是一种指示危险存在的常用方法。一般情况下，信号灯所用的颜色及所指的意义是：红色表示存在危险、紧急情况、故障、错误和中断等；黄色表示接近危险、临界状态、注意和缓行等；绿色表示良好状态、继续进行、准备好的状态、功能正常和在规定的参数限度内；白色表示系统可用或系统在运行中。闪动的灯光可用于引起人们的注意或指示紧急事件，效果比固定灯光更好。,4.2 交通安全设计,小旗和飘带。飘带用于提醒、注意，如汽车超宽时在两边均系有飘带，提醒对面司机的注意；小旗则用于表示危险状态，如在开
19、关上挂上小旗，表示正在修理或因其他原因不能合开关，爆破作业时挂上红旗以防止人员进入等。标记。在设备上或有危险的地方可以贴上标记以示警告，如指出高压危险，功率限制，负荷、速度或温度限制等，提醒人们危险因素的存在或需要穿戴防护用品等。,4.2 交通安全设计,标志。利用事先规定了含义的符号表示警告危险因素的存在或应采取的措施。国标GB2894-1996安全标志规定，安全标志由安全色、几何图形和图形符号构成，分为四种：禁止标志，基本型式为带斜杠的圆边框，图形背景为白色，圆环和斜杠为红色，图形符号为黑色。警告标志，提醒人们对周围环境引起注意，基本型式为正三角形边框，图形背景为黄色，三角形的边框及图形符号
20、均为黑色。指令标志，是强制人们必须做出某种动作或采用防范措施的一种图形标志。基本型式是圆形边框，图形背景为蓝色，图形符号为白色。提示标志，是向人们提供某种信息的一种图形标志。基本型式是正方形边框，图形背景为绿色，图形符号及文字为白色。,4.2 交通安全设计,4.2 交通安全设计,书面告警。在操作、维修规程，指令、手册、说明书及检查表中写进警告及注意事项，警告人们存在着危险因素，特别需要注意的事项及应采取的行动，必须使用的防护设备、服装或工具等；而且任何需要引起操作、使用者关注的危险都必须予以提及。,4.2 交通安全设计,（2）听觉告警在某些情况下，仅依靠视觉告警不足以引起人们的注意，而且尽管一
21、个明亮的视觉信号能在很远看到，但在规定范围内，听觉信号效果会更好。听觉信号还可以用来提醒人们注意视觉信号，并通过视觉信号掌握更详尽的信息。一般在下列情况下，应用听觉信号较为合适的情况：所传递的信息简短、简单、需要及时做出反应时。视觉告警方式受到限制时，如光线的变化，操作者目视范围受限或对操作人员还有其他目视要求等。信号十分重要，需要多种告警信号相结合时，如消防报警装置。需要提醒有关人员注意进一步的信息时。习惯于采用听觉信号的场合。进行必要的声音通讯时。,4.2 交通安全设计,四、避免和减少事故损失的安全设计技术只要有危险存在，尽管可能性很小，但总存在导致事故的可能性，而且没有任何办法精确地确定
22、事故发生的时间。另一方面，事故发生后如果没有相应的措施迅速控制局面，则事故的规模和损失可能会进一步扩大，甚至引起二次事故，造成更大、更严重后果。因此，必须采取相应的应急措施，避免或减少事故损失，至少能保证或拯救人的生命。这类措施在技术上包括隔离、个体防护、逃逸、救生和营救措施等。,4.2 交通安全设计,五、道路交通安全设计范例（一）道路线形（二）道路路面（三）交通安全设施（四）气候环境,4.2 交通安全设计,（一）道路线形道路线形是立体描述道路中心线的形状，其中，平面描述的道路中心线形状称为平面线形，立体描述的道路中心线形状称为纵断面线形。道路线形的好坏，对交通流安全畅通具有极其重要的作用。如
23、果道路曲线不合理，不仅会诱发事故、降低通行能力，而且有可能造成道路利用者时间和经济上的损失。,4.2 交通安全设计,1、道路线形设计的原则道路线形要考虑与地形及地区的土地使用相协调，同时要使道路线形连续，并和平面、纵断面两种线形以及横断面的组成相协调，更要从施工、维修管理、经济、交通运用等角度来确定。道路线形设计的基本原则是：（1）对汽车的行驶在力学上应安全、顺畅；（2）从地形等条件看，经济上要合理；（3）从驾驶员的视觉和驾驶员心理看，反应良好；（4）与环境或景观协调、和谐。,4.2 交通安全设计,2、道路的平面线形平面线形包括直线、园弧线、缓和曲线三种。,4.2 交通安全设计,3、道路的曲率
24、半径（1）最小曲线半径：最小曲率半径的确定要考虑行驶在道路曲线部分上的汽车所受到的离心力、重力与地面提供的横向摩擦力之间的平衡，并考虑不至影响乘员的良好心情和感觉。（2）超高：汽车曲线行驶受到的离心力和重力的侧向分力，要依靠轮胎与地面之间的横向摩擦力来保持平衡。为了使汽车安全地在曲线部分行驶，除曲率半径非常大和有特殊理由等情况外，都要根据道路的类别和所在地区的寒冷积雪程度，以及设计车速、曲率半径、地形状况等，在反曲线部分的外缘加高，以平衡汽车受到的离心力的影响。,4.2 交通安全设计,4、视距视距是驾驶员在道路上能够清楚看到的前方道路某处的距离，是道路几何设计的重要因素。有足够的视距，对于行车
25、安全、行驶速度以及通过能力都有很大影响。驾驶员发现前方有障碍物就要在其前面停住车（停车视距），或者前方来车需要错开行驶（错车视距），以及在两车道的道路上，要超越其他车辆，就要跨越到另一车道上行驶（超车视距）等情况存在。又分为静态视距和动态视距。,4.2 交通安全设计,5、纵断线形纵断线形主要表示道路前进方向上坡、下坡的纵向坡度和在两个坡段的转折处插入的竖曲线。纵断线形设计必须符合规范。,4.2 交通安全设计,平纵组合,4.2 交通安全设计,（二）道路路面1、路面的种类按力学特性分为两种：（1）柔性路面：各种沥青路面与碎石路面都属于柔性路面。（2）刚性路面：水泥混凝土路面属于刚性路面，它具有较大
26、的刚性与抗弯能力，能直接承受与分布车辆载荷到路基的路面结构。,4.2 交通安全设计,2、平整度与粗糙度（1）平整度标准平整度是路面表面的平整程度，是路面质量的重要指标之一，它直接影响到行车平稳性、乘客舒适性、路面寿命、轮胎磨损和运输成本。（2）粗糙度标准路面粗糙度可用车辆纵向紧急制动距离、纵向摩擦系数和横向摩擦系数来表示。目前，常用摆动式摩擦系数测定公路路面的摩擦系数。,4.2 交通安全设计,（3）路面构造深度路面构造深度是用于评定路面表面的宏观粗糙度、路面表面的排水性能及抗滑性能的指标，路面构造深度愈小表明路面愈光滑，且在一般情况下，摩擦系数变小，丧失渗水、排水的功能，容易产生汽车滑水现象，
27、造成严重的交通事故。因而路面必须保持一定的粗糙度。,4.2 交通安全设计,3、抗滑度路面摩擦系数又称抗滑系数。路面抗滑性是交通安全的迫切要求。抗滑性差常导致交通事故。尽管现代路面技术不断提高，但由于路面附着性变差产生的事故率仍高。4、行车道行车道的设计必须满足相关标准对行车道宽度、道路的种类和规格、紧急停车带设计、爬坡道和变速车道设计等方面的规定和要求。,4.2 交通安全设计,（三）交通安全设施1、护栏（1）护栏的种类按保护对象分类，有路旁护栏，分隔带护栏，行人护栏三种；按结构分类，有刚性，柔性两种。（2）选择护栏应注意的问题在选择护栏时，应充分注意其功能、经济性、行驶安定感、压迫感、诱导视线
28、、视野与周围道路环境的协调，施工条件、维修、除雪方便等。,4.2 交通安全设计,2、道路照明（1）照明的作用道路照明主要为谋求夜间交通的安全与畅通，在必要的场合设置的照明设施。（2）照明的种类根据设置场所不同，道路照明大致分为连续照明，局部照明及隧道照明。照明的人工光源有汽车前照灯与路灯。（3）路面状况与照明对交通事故的影响根据英、美、瑞士调查，安装路灯后，高速道路的事故率下降40%60%，一般公路下降3070%，城市道路则下降20%50%。这说明道路照明的效果是显著的。（4）照明设计的要求路面亮度，亮度均匀度，眩光，视线诱导，光源。,4.2 交通安全设计,3、视线诱导标视线诱导标是在必要明示
29、道路线形、诱导驾驶员视线的路段，在车道旁侧设置的道路设施，主要在有必要夜间进行视线诱导的路段，设置反光式视线诱导标，在积雪多的地方设置积雪标示。当道路上照明不充分时，在道路右侧或中央分隔带每隔约50m设直径为70100mm的白色或黄色的圆形反光标，其支柱高为90120cm。,4.2 交通安全设计,4、中央带中央带是在双向四车道以上的道路上，为了保证安全行驶，以分离对向车道为目的而设置的，它由中央分隔带和路缘带构成。中央分隔带使对向车道完全分离，建造的比路面高，其结构形式多种多样。中央带可以起到诱导视野的作用。,4.2 交通安全设计,5、道路标志（1）道路标志道路标志有指示标、警告标、禁令标、指
30、路标4种。这些标志给道路通行人员提供确切的信息，保证交通安全畅通。同时，为了充分发挥其效果，应该在其路线上提供连续信息和指导，统一、合理地规划、设置。,4.2 交通安全设计,（2）设置时应注意的事项辨认性设置道路标志要让驾驶员易读认、醒目。表示易读程度称为判读性，表示醒目程度称为诱目性，判读与诱目两者结合称为标志的辨认性。设置标志指路标志设置高度约5m，一般道路的指路标志设于路口前约30m以内。以保证驾驶员看到指路标志后，有减速的时间。指路标志与交叉路口间的距离，即“先行距离”，应考虑路况、汽车行驶速度、判读距离等。设置警告标志应按危险程度慎重决定，同一路段勿设置几种警告标志。,4.2 交通安
31、全设计,材料标志牌一般用钢板、搪瓷、合成树脂板、玻璃钢等制成。为夜晚辨认清楚，标志牌可用反光材料，或标志框有照明设备，还有太阳能光电标示等。风荷载支撑标示牌的支柱与基础的强度，主要由暴风时所承受的风压而定。,4.2 交通安全设计,6、路面标线和标志路面标线是直接在路面上用漆类喷刷或用瓷砖、混凝土预制块等铺列成线条、符号，与道路标志配合的交通管理设施。路面标线种类多，例如行车道中线、停车线竖面标线、路缘石标线等。有的国家还以文字在路面上注明公共汽车优先通行、限制最高车速等。标线有连续实线、间断线、箭头指示线等，多使用白色或黄色漆。,4.2 交通安全设计,（四）气候环境1、影响交通安全的气候条件气
32、候条件对路面的影响改变了路面的状态，破坏了轮胎与路面的正常接触状态，因而诱发事故，主要有：雨、雾、大风、雪、冰冻等。雨天事故尤为突出。,4.2 交通安全设计,2、减少雨天事故的措施采用渗水路面铺装，提高筑路技术，使路面能在雨天时保持无水膜的状态。利用信息板，在适当的时候和适当的路线对车辆限行驶。3、减少雾天事故的措施（1）减低车速（2）打开防雾灯或近光灯，对开灯采取强制性措施,4.2 交通安全设计,4、防滑措施（1）根据道路等级，设计车速，选用细颗粒或粗颗粒结构路面；（2）在容易积水的路段采用可渗水的路面结构技术；（3）用不同类型的沥青表面处理技术，增加摩擦系数，提高路面防滑力；（4）水泥混凝
33、土路面磨光时，用凿毛机横向和纵向拉毛；（5）降雪或路面结冰，撒盐或加防滑链。,4.2 交通安全设计,本章内容,4 交通安全技术（8-10学时）4.1 交通安全技术概述4.2 交通安全设计4.3 基于预防和事故避免的交通安全 监控与检测技术4.4 基于维护和维修的交通安全检测 与诊断技术4.5 交通事故救援技术,一、概述二、对交通设施设备运行状态的监控与检测技术三、对环境状态的监控与检测技术四、对人员的监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,一、概述基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术是建立在先进的技术手段基础上的。交通安全监控与检测的内容包括与交通相关的所有方
34、面，可分为交通设施设备、交通环境、人员等。因每种交通运输方式有其特殊性，安全监控与检测的具体技术存在一定的差异，但总体功能是相似的。由于交通运输系统的组成要素处于动态变化的过程中，为了安全预防和避免事故，应加强对影响安全的各种因素的实时监控和检测。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,二、对交通设施设备运行状态的监控与检测技术交通运输设施设备包括固定和移动两种。对固定和移动设施设备进行监控的目的是随时掌握设施设备的运行状态，及时发现运行中可能出现的影响交通安全的因素，为排除这些影响因素提供依据。这是实现本质安全的手段。下面重点介绍几种对交通设施设备运行状态进行监控与检测的技术。
35、,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,（一）铁路运输设施设备的几种安全监控与检测技术1、铁路列车检测列车位置的实时精确检测，对于确定在系统范围内的安全通路和速度是极为重要的。它也同时与导轨活动环节如道岔进行联锁，并与辅助系统如平交道口系统接通。目前的列车检测方法包括使用各种各样的轨道电路、非轨道电路。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,（1）轨道电路：可以分为音频和微处理器控制的型式、二元频率和相位选择型式两大类。轨道电路方式列车检测的原理大体相似，音频轨道电路示意图如图所示。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,（2）非轨道电路列车检测方法该
36、方式通常能比轨道电路方法提供更大的信息处理能力。但其本身不能提供钢轨完整性检查，所以应使用其他手段予以补充。某些手段并不总是按轨道电路的方式保持与列车接触，可能要求附加的支持电路来供列车检测之用。查寻应答器：查寻应答器被用于欧洲常规速度系统中的列车检测以及在快速磁悬浮车辆速度/位置检测。卫星系统：借助于卫星无线电线路提供列车检测和速度传播信息处理。车上检测感知：其中车辆或列车从一个基准开始不断地计算它的位置，并把这一信息传输到控制中心。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,2、铁路列车超速防护铁路列车速度控制方式随自动化程度的不同，在特征上有一定的差异，但基本原理是相同的，即对
37、实际列车速度和最大安全速度进行安全-故障比较，当出现超速时，要实施安全制动。自动列车防护系统（ATP）是进行列车超速防护的有效手段。列车的速度越高，超速防护越要自动化。列车可以人工驾驶，但如果操纵者超过自动列车防护系统的速度限制，则ATP系统施行制动，使速度处于极限之下或使列车完全停车。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,有自动超速防护的机车信号系统,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,3、铁路车辆探测系统地面安全系统监控列车条件，并将警告信号传送到当地或中央控制设备。这些地面安全系统应与车载监控器相互补充，持续不断地监测走行部分、车辆轴承以及制动器等项目。铁
38、路车辆探测系统包括轴箱发热探测器、车轮发热探测器、脱轨或拖挂设备检测器以及限界检查器。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,（1）轴箱发热探测器轴箱发热探测器是地面热传感装置，它检测车轴轴承发热情况。一个过热的车轴轴承可能迅速损坏，而车轴的断裂可以导致脱轨。当车辆通过探测器时，轴箱发热探测器测量由轴承发射的红外线辐射热，并与同一列车的相邻轴承进行比较。如果记录到一个读数高，由探测系统向列车及监控中心发出信号，给出怀疑发热轴箱的位置，及时对发热轴承进行检查。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,HOA90S型热轴探测器组成框图,4.3 基于预防和事故避免的交通安全
39、监控与检测技术,（2）热轮探测器热轮探测器类似于轴箱发热探测器，与轴箱发热探测器的区别在于热轮探测器的热敏传感器是指向车轮踏面而不是车轴轴承。热轮探测器用于检测抱闸踏面制动。如果检测到抱闸制动，列车乘务员应请求列车停车，并在报闸车辆上松开制动器。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,（3）脱轨/拖挂设备检测器脱轨或拖挂设备检测器用在桥梁、隧道等处，用来检验车辆仍在钢轨上，以及设备仍完整无损。（4）临界限界检查器临界限界检查器常用在主要固定设备，如桥梁或隧道入口的前面，以检验装备或碴石没有超出正前方固定设备围砌的限界之外。这些检查器典型地使用在货运铁路上。,4.3 基于预防和事故
40、避免的交通安全监控与检测技术,（二）道路交通的几种安全监控与检测技术1、打瞌睡或注意力不集中驾驶的警报系统长途行驶或在高速公路上行驶时，驾驶员往往由于疲劳或所见目标单调而打瞌睡或注意力不集中，导致车辆偏离路线，甚至发生碰撞事故。据统计，高速公路上发生伤亡事故中50%是由于上述原因引起的。为解决这一问题，可用监视转向盘输入和车辆位置的办法检查驾驶员是否打瞌睡或注意力是否集中，并通过“刺激”方法给予驾驶员警告，以便及时纠正驾驶员状态。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,2、火灾隐患或轮胎气压过低的警报系统在发动机室中或隔断的车辆
41、内室中，由于某些原因可能存在火种。为了在着火早期发现并避免引起大火，应该实行必要的监视；轮胎气压过低，会导致汽车行驶性能变坏，轮胎破损和翻车。以上两种情况，都应给驾驶员发出警告信号，以确保安全。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,3、视觉增强系统为了在雨天使风窗玻璃保证有清洁的良好视野，需采用降水防护薄膜等措施。为了更好地适应道路交通状况，解决盲区视野等问题，需要在现有灯光系统上增加额外措施。在这方面日本与美国都开展了大量的研究工作。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4、夜间目标检测和警报系统夜间行驶条件
42、比白天差得多，容易发生事故，这是不言而喻的事实。为避免事故发生，应在规定的车辆接近区域内，检测是否存在目标或行人，并通过直观显示信号警告驾驶员，以便提前采取适当措施。日本马自达公司采用扫描激光雷达和超声波传感器检测前方是否有行人和在斜角方向上是否有驶来的车辆。如有，驾驶员可及时地采取相应措施，以避免发生事故。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,5、车辆检测与警报系统车辆检测系指在两台车接近的区域内检查是否有车辆存在，如有车，则发出警报信号，即警告原车驾驶员，也警告跟随车辆的驾驶员。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与
43、检测技术,6、导行系统这里所谓的汽车导行系统是GPS的一种应用，或者说是以GPS为基础的技术扩展。GPS的含义为全球定位系统，它由3个部分组成：卫星、地面站和用户设备。因此它是一种以空间卫星为基础的无线电导行与定位系统。所谓用户设备包括GPS接收机，数据处理、控制和显示设备。汽车导行系统同样也有这些设备。汽车导行系统的诞生，带动了智能化交通系统（ITS）的发展。而智能化交通系统的发展又促进了汽车导行技术的进步。目前，欧洲、日本、加拿大和美国等国家正在准备加大投入，大力发展智能化交通系统。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,7、车距警报系统该系统给跟踪车辆传送跟踪车辆到前导车辆
44、距离信号，同时使跟踪车辆自动地进行制动和转向系统输入转向信号，以避免车辆接触。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,8、车辆行驶路线改变的事故避免系统当车辆从路线1向路线2改变行驶路线时，往往因后面车辆车速太高或驾驶员不注意而发生碰撞事故。为解决这类事故，一些公司研究开发的系统可以检测并警告车辆的驾驶员。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,9、行驶路线偏离警报系统由于某种原因，在驾驶员未操作转向信号的情况下，车辆开始偏离自己的原来路线，系统便用声音信号警告行
45、驶路线位置偏移车辆的驾驶员。三菱公司利用录像机检测白色路线标记，如驾驶员无意识偏离自己的原来路线，系统便用声音信号警告驾驶员。马自达公司利用CCD摄像机识别道路白线。当用直观信号发出警报后，驾驶员没有使车回到原来行驶路线，系统便自动的使车回到原来路线。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,10、调节车辆位置的速度控制系统为了使同一行驶路线上的车辆始终保持一定距离，车辆应装有速度控制装置。该装置可调节车速，使跟随车辆始终与前面车辆保持正确的距离，以避免事故发生和减轻驾驶员劳动强度。三菱公司用扫描激光雷达和录像机检测前面行驶车辆。在触发“巡行”控制装置情况下，自动调节油门和换档顺序
46、，使车辆不跟随太紧。这种功能也称作自动智能巡行控制或预测距离控制。日产公司的装置是在一般自动控制装置上增设油门和制动执行器，无需驾驶员进行制动操作，便可自动保持一定距离。本田公司和五十铃公司也有类似装置。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,11、碰撞自动检测与防护系统当在同一“线路”上有车辆或其它障碍物时，系统将自动检测并及时发出警报信号，以便提前处理潜在的事故危险，避免发生碰撞。如果驾驶员未进行人工回避操作，系统会自动地进行转向与制动。目前美国、欧洲和日本开展该项研究工作的公司也较多，且已有可供装车使用的产品，如美国德科电子公司的Firewarn碰撞警报系统。,4.3 基于
47、预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,12、转弯减速调节系统当车辆行驶遇到弯道时，由于驾驶员对道路情况不熟悉或注意力不集中，或车速太高，经常发生车撞路标（或栏杆）和翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径及曲率，并相应地自动调节车辆减速度。马自达公司的方案是，当车辆接近转弯时，系统估计一足够安全车速，以便处理转弯，并根据来自路标信息，估计到弯曲部分开始点的距离。如果车速传感器检测证明车速超过估计的安全速度，系统则发出警报信号，如驾驶员未减速，系统将自动操作制动。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,本田公司
48、使用导行系统的地图数据警告驾驶员有弯道，进而选择合适速度。如需减速，则发出警告信号。弯道图形显示在风窗玻璃显示器上。三菱公司的系统从路边红外线信标接收到逼近的拐弯和弯道信号时，同时警告驾驶员减速。如果驾驶忽视了，系统将自动地降低车速。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,13、自动停止警报和调节系统车辆行驶遇到前方有交叉行驶的车辆、行人或交叉路口时，通过传感器的检测车辆应减速或自动停住，而与操作者无关。马自达公司的系统根据路标信息识别到停车线距离。如果驾驶员继续朝交叉路口走而不减速系统，将发出警报信号。当驾驶员不停车时，系统自动使车辆停止。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全
49、监控与检测技术,（三）船舶动力损管系统碰撞、不合适的操作、危险的装载物、人为破坏及恶劣的气候等将引起船舶的损害，而遇到损害，如何控制损害的扩散，使操作者及时掌握全船的损害情况，并帮助决策者作出正确的处理决定，这是船舶动力损管系统设计的基本思想和要求。船舶动力损管系统最早出现在1800年制造的船上，早期的动力损管系统由一些简单的损管报警单元，泵控制单元等组成。一旦船体发生碰撞等造成船舶的损坏时，通过一些报警可以大致了解船上一些重要信息，从而通过泵的开、停来进行压载水的调节或排水操作而达到船舶受到损坏时也能保证船舶的平稳性，减少事故造成的损失，提高船舶的生存能力。,4.3 基于预防和事故避免的交通
50、安全监控与检测技术,近年来，以计算机为基础的综合损管监控系统日前正逐渐取代传统的损管系统。由于计算机具有信息处理量大，反应时间快，辅助决策能力强等优点，各国正大力发展和推广以计算机为基础的动力损管系统，特别是各国海军使用的舰船，将最先进的计算机技术与传统的损管系统相结合，组成了现代的损管监控系统。新的损管系统不但可以快速准确地显示全船的动力设备的运行情况、航行状态以及损害的情况，还可以将船舶的灭火系统、通讯系统等联在一起，由计算机进行自动灭火，自动发出信号等功能。,4.3 基于预防和事故避免的交通安全监控与检测技术,1、系统适用范围动力损管系统适用大型现代化的民用客、货船和先进的水面作战舰船。
