绪论
目前，城市化进程的不断加快，人们出行对交通工具的依赖更加显著。随着人们生活质量的不断提高，对健康安全出行越来越重视，对交通安全的要求也越来越高。然而由于天气、道路等因素的影响，使得交通事故难以避免，但是对危险的提前预测可以减少交通事故的发生，特别是在雾天条件下，及时了解当前能见度情况、控制好车速，对避免交通事故有重要的意义。为此，雾天能见度的检测技术在道路交通，汽车安全领域越来越得到重视。
1.1 雾区道路交通安全预警研究的背景及研究意义
1.1.1 雾区道路交通安全预警研究的背景
随着社会不断进步和经济的快速发展，人们对生活质量的不断追求，汽车工业得到了迅速的发展，汽车已经成为人们主要的交通工具。据中华人民共和国公安部交管局统计数据，截止 2012 年 6 月全国汽车保有量为 1.14 亿辆，与 2011 年底相比，增加811 万辆，增长 7.66%。私人汽车保有量达 8613 万辆，占全部汽车保有量的 75.62%，比 2011 年底上升 1.21 个百分点，中国进入了汽车社会[1]。汽车保有量的增长，促进交通基础设施的建设，特别是高速公路的建设。根据国家交通运输部有关单位统计，截止到 2011 年底，全国公路总里程已突破 400 万公里大关，其中高速公路总里程达到8.5 万公里，位居世界第二，仅次于美国的 10 万公里[2]。然而随之而来，人们不得不面对日益严重的交通环境和道路安全问题[3]。2009 年 6 月 15 日，世界卫生组织（WorldHealth Organization ,WHO）发布了《道路安全全球现状报告》，根据其统计显示，全球每年死于道路交通事故的人数达到了 120 万人，受伤人数超过 5000 万人，而且事故多发生在基础设施欠发达地区和国家[4]。
根据中华人民共和国公安部统计，2005 年，我国道路交通事故死亡人数为 9.9 万人，在过去 10 年里，我国已经有近 90 万人死于各类道路交通事故[5]。交通事故包括人、车、路、环境及管理等多方面的因素影响，而恶劣天气对行车安全的影响尤其明显。2001 年的美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）统计报告显示，当年美国发生的交通事故大约 631 万起，其中由恶劣天气引起的事故达到 140 万起，大约有 22%的交通事故都与恶劣天气有关[6]。据 2005 年国际公路安全会议公布的数据显示，恶劣天气引起的交通事故占总交通事故的 25%。2004 年在恶劣天气条件下，共发生交通事故 103661 起，死亡人数为 23469 人，直接经济损失达 612 万余元。
据我国公安部交通管理局通报，2009年因恶劣天气引发的道路交通事故造成17491人死亡，同比增加 427 人，上升了 2.5%[6]。根据世界各国高速公路运行情况资料统计显示，在所有恶劣气象条件中，雾对道路交通运行产生的危害最大。在美国，每年因浓雾而造成的车辆碰撞等交通事故损失高达 3 亿美元以上。1975 年，在美国加利福利亚至纽约的高速公路上,因大雾天气能见度低而造成一起交通事故，致使 300 多辆车相撞和 1000 多人死伤，成为世界最大的一起交通事故。法国在 1986 年一年内，因雾引发的交通事故就有 1200 起（不含市内），死亡人数为 182 人，死亡率高达 7-8%[7]。自上世纪九十年代以来，我国高等级公路交通事故次数超过了事故总数的 30%，且上升趋势明显[8]。我国公安部交通管理局发布的关于全国交通事故数据显示，恶劣天气导致的道路交通事故，死亡人数在逐年增加，特别是大雾造成的交通事故严重程度也在上升[9]。
此外，2005年全年的恶劣天气交通事故中有 3.8%的交通事故发生在大雾天气条件下，其平均每起雾天交通事故死亡 0.54 人，财产损失 3.7 万元/次，严重程度高于其他天气条件下的事故[9]。
近年来，大雾造成的交通事故实例更是举不胜举，令人触目惊心。2010 年 10月 8 日，在沪渝高速芜湖段因大雾发生了 6 起道路交通事故共造成 7 人死亡，4 人受伤。2010 年 10 月，京港澳高速湖北段因“团雾”发生事故，造成 8 死 23 伤；2011年 11 月 21 日，沪昆高速湖南邵怀段因“团雾”多车追尾，造成 5 人死亡，多人受伤。根据不完全统计，在我国雾天道路交通事故中，有 75%的事故其经济损失在 10 万元以上，严重程度是普通交通事故的 7～8 倍，而且有 85%的追尾性群车事故都发生在雾天[10]。在天气影响的交通事故中，因“团雾”的突发性强，范围小，能见度低，令驾驶员猝不及防，更易造成交通事故。近几年来，高速公路上的多起重大交通事故都与大雾（团雾）有关。雾对道路交通安全的影响主要有以下三个方面：
（1）能见度。大雾天气条件下能见度低，驾驶员的可视范围小，致使驾驶员容易判断失误并做出错误决定，导致前后车追尾。同时，雾会致使物体亮度降低，影响驾驶员观察周围事物。所以在雾天行驶，驾驶员要根据能见度的不同采取相应的措施，保障行车的安全。
（2）路面附着系数。雾天空气湿度大，水滴沉降在路面，致使路面潮湿，造成路面附着系数降低，车轮很容易打滑，制动距离增加，操作稳定性变差，驾驶员经常忽略了这一因素的影响，从而增加了交通事故机率。（3）驾驶员心理紧张。该因素的影响与驾驶员的心理素质关系密切，有些驾驶员应变能力较差，心理承受能力不足。在雾天行车，其情绪易不稳定，由于对自己的操作和应对突发事件缺乏自信，心理压力过大，易因过渡紧张而采取错误操作，引发事故[6]。
第 2 章 能见度测试理论及模型构建...............................13
2.1 能见度及目标能见机理...................................13
2.2 雾滴的形成机理及理化特性...................................14
2.3 光在雾中的衰减原理................................16
2.4 能见度测量模型的构建...................................20
2.5 安全车速模型研究....................................20
2.6 本章小结.................................25
第 3 章 能见度测试系统的整体设计....................................27
3.1 能见度测试系统整体结构设计..........................27
3.2 发射端的设计..............................30
3.3 接收端的设计......................................36
第 4 章 前后门系统的设计及研究..................................47
4.1 前后门系统结构设计.................................................47
4.2 前后门系统控制电路的设计...........................50
4.3 本章小结.................................59
结论
随着经济的发展和城市化进程的加快，道路交通安全问题也越来越复杂。它并不是单纯的提高汽车的安全性能，也不能只是加强道路监管，而是需要道路管理部门、车辆研发机构以及道路建设与规划等多方面的机构与职能部门共同合作，才能改善道路交通安全。本文目的是在不依靠外界信息前提下，通过随车移动式车载能见度测试装置，时时监测雾天车辆运行时的能见度信息，提高车辆在低能见度的雾天安全行驶的性能。为了实现随车移动测试能见度并预报安全车速，本文主要做了以下几点的研究：
1．论文系统阐述了能见度的基本概念及能见机理，根据雾的形成原理及光学特性论述了雾对传播过程中光的衰减影响，包括光的吸收和散射原理，建立了能见度与光透射率的关系模型，为基于透射率的能见度监测仪器的开发提供了理论基础。
2．论文根据汽车的制动理论，分析了车辆行驶中的安全视距与安全车速，建立了能见度与安全车速的关系模型，结合《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》对雾天行车速度的具体规定，确定了不同能见度、不同道路条件下汽车的安全预警车速，为雾天能见度安全预警装置的开发提供了理论基础。
3．论文采用单色光透射衰减的测试方法，基于单片机技术开发了随车能见度监测测试实验系统。通过单片机控制储雾室前后门驱动电机，实现环境雾的均匀采样，使系统达到了将与车辆相对流动状态的雾转变为与车辆相对静止的雾，减少了外界环境的干扰，实现随车移动测试的目的。
参考文献
[1] 中华人民共和国公安部网。
[2] 中国公路发展暨中国公路里程数。
[3] 任东锋，高速公路雾区交通安全与监控系统的研究[D]，长安大学，2007.
[4] 马明，基于多元统计方法的城市道路交通事故分析研究[D]，武汉理工大学，2010.
[5] 法制晚报。
[6] 黄冰娥，恶劣天气下高速公路行车风险分析与预警管理研究[D]，上海交通大学，2012.
[7] 冯明学，高速公路交通气象智能化监测预警系统研究[D]，南京信息工程大学，2005
[8] 郝希良，马江山，基于层次分析法的高速公路雾区限速研究[J]，山西科技，2009（1），92-93.
[9] 蒋贤才，黄科，雾天道路交通安全保障措施及其成效分析[J]，哈尔滨工业大学学报，2012，44（6），87-79.
[10]潘晓东，蒋宏，高昂，雾天高速公路交通事故成因分析及安全对策[J]，交通标准化，2006，158.
15012858052
153688106
