高速公路氣象災(zāi)害檢測(cè)器布設(shè)文獻(xiàn)綜述

李 敏 趙荷花 楊昌平 劉倩倩 煙臺(tái)南山學(xué)院

高速公路氣象災(zāi)害檢測(cè)器布設(shè)文獻(xiàn)綜述

李 敏 趙荷花 楊昌平 劉倩倩 煙臺(tái)南山學(xué)院

氣象災(zāi)害具有突發(fā)性、波動(dòng)性等特征，難以準(zhǔn)確檢測(cè)和及時(shí)預(yù)報(bào)，對(duì)高速公路車輛運(yùn)行造成很大的安全隱患。因此，高速公路氣象災(zāi)害自動(dòng)檢測(cè)及預(yù)警是有效解決車輛運(yùn)行安全問題的關(guān)鍵。鑒于目前我國(guó)高速公路交通狀況的嚴(yán)峻形勢(shì)，有必要對(duì)世界范圍內(nèi)的高速公路氣象檢測(cè)器的布設(shè)理論和實(shí)踐研究做出全面概述，從中提取適合我國(guó)高速公路氣象檢測(cè)器布設(shè)的共同特征和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為中國(guó)高速公路氣象檢測(cè)器布設(shè)提供理論支持和現(xiàn)實(shí)的參考。

高速公路；氣象災(zāi)害；檢測(cè)器布設(shè)

引言

在高速公路上，車輛行駛速度較快，發(fā)生事故極易造成交通擁堵，特別是在惡劣的天氣條件下，當(dāng)前方能見度較低、視距不足、速度過快時(shí)，事故數(shù)目明顯增加，給人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全帶來很大的威脅。因此，氣象環(huán)境信息的準(zhǔn)確檢測(cè)、及時(shí)發(fā)布對(duì)高速公路交通運(yùn)行、車輛安全尤為重要。

1.高速公路氣象檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

（1）能見度定義

能見度[1]是指人的正常視力及能從極限遠(yuǎn)處背景中分辨出的最遠(yuǎn)目標(biāo)物。它是影響高速公路交通安全的最主要?dú)庀笠亍?/p>

（2） ITMS的定義[2]

運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信、自動(dòng)控制技術(shù)、電子傳感技術(shù)、 GIS定位等多種技術(shù)，按照ITS、交通、氣象、電子GIS的使用規(guī)范和操作標(biāo)準(zhǔn)，具有運(yùn)行狀態(tài)測(cè)控、交通地理信息定位功能并且能在全路段區(qū)域發(fā)揮作用，為ITS決策管理提供氣象與路況實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)警信息的智能化交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家的高速公路修建起步較早，沿線配套的氣象檢測(cè)、預(yù)警、發(fā)布設(shè)施比較完善，而且注重采用氣象信息輔助交通決策。在研究高速公路交通與氣象關(guān)系時(shí)，尤其強(qiáng)調(diào)對(duì)能見度的監(jiān)控。在低能見度條件下，交通控制模式及管理體系進(jìn)行一系列的研究[3]。

（1）歐洲國(guó)家

歐洲很多國(guó)家根據(jù)自己國(guó)家的氣候特點(diǎn)建立公路氣象監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)。例如瑞典的 Slippery Road System Information（SRIS），芬蘭的VARO，比利時(shí)的DWTCCP/40等。

后來，隨著歐洲一體化進(jìn)程的發(fā)展，逐漸形成“公路網(wǎng)惡劣氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)”覆蓋全歐洲。具有代表性的瑞士道路氣象信息系統(tǒng)，可以提供距離地面2米處的溫度、濕度、霧滴、冰凍、風(fēng)向、干濕度等信息，而且傳感器的布設(shè)為6km，除此之外還有雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面結(jié)冰狀況[4]。

德國(guó)采用高速公路沿線布設(shè)氣象檢測(cè)器檢測(cè)天氣的變化情況；瑞典為了準(zhǔn)確檢測(cè)和發(fā)布不良?xì)夂蛐畔ⅲㄔO(shè)650個(gè)野外觀測(cè)站，同時(shí)配備13顆衛(wèi)星和21個(gè)雷達(dá)觀測(cè)站。

（2）美國(guó)

運(yùn)輸部設(shè)立了1300多個(gè)有固定傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，幾乎覆蓋全國(guó)的道路網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還配備移動(dòng)的檢測(cè)站點(diǎn)，站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸需要靠無線通信技術(shù)。

美國(guó)還設(shè)立了1000多個(gè)ASOS站，收集風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、密度、能見度等信息，為交通管理部門提供氣象服務(wù)，同時(shí)還為道路出行者提供交通決策與誘導(dǎo)服務(wù)[5]。

（3）日本

日本的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由1313個(gè)自動(dòng)氣象站組成，可以提供較為完整的氣象數(shù)據(jù)，但是站點(diǎn)相對(duì)較少，許多觀測(cè)點(diǎn)離公路較遠(yuǎn)，不一定能夠代表高速公路的路況氣象實(shí)況[5]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

相比較發(fā)達(dá)國(guó)家的交通氣象監(jiān)測(cè)與發(fā)布研究，我國(guó)高速公路氣象與交通方面的研究起步較晚，仍有較大差距。

第一，在政策方面，我國(guó)政府按照高速公路車輛正常運(yùn)行的氣象要求，規(guī)定各級(jí)氣象部門和交通部門對(duì)高速公路沿線的氣象做出預(yù)報(bào)，交通部和國(guó)家氣象局聯(lián)合對(duì)全國(guó)高速公路的氣象條件做出預(yù)報(bào)。

第二，在理論方面，近幾年來，我國(guó)很多學(xué)者致力于高速公路交通氣象研究。張清、黃朝迎等[6]針對(duì)我國(guó)氣象災(zāi)害的特點(diǎn)、類型、分布等特征，研究了各種氣象災(zāi)害對(duì)四種運(yùn)輸方式的影響；孟燕軍[7]綜合分析了北京地區(qū)高速公路能見度氣候特征；王端宜根據(jù)日本防治冰雪凍災(zāi)害的具體經(jīng)驗(yàn)，綜合我國(guó)公路冰雪凍特征，提出了適用于我國(guó)高速公路的冰雪凍災(zāi)害的防治措施；張振維等[8]進(jìn)行了沈大高速公路沿線氣象引子特征研究。

第三，在實(shí)踐方面，隨著高速公路氣象檢測(cè)器布設(shè)的理論研究的深入開展，交通部和氣象局開始著手于高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，出于資金和技術(shù)的限制，進(jìn)展速度比較緩慢。上海市交通部聯(lián)合氣象局引進(jìn)17套Milos500能見度自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站與人工觀測(cè)站數(shù)據(jù)對(duì)比得到能見度自動(dòng)監(jiān)測(cè)站合理布設(shè)地點(diǎn)[9]；山西省在大運(yùn)高速公路上采用AMS-IV高速公路氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)路面溫度、濕度、降水量、風(fēng)速等數(shù)據(jù)。

3.結(jié)論

從上述分析可以看出，減輕惡劣氣象條件對(duì)高速公路通行影響的主要手段是建立高速公路氣象預(yù)報(bào)機(jī)制，其核心內(nèi)容是建立道路氣象信息系統(tǒng)。目前我國(guó)的道路氣象信息系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

1)缺乏相對(duì)統(tǒng)一的交通氣象信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，使得各地的交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺少互通性，數(shù)據(jù)無法共享，使系統(tǒng)不夠完整；

2)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重不足?，F(xiàn)有檢測(cè)器布設(shè)間距偏大，無法完整地獲得道路氣象信息，仍主要依靠氣象部門的天氣預(yù)報(bào)；

3)無法實(shí)現(xiàn)氣象信息對(duì)高速公路交通運(yùn)行的誘導(dǎo)，目前氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只是集中在對(duì)氣象信息的預(yù)報(bào)上，卻缺乏氣象信息對(duì)交通控制的研究。

[1]湯筠筠，高海龍，張巍漢.高速公路霧區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的研究[J].公路，2005，（8）：108-110

[2]任東鋒.高速公路霧區(qū)交通安全與監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].長(zhǎng)安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007，17-18

[3]Paul A，Pisano. Research needs for weather-responsive traffic management[J].TRB 2004 Annual Meeting：2-6

[4]Lynette C，Goodwin. Practices for road weather management[R].2002

[5]倪秉書.歐洲智能交通系統(tǒng)成功案例（一）-（四）.中國(guó)交通通信產(chǎn)業(yè)，2004（5-9）

[6]黃朝迎.暴雨洪水災(zāi)害對(duì)于公路交通的影響[J].氣象，2000，26（9）：12∶-15

[7]孟燕軍.北京地區(qū)高速公路能見度氣候特征.全國(guó)城市氣象服務(wù)科學(xué)研討會(huì)，2001

[8]張振維.深大高速公路沿線氣象因子特征研究.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2000，026（001），45-46

[9]李亞春.滬寧高速公路大霧的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D].南京氣象學(xué)院，2000