G6京藏高速盆地（柴達(dá)木腹地北線）春季路面溫度與氣溫要素影響分析

達(dá)海鈺 李寶華 雷春苗 鄭玲 孫芙榮

（青海省氣象服務(wù)中心，青海 西寧 810001）

0 引言

高速公路以其高效、快捷等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。交通運(yùn)輸作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在切實(shí)保障人民基本生產(chǎn)生活、有力支撐社經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面意義重大，其發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的發(fā)展水平［1?2］。京藏高速即北京到拉薩高速公路，簡(jiǎn)稱京藏高速（國(guó)家高速公路編號(hào)為G6），該高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)的重要組成部分。柴達(dá)木盆地屬高原大陸性氣候，氣溫變化劇烈，絕對(duì)年溫差可達(dá)60℃以上，日溫差也常在30℃左右，夏季夜間可降至0℃以下［3］。

現(xiàn)代公路運(yùn)輸體系所追求的快速、高效和安全，很大程度上受到氣象因素的影響和制約。研究表明，公路安全運(yùn)行與氣象條件密切相關(guān)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，災(zāi)害性天氣如強(qiáng)降水、積雪、結(jié)冰、大風(fēng)、高溫、低溫、沙塵暴、霧霾等，對(duì)公路安全運(yùn)行的影響越來(lái)越嚴(yán)重，所造成的損失越來(lái)越大［4?10］。青海省的交通運(yùn)輸主要依靠公路，其公路建設(shè)的快速發(fā)展促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。調(diào)查顯示，近些年道路結(jié)冰是青海省主要?dú)庀笱苌鸀?zāi)害之一，在影響交通安全的惡劣天氣中排在第一位［11］，但是相比較其他地區(qū)，對(duì)于青藏高原地區(qū)道路結(jié)冰的研究相對(duì)較少。溫度對(duì)高速公路路面產(chǎn)生的影響較大。高溫時(shí)，黑色瀝青凝土路面吸收熱量，當(dāng)?shù)乇頊囟雀哂诳諝鉁囟葧r(shí)，路面將出現(xiàn)變軟或泛油現(xiàn)象，此時(shí)路面承重能力減弱，容易變形，這種情況下，行車的舒適度將受到嚴(yán)重影響，容易導(dǎo)致司機(jī)無(wú)意中變換車道，大大增加了交通事故的發(fā)生概率。當(dāng)最低溫度低于5℃時(shí)，空氣中濕度偏高，容易出現(xiàn)白霜，且霜一般發(fā)生在夜間至凌晨，此時(shí)路面的摩擦系數(shù)接近于雪地，因此夜間及拂曉行車應(yīng)格外注意安全。當(dāng)最低溫度低于0℃后，在橋梁及涵洞路段，路面很容易結(jié)冰、結(jié)霜，導(dǎo)致車輛打滑失控進(jìn)而發(fā)生交通事故，氣溫越低，瀝青路面摩擦系數(shù)越小，高速行車的危險(xiǎn)性越大［12］。

1 研究資料和方法

本研究選取2018年5月1日—2020年5月31日京藏高速柴達(dá)木腹地公路北線沿線察汗諾收費(fèi)站、烏蘭小埡口和德令哈東收費(fèi)站3個(gè)交通自動(dòng)氣象觀測(cè)站氣象資料，包括逐日最高（低）氣溫、逐日路面最高（低）溫度，其中最高（低）氣溫為距地面1.5 m處百葉箱中所觀測(cè)到的氣溫，路面最高（低）溫度為紅外線測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)的路面0 cm溫度，分析研究了京藏高速柴達(dá)木腹地北部部分路段最高（低）氣溫和路面最高（低）溫度變化特征，并用統(tǒng)計(jì)學(xué)線性趨勢(shì)相關(guān)方法，分別分析了上述3站路面最高（低）溫度與日最高（低）氣溫間的相關(guān)關(guān)系，并建立了一元線性回歸模型；在本研究中將3—5月劃分為春季，站點(diǎn)詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

表1 交通氣象站基本信息

2 氣溫對(duì)路面溫度影響分析

2.1 路面最低溫度與氣溫相關(guān)關(guān)系

本研究利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日最低氣溫和路面最低溫度資料，研究了3站春季逐日路面最低溫度與最低氣溫間的相關(guān)關(guān)系。圖1、圖2、圖3分別為3站路面最低溫度與最低氣溫相關(guān)關(guān)系圖，圖中關(guān)系式中y表示路面最低溫度，x表示觀測(cè)點(diǎn)最低氣溫。察汗諾收費(fèi)站春季各月相關(guān)系數(shù)分別為0.90、0.84、0.73，烏蘭小埡口站各月相關(guān)系數(shù)分別為0.81、0.88、0.85，德令哈東收費(fèi)站各月相關(guān)系數(shù)分別為0.91、0.93、0.87。3站四季路面最低溫度與氣溫的相關(guān)性方程見(jiàn)表2，各方程均通過(guò)0.01的顯著性檢驗(yàn)。

表2 3站路面最低溫度與氣溫相關(guān)性方程

侯巴迪［13］曾指出：4月份，西北五省絕大多數(shù)地區(qū)（除個(gè)別高山站）的月平均氣溫都在0℃以上。由于4月是由冬季向夏季過(guò)渡的時(shí)期，太陽(yáng)輻射變化大，冷暖氣團(tuán)交鋒頻繁，天氣多變，時(shí)冷時(shí)暖。春季是降水相態(tài)轉(zhuǎn)變，且早晚溫差較大的季節(jié)，容易發(fā)生道路結(jié)冰。此外，雖然道路結(jié)冰更容易出現(xiàn)在夜間，但如果白天出現(xiàn)道路結(jié)冰，當(dāng)日其他時(shí)次也會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的道路結(jié)冰，對(duì)交通的影響將比僅在夜間出現(xiàn)影響更大。綜上所述，應(yīng)更加注重春季路面低溫預(yù)報(bào)的改進(jìn)。通過(guò)相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，察汗諾收費(fèi)站、烏蘭小埡口和德令哈東收費(fèi)站3站路面最低溫度與最低氣溫間有顯著的相關(guān)性，平均相關(guān)性系數(shù)約為0.86，其中德令哈東收費(fèi)站的相關(guān)性最為顯著，平均相關(guān)性系數(shù)約為0.90，因此均具有較好的推廣性和實(shí)用性，均可進(jìn)行業(yè)務(wù)化使用。

2.2 路面最高溫度與氣溫相關(guān)關(guān)系

利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日路面最高溫度和最高氣溫資料，統(tǒng)計(jì)春季逐日路面最高溫度與最高氣溫的相關(guān)關(guān)系。圖4、圖5、圖6分別是3個(gè)交通自動(dòng)站路面最高溫度與最高氣溫相關(guān)關(guān)系圖，圖中關(guān)系式中y表示路面最高溫度，x表示觀測(cè)點(diǎn)最高氣溫。察汗諾收費(fèi)站春季各月相關(guān)系數(shù)分別為0.63、0.93、0.45，烏蘭小埡口站各月相關(guān)系數(shù)分別為0.76、0.76、0.81，德令哈收費(fèi)站各月相關(guān)系數(shù)分別為0.76、0.60、0.67。3個(gè)站點(diǎn)春季路面最高溫度與氣溫的相關(guān)性方程見(jiàn)表3，各方程均通過(guò)0.01的顯著性檢驗(yàn)。

表3 3個(gè)站點(diǎn)春季路面最高溫度與氣溫相關(guān)性方程

單純的氣溫變化對(duì)交通的影響主要表現(xiàn)在高溫和低溫條件下，對(duì)車輛自身的發(fā)動(dòng)機(jī)等部件運(yùn)行狀態(tài)的影響以及對(duì)長(zhǎng)時(shí)間在車內(nèi)的司乘人員的身體狀況的影響。當(dāng)氣溫達(dá)到35℃以上時(shí)，汽車水箱易開(kāi)鍋，發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱或難以發(fā)動(dòng)；長(zhǎng)時(shí)間行駛易造成爆胎并引發(fā)交通事故。另外，異常的氣溫對(duì)路面摩擦系數(shù)也有一定的影響。如果氣溫超過(guò)30℃，晴天時(shí)市內(nèi)水泥和柏油路面的溫度可達(dá)到40℃以上,柏油路面變得軟、粘，摩擦系數(shù)增大，影響行車速度，增加耗油量［5］。而柴達(dá)木腹地處于沙漠戈壁地區(qū)，因此應(yīng)更加注重路面高溫預(yù)報(bào)的改進(jìn)。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)分析京藏高速柴達(dá)木腹地公路沿線察汗諾收費(fèi)站、烏蘭小埡口和德令哈東收費(fèi)站交通自動(dòng)氣象觀測(cè)站春季不同月份路面溫度變化及氣溫變化特征的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)方法建立了其路面最高（低）溫度與日最高（低）氣溫之間的相關(guān)性方程，得到以下結(jié)論。

①通過(guò)相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，察汗諾收費(fèi)站、烏蘭小埡口和德令哈東收費(fèi)站3站春季各月路面最低溫度與最低氣溫間有顯著的相關(guān)性，平均相關(guān)性系數(shù)約為0.86，其中德令哈東收費(fèi)站路面最低溫度與最低氣溫間的相關(guān)性最為顯著，平均相關(guān)性系數(shù)約為0.90。

②采用統(tǒng)計(jì)方法建立的3站春季路面最低溫度和最低氣溫間的相關(guān)性方程具有較好的使用價(jià)值，均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)，可在實(shí)際業(yè)務(wù)工作中推廣應(yīng)用。

③通過(guò)相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，察汗諾收費(fèi)站、烏蘭小埡口和德令哈東收費(fèi)站3站春季各月路面最高溫度與最高氣溫間均通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)，但顯著性較低，應(yīng)更加注重路面高溫預(yù)報(bào)的改進(jìn)。