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公路交通气象监测系统

1、前言

    近年来,我国高速公路建设的发展非常迅速,自1988年建成我国第一条高速公路以来,目前我国高速公路总里程已接近2万公里,仅次于美国,跃居世界第二位。高速公路的发展对国民经济产生了越来越重要的影响。 
纵观我国有关高速公路气象环境监测的情况,存在以下几个特点:一是我国关于高速公路雾天通行的管理发展迅速,指标先进,但因种种原因,保障措施跟不上,故管理被动、滞后。二是我国几乎每条高速公路建设时,虽然安装了一些气象站、能见度监测仪,这些设施大部分为进口设备,价格昂贵,起点指标技术先进,但数量偏少、使用不当,缺少像气象部门那样的专业化的维护保障。三是应用水平偏低,造成设备发挥不了应有的效益,在实际工作中仍然采用传统的人工雾情报告、人工疏导等管理技术和措施。

2、系统需求及特点

    天气环境条件监测是高速公路科学运营的一个重要依据,雨、雪、雾、积雪、结冰等情况对高速公路的运营都有直接的影响。据统计,雾、雪、路面结冰是对公路交通安全影响最大的气象因素,每年的群死群伤恶性交通事故中相当大的比例发生在这三种气象条件下。它们对高速公路的影响主要反映在安全、经济效益、社会影响、和引进的交通问题等四个方面。

A、安全影响:
    在大雾等低能见度的气候条件下,高速公路很容易引发多车相撞的恶性交通事故,这类交通事故往往造成相当惊人的损失,雾害已成为交通安全的第一杀手。

B、经济效益影响:
    交通事故不但造成了重大的人员伤亡, 还带来另外重大的经济损失。在大雾、下雪、结冰等天气情况下,往往采取关闭高速公路的办法来有效地杜绝交通事故,但关闭带来的直接经济效益损失是非常可观的。不能准确判断各类型天气条件下高速公路的行车等级也会带来不必要的经济损失。

C、社会影响:
    由于高速公路重大交通事故比例高,人员伤亡大,人们对高速公路产生了潜在的死亡恐惧。据调查,在铁路交通方便的出行中出者还是宁愿选择铁路交通。

D、交通问题: 
    封闭高速公路给周边城镇的交通带来了极大的压力,特别是交通容量小的小城镇,造成严重的大面积的交通阻塞和交通瘫痪。

3、系统设计方案

    在高速公路的建设与运营管理中,实施高速公路气象环境监测站的建设,是高速公路日常运营管理的基础平台——监控系统的重要组成部分。它可有效提升高速公路运营管理的整体服务水平,提高公路在恶劣天气条件下的安全和道路通行能力。据有关资料记载,美国犹他州在经过盐湖城约旦河的州际公路在长3公里路段设置了4 个气象监测器;卡洛莱纳州在库珀河上 11.3 公里的跨江道路段上,设置了5套气象监测器;田纳西州东南部在30.6公里的道路上设置了 8 套气象监测器;等等。通过外场气象监测站的设置,其形成的道路天气信息系统,正在形成国家级的道路天气信息系统(RWIS),并逐渐成为智能交通系统(ITS)的一个有机组成部分,其应用范围和功能正在随之扩大,并逐步标准化。

    在我国,交通部门与气象部门联手展开了“公路气象灾害预报预警体系”的专项研究,形成了广泛共识。综合考虑我国国情和高速公路的发展趋势,我国高速公路气象环境监测在设计上侧重考虑以下几个方面:

 

A、气象与交通行业信息共享平台的建立
    气象行业背景场形势与高速公路沿线气象与环境要素的监测实况应该在一个统一的信息平台下加以利用,以形成优势互补。两行业在网络上构筑信息通道,以便实时导入国家基础气象台站的实况资料和天气预报信息,这两部分信息将构成本系统的基础信息之一。

B、灵活高效的公路沿线监测子站的布设
    应在沿线相对均匀地布设一定数量的交通气象环境综合监测站作为数据基准参考站,所谓基准参考站就是要求该站的数据完整性、准确性相对比较高,以便今后对其进行沿线气象环境特征的分析和研究。我们推荐的一款专为交通气象服务而特别设计的典型交通气象站。监测温度、湿度、降水量、风向、风速、能见度及各类雨雪雾天气现象等影响交通安全的气象要素,主要用于及时发现交通沿线各种异常交通环境因素变化和气象状况,为气象部门的交通气象服务提供实时的监测数据。 
    应在雾多发地段加密布设雾监测子站。主要监测能见度状况或各类雨雪雾天气现象。
    在高速公路、桥梁、隧道等重要交通关键地点布设综合气象与交通预警监测站;在阴面容易结冰、低洼容易积水等地段加密布设路面状况监测子站。此外,还应该布设一定的气温、地温监测子站以便监测高温。我们推荐的一款对高速公路的气象影响参数和各类影响交通安全的路面状况参数进行综合测量的复杂型专业公路监测站。主要监测高速公路的温度、湿度、降水量、风向、风速、能见度及各类雨雪雾等天气现象、路面温度、路面状态、路面积水厚度等要素的变化情况,监测数据及时上传到高速公路监测中心和气象监测管理部门,为供交通管制及时提出实时的决策依据。 
    应适当布设常规自动气象站以强化沿线的气象背景场信息。
    高速公路沿线的摄像装置、通信装置是本系统的重要的、有益补充手段,能在许多特殊时刻发挥重要作用。 

C、及时的灾害实况及预警发布系统
    应建立适合交通部门的短时预警模式,以气象背景场和沿线实况为输入,实时运算出交通气象灾害爆发几率,并及时通过沿线电子警示牌和各种公众媒体发布公路气象灾害情况和预警等级。

D、系统性与规范化
    为了确保系统的有效性,实现基础气象信息的导入,必须遵守已形成的行业标准并签订共同遵守的规范,使系统能结合气象部门和交通部门两方面的优势,共同为社会提供优质的交通气象保障和服务。基础数据库要求采用统一的数据结构规范模式,保证数据的统一性、完整性和有效性,做到数据采集制度化、信息形式标准化、信息内容系统化、信息储存档案化。以达到信息横向、纵向贯通一致、数据共享的目的。

 

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