高速公路氣象災害檢測器布設文獻綜述

李 敏 趙荷花 楊昌平 劉倩倩 煙臺南山學院

高速公路氣象災害檢測器布設文獻綜述

李 敏 趙荷花 楊昌平 劉倩倩 煙臺南山學院

氣象災害具有突發性、波動性等特征，難以準確檢測和及時預報，對高速公路車輛運行造成很大的安全隱患。因此，高速公路氣象災害自動檢測及預警是有效解決車輛運行安全問題的關鍵。鑒于目前我國高速公路交通狀況的嚴峻形勢，有必要對世界范圍內的高速公路氣象檢測器的布設理論和實踐研究做出全面概述，從中提取適合我國高速公路氣象檢測器布設的共同特征和經驗教訓，為中國高速公路氣象檢測器布設提供理論支持和現實的參考。

高速公路；氣象災害；檢測器布設

引言

在高速公路上，車輛行駛速度較快，發生事故極易造成交通擁堵，特別是在惡劣的天氣條件下，當前方能見度較低、視距不足、速度過快時，事故數目明顯增加，給人民的生命、財產安全帶來很大的威脅。因此，氣象環境信息的準確檢測、及時發布對高速公路交通運行、車輛安全尤為重要。

1.高速公路氣象檢測與預警系統的理論基礎

（1）能見度定義

能見度[1]是指人的正常視力及能從極限遠處背景中分辨出的最遠目標物。它是影響高速公路交通安全的最主要氣象要素。

（2） ITMS的定義[2]

運用先進的計算機通信、自動控制技術、電子傳感技術、 GIS定位等多種技術，按照ITS、交通、氣象、電子GIS的使用規范和操作標準，具有運行狀態測控、交通地理信息定位功能并且能在全路段區域發揮作用，為ITS決策管理提供氣象與路況實時監控及預警信息的智能化交通氣象監測預警系統。

2.國內外研究現狀

2.1 國外研究現狀

發達國家的高速公路修建起步較早，沿線配套的氣象檢測、預警、發布設施比較完善，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系時，尤其強調對能見度的監控。在低能見度條件下，交通控制模式及管理體系進行一系列的研究[3]。

（1）歐洲國家

歐洲很多國家根據自己國家的氣候特點建立公路氣象監測信息系統。例如瑞典的 Slippery Road System Information（SRIS），芬蘭的VARO，比利時的DWTCCP/40等。

后來，隨著歐洲一體化進程的發展，逐漸形成“公路網惡劣氣象實時監測控制系統”覆蓋全歐洲。具有代表性的瑞士道路氣象信息系統，可以提供距離地面2米處的溫度、濕度、霧滴、冰凍、風向、干濕度等信息，而且傳感器的布設為6km，除此之外還有雷達監測系統，實時監測路面結冰狀況[4]。

德國采用高速公路沿線布設氣象檢測器檢測天氣的變化情況；瑞典為了準確檢測和發布不良氣候信息，建設650個野外觀測站，同時配備13顆衛星和21個雷達觀測站。

（2）美國

運輸部設立了1300多個有固定傳感器的環境監測點，幾乎覆蓋全國的道路網絡，同時還配備移動的檢測站點，站點之間的數據傳輸需要靠無線通信技術。

美國還設立了1000多個ASOS站，收集風速、風向、溫度、密度、能見度等信息，為交通管理部門提供氣象服務，同時還為道路出行者提供交通決策與誘導服務[5]。

（3）日本

日本的氣象監測系統由1313個自動氣象站組成，可以提供較為完整的氣象數據，但是站點相對較少，許多觀測點離公路較遠，不一定能夠代表高速公路的路況氣象實況[5]。

2.2 國內研究現狀

相比較發達國家的交通氣象監測與發布研究，我國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，我國政府按照高速公路車輛正常運行的氣象要求，規定各級氣象部門和交通部門對高速公路沿線的氣象做出預報，交通部和國家氣象局聯合對全國高速公路的氣象條件做出預報。

第二，在理論方面，近幾年來，我國很多學者致力于高速公路交通氣象研究。張清、黃朝迎等[6]針對我國氣象災害的特點、類型、分布等特征，研究了各種氣象災害對四種運輸方式的影響；孟燕軍[7]綜合分析了北京地區高速公路能見度氣候特征；王端宜根據日本防治冰雪凍災害的具體經驗，綜合我國公路冰雪凍特征，提出了適用于我國高速公路的冰雪凍災害的防治措施；張振維等[8]進行了沈大高速公路沿線氣象引子特征研究。

第三，在實踐方面，隨著高速公路氣象檢測器布設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測系統的實際應用，出于資金和技術的限制，進展速度比較緩慢。上海市交通部聯合氣象局引進17套Milos500能見度自動監測儀，根據自動監測站與人工觀測站數據對比得到能見度自動監測站合理布設地點[9]；山西省在大運高速公路上采用AMS-IV高速公路氣象自動監測設備，24小時不間斷監測路面溫度、濕度、降水量、風速等數據。

3.結論

從上述分析可以看出，減輕惡劣氣象條件對高速公路通行影響的主要手段是建立高速公路氣象預報機制，其核心內容是建立道路氣象信息系統。目前我國的道路氣象信息系統主要存在以下幾個方面的問題。

1)缺乏相對統一的交通氣象信息系統標準，使得各地的交通氣象監測系統缺少互通性，數據無法共享，使系統不夠完整；

2)節點嚴重不足。現有檢測器布設間距偏大，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報；

3)無法實現氣象信息對高速公路交通運行的誘導，目前氣象監測系統只是集中在對氣象信息的預報上，卻缺乏氣象信息對交通控制的研究。

[1]湯筠筠，高海龍，張巍漢.高速公路霧區監控系統結構方案的研究[J].公路，2005，（8）：108-110

[2]任東鋒.高速公路霧區交通安全與監控系統的研究[D].長安：長安大學，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.歐洲智能交通系統成功案例（一）-（四）.中國交通通信產業，2004（5-9）

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

[7]孟燕軍.北京地區高速公路能見度氣候特征.全國城市氣象服務科學研討會，2001

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

[9]李亞春.滬寧高速公路大霧的衛星遙感監測系統[D].南京氣象學院，2000