氣象條件對(duì)高速公路交通影響研究進(jìn)展

張運(yùn)福,林　毅,李　倩,齊　昕,寧仕涌

(1.遼寧省氣象服務(wù)中心,沈陽(yáng)　110166；2.沈陽(yáng)區(qū)域氣候中心,沈陽(yáng)　110166)

?

氣象條件對(duì)高速公路交通影響研究進(jìn)展

張運(yùn)福1,林毅1,李倩2,齊昕1,寧仕涌1

(1.遼寧省氣象服務(wù)中心,沈陽(yáng)110166；2.沈陽(yáng)區(qū)域氣候中心,沈陽(yáng)110166)

摘要：為了減小天氣對(duì)高速交通產(chǎn)生的不利影響，降低惡劣天氣下高速交通事故率，近年來(lái)在交通氣象方面研究廣泛開展。從天氣影響高速公路的物理機(jī)制、高速交通中氣象因子分析與預(yù)報(bào)、以及發(fā)展方向共三方面，對(duì)國(guó)內(nèi)氣象因子影響高速公路交通方面的研究進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：高速公路;惡劣天氣;交通事故

0引言

由于高速公路運(yùn)轉(zhuǎn)同人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此高速行車安全越來(lái)越受到重視。發(fā)達(dá)國(guó)家的每百公里事故率約為普通公路的1/3，而在我國(guó)高速公路事故率及死亡率明顯高于國(guó)外同等級(jí)公路。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)高速公路事故中,大霧、降雨、降雪天氣下發(fā)生的事故占事故總數(shù)的39%，我國(guó)交通事故的高發(fā)與惡劣的天氣條件密切相關(guān)。如何利用高速公路氣象預(yù)報(bào)服務(wù)為高速管理提供決策依據(jù)，從而減少因惡劣天氣所引發(fā)的交通事故一直以來(lái)都是氣象、交通等部門研究的重要領(lǐng)域。本文嘗試綜合評(píng)述近年來(lái)天氣影響交通安全研究進(jìn)展，討論利用天氣預(yù)報(bào)預(yù)警高速安全的未來(lái)發(fā)展走向，以期對(duì)高速氣象研究有所幫助。

1不同天氣現(xiàn)象對(duì)高速交通影響的物理機(jī)制研究

1.1雨雪天氣對(duì)高速路面影響

雨雪天氣中路面濕滑是引起高速公路交通事故的主要原因，路面濕滑導(dǎo)致路面摩擦系數(shù)下降從而導(dǎo)致車輛行駛過(guò)程中穩(wěn)定性降低、制動(dòng)距離增加。降雨后高速路面會(huì)由于積水出現(xiàn)水膜，水膜會(huì)顯著降低車輪與路面間的附著系數(shù)，導(dǎo)致車輛容易打滑從而引發(fā)交通事故。王一姝等發(fā)現(xiàn)日雨量達(dá)到10 mm上海地區(qū)的路面出現(xiàn)積水，路面附著系數(shù)降低，容易導(dǎo)致車輛側(cè)滑和控制失靈。而強(qiáng)降雨天氣過(guò)程還可能誘發(fā)坍塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,破壞公路路基、路面及其他公路設(shè)施,致使交通中斷。

在降雪和雨夾雪對(duì)北方地區(qū)尤其是東北地區(qū)的影響較大，冬季大部分交通事故與降雪有直接或間接關(guān)系。雨雪天氣過(guò)程中，路面如果清掃不及時(shí)就會(huì)堆積冰水混合物，在低溫作用下還可能出現(xiàn)道路結(jié)冰。雨雪影響下，路面道路摩擦系數(shù)的明顯下降會(huì)減弱車輛制動(dòng)效果，從而嚴(yán)重影響行車安全。

1.2高速公路霧霾天氣對(duì)能見度影響

霧霾天氣對(duì)于能見度造成影響原理基本相同，空氣中大量聚集的霧滴或者塵埃對(duì)視線造成阻礙導(dǎo)致能見度降低。能見度越低駕駛員對(duì)車輛的控制難度就越大，從而導(dǎo)致交通事故發(fā)生的概率大大提高。另外司機(jī)對(duì)車距的判斷會(huì)在濃霧天氣里發(fā)生錯(cuò)覺，導(dǎo)致誤判而發(fā)生交通事故。如果大霧中的水汽凝結(jié)在車窗上還會(huì)造成駕駛員視線受到影響。田小毅等分析了滬寧高速一次重大交通事故案例，作者認(rèn)為隨著大氣中污染物的增多，霾出現(xiàn)的幾率較過(guò)去相比有增高趨勢(shì)，在預(yù)報(bào)過(guò)程中要注意“霾—霾霧并存—濃霧”的天氣過(guò)程。崔馳瀟發(fā)現(xiàn)江蘇省沿海高速公路的大霧在夜間21時(shí)～次日07時(shí)加重，05～09時(shí)消散，且不同類型霧的發(fā)生地域和頻次差別很大。作者認(rèn)為大氣動(dòng)力、熱力和水汽條件對(duì)大霧的產(chǎn)生起決定性作用。

1.3高溫天氣對(duì)高速運(yùn)行影響

在影響高速公路的諸多不利天氣條件中，高溫天氣及其引發(fā)的路面高溫也是不容忽視的重要因素之一。據(jù)相關(guān)資料分析，高速公路路面一般為水泥或?yàn)r青材質(zhì)，這兩種材質(zhì)吸熱能力強(qiáng)熱容量小，當(dāng)出現(xiàn)高溫天氣時(shí)路面溫度可達(dá)70 ℃。機(jī)動(dòng)車在高溫路面上行駛過(guò)程中，輪胎氣壓高于安全值，導(dǎo)致輪胎與路面間的摩擦系數(shù)降低，還可能引起爆胎，引發(fā)重大交通事故。

2基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的交通氣象分析與預(yù)報(bào)

2.1高速公路惡劣天氣過(guò)程分析預(yù)報(bào)

南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院協(xié)同江蘇省氣象科學(xué)研究所，利用滬寧高速沿線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)影響高速運(yùn)行的多種天氣進(jìn)行分析并嘗試?yán)肳RF模式進(jìn)行預(yù)報(bào)。袁成松分析了2006～2009年滬寧高速公路高溫天氣過(guò)程，選取出高溫過(guò)程中的4個(gè)共同特征作為預(yù)報(bào)因子，利用多元線性回歸方法建立對(duì)當(dāng)日14時(shí)氣溫的預(yù)報(bào)模型。包云軒對(duì)滬寧高速的一次大霧天氣過(guò)程的動(dòng)力、水汽和熱力條件分析，并提出一種新的能見度經(jīng)驗(yàn)公式。王佳等對(duì)2006～2009年滬寧高速沿線能見度小于500 m的大霧天氣過(guò)程進(jìn)行分類，按照平流霧、輻射霧類型分別進(jìn)行WRF模式模擬。

2.2氣象因子對(duì)高速公路交通事故影響分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)

吉廷艷結(jié)合貴州省近3年重特大交通事故數(shù)據(jù)和降雨、低能見度、凝凍和高溫氣象資料，建立了交通氣象指數(shù)用來(lái)表征了多種氣象要素對(duì)交通的綜合影響程度。夏敏潔等利用南京地區(qū)2012日交通事故量與氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)建立了氣象影響模型，驗(yàn)證了該模型對(duì)工作日交通事故量有較好的模擬效果。由于高速公路交通事故的影響因子不確定性較強(qiáng)，余健對(duì)引入了未確知測(cè)度理論，建立了高速公路交通安全影響評(píng)價(jià)體系。李迅將京津塘高速公路事故數(shù)據(jù)分為逐月、逐時(shí)兩種形式的萬(wàn)量車流交通事故，結(jié)合氣象資料建立了交通氣象風(fēng)險(xiǎn)和交通氣象安全指數(shù)的級(jí)別 。

3交通氣象預(yù)報(bào)研究未來(lái)發(fā)展探討

國(guó)內(nèi)交通氣象預(yù)報(bào)的主要方法是對(duì)氣象觀測(cè)資料或者模式預(yù)報(bào)資料分析，基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法建模。首先由于在建模過(guò)程中沒有考慮物理過(guò)程，因此模型需要大量數(shù)據(jù)支撐，適應(yīng)性較差研究成果不具備推廣性。其次，天氣對(duì)高速公路交通的影響會(huì)由于地形差別很大，已有的交通氣象預(yù)報(bào)研究中，并沒有對(duì)高速路段中地形因素進(jìn)行深入探討。

針對(duì)目前交通氣象研究提出以下發(fā)展建議。

(1)目前大部分高速氣象研究的數(shù)據(jù)基于氣象觀測(cè)站點(diǎn)，而天氣過(guò)程受多種條件影響變化復(fù)雜，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確的表現(xiàn)出高速公路上的天氣。有學(xué)者為了解決這個(gè)問(wèn)題對(duì)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值處理，以期將天氣數(shù)據(jù)細(xì)化到高速路段，但插值方法無(wú)法監(jiān)測(cè)出小尺度局地性的天氣過(guò)程。與交通部門合作建立精細(xì)化交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)特殊地形的積雪、結(jié)冰程度、霧霾濃度等進(jìn)行測(cè)量能夠有效提高交通氣象的預(yù)報(bào)精度。

(2)在建立交通氣象預(yù)報(bào)模型時(shí)，應(yīng)考慮更多的從路面物理過(guò)程角度分析，結(jié)合本地氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報(bào)研究。如周須文利用不同路面抗滑性能數(shù)據(jù)，分析了路面溫度同路面抗滑性能的關(guān)系，根據(jù)河北地區(qū)氣候特點(diǎn)將公路路面進(jìn)行了分類。孟春雷基于通用陸面模式發(fā)展了BJ-ROME數(shù)值預(yù)報(bào)模型，該模型考慮了熱導(dǎo)率、熱容等多種路面特征，通過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)該模型對(duì)北京地區(qū)路面溫度、積雪厚度的預(yù)報(bào)效果十分理想。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣燕.高速公路氣象災(zāi)害分析及對(duì)策研究[R].中國(guó)公路學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2003:61-65.

[2]馬艷.不利氣候條件下高速公路行車安全保障系統(tǒng)的研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2005.

[3]王蘇，拉巴，唐宇,等.淮安市交通氣象條件分析及服務(wù)效益評(píng)估[A].第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)氣象災(zāi)害與社會(huì)和諧分會(huì)場(chǎng)論文集[C].2009：410-414.

[4]朱玉周,程家合,魯坦,等.河南省交通氣象服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2012,(9):95-98.

[5]錢莉，安穎穎，趙德強(qiáng).烏鞘嶺高速公路路段多發(fā)交通事故的氣象條件分析[J].干旱氣象,2014,32(2):286-291.

[6]王一姝,徐建中.氣象條件對(duì)上海公路交通影響的分析及對(duì)策研究[J].中國(guó)科技信息,2009,(8):277-278.

Research progress of weather condition effects on highway traffic

ZHAN Yun-fu1, LIN Yi1, LI Qian2, QI Xin1, NING Shi-yong1

(1.Liaoning Provincal Service Centre,Shenyang 110166，China;2.Shenyang Regional Climate Centre, Shenyang 110166,China)

Abstract:With the purpose of reducing weather negative impact on traffic and accident rate under inclement weather, research on traffic weather has been developed widely in recent years. In this paper, physical mechanism, analysis and forecasting research and development trend of traffic weather are briefly reviewed, in order to overview domestic research on traffic weather.

Keywords:highway; inclement weather;accident

收稿日期：2016-01-08

作者簡(jiǎn)介：林毅(1985-)，男，工程師。

中圖分類號(hào)：U492

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)05-0168-02