廣南高速公路道路封閉與不良氣象條件的相關性研究

周子欽 盧德全 孫雷果

摘 要：交通運輸與氣象因素之間存在較為密切的關系。為深入了解不良氣象條件對廣（元）南（充）高速公路道路封閉的影響程度，本文基于2013—2018年廣南高速公路的道路封閉數據，統計分析了區域內高速道路封閉的次數、誘因、變化特征，同時利用高速道路封閉事件發生時的天氣要素特征進行了統計對比分析。結果表明，每年的10月到次年2月是高速道路封閉事件的高發期，每日的清晨至上午是高速道路封閉事件的高發時段。高速道路封閉事件與大霧、降水（積水）、降雪（積雪）和道路結冰等不良氣象條件存在高度相關性。

關鍵詞：廣南高速;不良氣象條件;道路封閉;變化特征;相關性

中圖分類號：P49文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0146-04

Abstract： There is a close relationship between transportation and meteorological factors. In order to understand the impact of adverse weather conditions on the road closure of Guangyuan-Nanchong Expressway， based on the road closure data of Guangyuan-Nanchong Expressway from 2013 to 2018， this paper statistically analyzed the number of expressway closures in the region， incentives， and change characteristics， and used the weather element characteristics when the highway closure event occured to carry out a statistical comparative analysis. The results show that every year from October to February of the following year is the high-incidence period of highway closure incidents， and the dawn to morning is the high-incidence period of highway closure incidents. High-speed road closure events are highly correlated with adverse weather conditions such as heavy fog， precipitation （water accumulation）， snowfall （snow accumulation） and road icing.

Keywords： Guangyuan-Nanchong Expressway;adverse weather conditions;road closure;change characteristics;correlation

我國高速公路發展迅猛，已經構建完善的全國高速公路網。雨、雪、霧等不良氣象條件會對高速公路正常運行帶來巨大影響，大霧、降水、降雪和路面結冰等不良通行環境條件還將導致交通事故頻繁發生。目前，國內在不良氣象條件下的道路交通管理研究與應用還處于起步階段，主要是借鑒國外早期技術經驗，即加強道路沿線氣象環境監測，并通過可變信息標志等電子標牌進行信息發布。近年來，高速公路公司與屬地氣象部門的合作日益密切，高速公路沿線氣象預報預警與專業化服務方面有所進展。本文基于2013—2018年四川廣南高速公路有限責任公司（下稱廣南高速公司）收集的道路封閉數據以及對應實況氣象資料，分析導致道路封閉的相關原因，對比各類不良氣象條件對其的影響，旨在找出各類不良氣象條件下高速道路封閉發生的規律以及各類不良氣象條件對高速道路封閉的影響程度，從而指導氣象部門、交通運輸管理部門與高速公路公司提供有效的交通氣象服務并制作相關服務產品。開展各類不良氣象條件與高速道路封閉的關系研究，對于提升氣象部門的道路交通氣象服務能力、提高氣象服務的專業性和針對性具有積極作用。

1 不良氣象條件對高速交通的影響

根據近年全國公路交通阻斷信息統計分析結果，全國累計報送的高速公路及國省干線公路交通阻斷事件中，大約有三分之一是雨、雪、霧等不良天氣所致，其中霧天又約占不良天氣原因中的70%[1-4]。雨、雪、霧和大風等不良氣象條件能夠降低道路能見度、影響駕駛員視覺、降低路面摩擦系數、影響車輛行駛穩定性等，很容易誘發交通事故，高速管理部門在必要時就采取了封閉高速的方式阻斷通行，避免發生重大交通事故。公安部道路交通事故統計年報顯示，每年雨、雪、霧等不利天氣條件下發生的道路交通事故在事故總數中的占比超過10%，對于高速公路而言，不利天氣條件對高速公路影響更大，占比大約是20%;發生在能見度200 m以下的事故約占總數的一半。不良天氣已經成為高速公路上連環追尾多車相撞重特大交通事故的最主要致因，降雨和大霧是排在前兩位的高速公路交通事故影響因素[5-9]。由此可見，做好不良氣象條件下的出行信息服務、應急保通保暢、交通安全運行和路網協同組織等工作，已成為各級交通運輸部門和相關從業者所面臨的一項重要任務。

通過走訪四川高速交警五分局、南充交通和路政管理部門、廣南高速公司，筆者與相關領域的一線工作人員交流，了解實情并達成共識——高速道路封閉事件的發生與不良天氣存在一定的關系，同時了解到高速公路相關工作人員對交通氣象服務的必要性和重要性的認識。結合國內相關交通氣象服務文獻，筆者認為，不良氣象條件對高速道路封閉的影響是多方面的，各類不良氣象條件對駕駛員、道路環境等的影響是不一樣的。本文將分析各類不良氣象條件對高速道路封閉的具體影響，并提出一些參考意見。

2 資料處理與分析

2.1 資料來源

2013—2018年廣南高速道路封閉資料由廣南高速公司監控中心提供;實況氣象資料由四川省南充市氣象局提供。本文根據高速道路封閉事件發生的時間，反查實況氣象要素資料來進行統計和分析。

2.2 資料選取

G75蘭海高速廣南段是國家高速公路網規劃的南北走向的組成部分，也是川東北地區南北向重要交通通道。項目路線起于廣元市羅家溝，止于南充市秦家溝，路線全長為201 km，2012年3月31日正式通車。本研究通過統計整理出廣南高速公路2013—2018年高速道路封閉事件總次數為907次，通過篩選剔除非氣象因素導致的高速道路封閉事件，得出2013—2018年不良氣象條件下高速道路封閉次數為333次，采集每次高速道路封閉事件發生時的天氣實況資料，分析高速道路封閉與各類不良氣象條件的相關性。

2.3 資料分析

高速道路封閉事件發生的原因有很多，比如，大型交通事故、地質災害、高速道路搶修等會造成高速公路交通阻斷，而不良氣象條件會嚴重影響車輛平均行駛速度、導致道路通行能力下降，更為嚴重的誘發交通擁堵甚至封閉中斷，所以不良氣象條件也是導致高速道路封閉發生的重要原因之一。

從圖1中可以看出，2013—2018年廣南高速道路封閉事件中，非氣象因素占一半以上，經調查，主要為道路施工和重大交通事故導致的短時短距的道路封閉事件。而氣象因素導致的高速道路封閉占封閉事件總數的三分之一以上，普遍為長時長距的道路封閉事件，如表1所示。由此可見，不良氣象條件對高速公路正常的交通運輸產生了明顯的影響。在這些不良天氣情況下，駕駛人受到很大影響，通行速度明顯下降，機動車的制動穩定性、轉向穩定性都將變差，車輛容易打滑、跑偏，制動距離顯著延長或制動失效等。為了避免交通事故的發生，交通運輸管理部門就會采取封閉高速道路的措施。

由圖2可以看出，在氣象因素導致的廣南高速道路封閉事件中，大霧天氣明顯占有很大的比重，其次是降水（積水）、道路結冰，其他因素相對較少。四川由于特殊的盆地地形和濕潤的氣候特征，多受輻射霧影響[10]，高速公路封道事件發生頻繁。大霧天氣對交通的影響不僅與霧的濃度有關，還與霧的持續時間有著密切關系。大霧從產生到消散需要一定的時間，這一過渡過程使得駕駛員很難正確判斷自己的行車狀態。由于霧對人視力的影響，霧的能見度約束了人眼的視線范圍，所以在低能見度條件下，車輛的安全車速很低。同時大霧天氣不僅會引起空氣濕度增大，還增加了路面及車輛輪胎表面的霧水，從而影響車輛輪胎與路面的附著系數。路面附著系數減小，使得車輛與輪胎之間的附著力大大降低，影響汽車驅動和制動性能的發揮。在霧天，汽車制動性能的變化往往容易被駕駛員忽略而造成交通事故[11]。所以，高速道路管理部門針對能見度極低的大霧天氣會考慮采取封閉道路的方式來控制通行流量，避免交通事故的發生。

在降水（降雪）條件下，駕駛員視線受阻，往往容易出現情緒焦慮、無法集中注意力等情況。調查表明，雨量或雪量的大小、降水（降雪）的持續時間會對駕駛員產生不同影響。同時，路面積水（積雪）易引起水膜滑溜現象。隨著汽車行駛速度的增加，輪胎實際接地面積逐漸減小，而被水膜隔開的面積逐漸增加，當達到一定車速時，輪胎與路面完全失去接觸，在積水路面上向前滑動，形成水膜滑溜，汽車將會失控，導致發生交通事故。這類不良氣象條件對車輛制動效果的影響不能忽視，而當積水或積雪進入制動器后，短時間內制動效能將會降低，產生水衰退性，影響車輛制動能力[12]。

在結冰道路上行駛時，駕駛員無法準確判斷路況信息，交通事故很容易發生。此外，道路結冰時，輪胎與地面的附著系數較小，車輛容易打滑，剎車距離增加，當處于急彎道路時，車輛更加容易發生側滑，造成事故。但廣南高速全路段低溫天氣總日數較少，降雪和道路結冰現象發生少，且主要集中在部分高海拔山區路段，所以其受此類不良氣象條件的影響所占比例明顯較少。

雖然滑坡及其他不良氣象條件對高速道路交通有不同程度的影響，但近年來，四川省高速道路基礎建設水平不斷提高，且川東北地區地質結構相對穩定，不屬于水土流失嚴重地區，所以從統計結果看來，廣南高速受此類不良氣象條件的影響所占比例最低。

3 高速道路封閉事件變化特征

3.1 高速道路封閉月變化特征

對2013年1月至2018年12月31日廣南高速道路封閉數據逐月進行統計，結果如圖3和圖4所示。統計結果顯示，10月到次年2月是廣南高速各類不良氣象條件下道路封閉事件的高發期，其數量占全年高速道路封閉事件的85.89%。

3.2 高速道路封閉月變化原因分析

高速道路封閉是相關管理部門為了避免發生交通事故所采取的管理手段，而對高速交通能夠產生影響的不良氣象條件主要為大霧、降水（積水）、降雪（積雪）和道路結冰等。秋冬季以及初春時節，大霧、降雪（積雪）、道路結冰發生的次數較多。而全年能夠對高速道路通行產生明顯影響的降水（積水）、滑坡等不良氣象條件主要集中在汛期且次數不多。

3.3 高速道路封閉日變化特征

下面分析廣南高速道路封閉事件的開始時間和結束時間。圖5是2013—2018年廣南高速各類不良氣象條件下高速道路封閉事件開始時間頻率的日變化，從圖中可以看出，道路封閉事件一般在夜間21：00至次日中午12：00開始，主要集中在23：00至次日03：00，其發生數量約占總數的77%。2013—2018年廣南高速各類不良氣象條件下高速道路封閉結束時間頻率的日變化如圖6所示，其一般在07：00至12：00結束，約占總數的86%。以上結果表明，廣南高速各類不良氣象條件下高速道路封閉事件發生開始時間大多在清晨，結束時間大多在上午[13]。

3.4 高速道路封閉日變化原因分析

根據日變化特征可得，廣南高速各類不良氣象條件下道路封閉主要發生在清晨至上午這段時間內。其原因是在各類不良氣象條件中，需要對高速道路采取強制性管控手段（即道路封閉）的主要為影響能見度的大霧天氣，此類天氣現象的出現時間集中在清晨至上午時間段內。其余各類不良氣象條件發生概率較低，對高速道路的影響相對有限。

4 結論

本文統計并分析了廣南高速路段內道路封閉事件發生的次數、誘因、變化特征，著重探討了不良氣象條件對高速道路封閉事件的影響，結合高速交通管理部門的經驗和相關研究，得出以下結論。

導致高速道路封閉的因素是多方面的，氣象因素、交通事故、道路維修等都是高速道路封閉事件發生的主要原因，其中部分因素是不可控的。本文主要通過闡述不良氣象條件對高速道路通行情況的相關影響，以期為相關管理部門提供參考，使其合理制定高速道路封閉方案。其間針對廣南高速路段特殊地理環境，結合川東北氣候條件，分析出大霧、降水（積水）、降雪（積雪）和道路結冰這些不良氣象條件是導致高速道路封閉事件發生的主要氣象因素。通過對高速封閉事件發生的變化特征進行統計分析，筆者發現，每年的10月到次年2月是高速道路封閉事件的高發期。季節變化會對高速道路封閉事件發生有一定的影響。另外，每日的清晨至上午是高速道路封閉事件的高發時段。

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