氣象觀測場在汽車試驗場中的應用研究

摘 要：汽車試驗場作為汽車開展道路測試的重要場所，用于驗證汽車產品的品質以及可靠性。除了場地道路外，氣象條件作為汽車道路測試的重要一環，在《GB/T12534-1990汽車道路試驗方法通則》中也有明確要求，如：試驗時應是無雨無霧天氣，相對濕度小于95%，氣溫0-40℃，風速不大于3m/s。同時氣象條件也作為試驗場道路管控的重要依據，實時風速、雨量、能見度等信息為場地管理者發布限速、限行、封場等通知提供必要參考依據，直接影響道路測試安全管控的及時性。因此，文章從氣象觀測場的建設、氣象服務、異常天氣道路管控等方面開展氣象觀測場在汽車試驗場中的應用研究。

關鍵詞：汽車試驗場 氣象服務 道路管控

準確可靠的氣象數據是汽車道路測試的重要條件，同時實時有效的氣象條件是試驗場道路管控的重要依據。因此對于試驗場來說，無論道路測試還是內部管理，準確且有效的氣象數據是共性需求。

為了滿足道路測試需求以及內部管控，加強時間、空間、量級等方面精確獲取氣象數據，以準確的氣象數值作為分析重要依據，以詳細的氣象信息作為道路測試的數據后臺，以有效的氣象提醒作為管控的有力支撐，因此在試驗場建設高精度氣象監測站點是至關重要的環節。

氣象信息的準確度是反映目前環境狀態最直觀的數據，氣象觀測站實時監測的溫度、大氣壓力、濕度、風速、能見度等準確氣象要素，利用這些氣象要素可以針對試驗場范圍進行短時間的天氣預報，這對試驗場道路安全管控具有非常直接的指導作用。氣象觀測站的建立可以讓試驗用戶對天氣情況較直接的感受，比如“溫度在16到23℃，無雨/晴，風速0.3m/s，意味著適合正常試驗”、“溫度16℃到23℃，輕霧/陰，風速0.1m/s，意味著不適合開展高速試驗”。通過氣象系統監測的準確環境數據判定環境情況，進而通過數據反饋內容實現有效的道路管控、出行管控及預報分析。

1 氣象觀測場選址

氣象觀測站建設測量滿足“三性”要求：代表性、準確性、可比較性。而氣象觀測站的選址主要與代表性相關。代表性是指某空間/時間范圍內的一組測量值能反映相同和不同空間/時間范圍內的實際狀態的程度。簡單來說，就是觀測站的測量值可以代表較大區域內的大氣狀態。

在建筑物密集的城市中，大樓間的南北向縫隙和東西向縫隙中的風速不同，風向更是迥異，若在這里的任何一個點進行風的觀測，都不能很好地代表這個地區的風；而若是在開闊地帶，風向和風速的空間變化比較小，在這里進行風觀測就能很好地代表區域內的風，其他氣象要素的觀測大致也是這樣。所以在開展氣象觀測前需要考慮到站址的選擇，將氣象測站建立在人為干擾較少的“空曠”地帶。

2 氣象觀測場建設

標準氣象觀測場一般為25m×25m的平整場地，確因條件限制，也可取16m（東西向）×20m（南北向），高山站、海島站、無人站不受此限；需要安裝輻射儀器的臺站，可將觀測場南邊緣向南擴展10m，同時要依照經緯度和海拔作為安裝依據。

1）與周圍大部分地區的自然地理條件基本相同，土壤性質與附近地區的基本高度應當盡可能地接近附近的海拔；

2）應當避開其他非自然常性的影響，不應當選擇在大面積的水泥地面附近；

3）氣象觀測場四周10米范圍內不應當有1米以上作物、樹木、建筑物等；

4）氣象觀測場及場內氣象設施設備四周環境不應經常變化；

5）觀測場地整體下挖50cm，去除土壤中雜質；

6）觀察場內地溝，應為40x40cm地溝，地溝需用紅磚壘砌，水泥砂漿拉平；

7）觀測場四周應設置0.9m高的稀疏圍欄，圍欄不宜采用反光太強的材料。觀測場圍欄的門一般開在背面。場地應平整，保持有均勻的草層（要與當地的地理環境相符），草高不超過20cm；

8）地溝鋪設0.5m寬的石板（不得用瀝青鋪面）供人員通行。有積雪時，除石板上的積雪可以清除外，應保護場地積雪的自然狀態；

9）根據場內儀器布設位置和線纜鋪設需要，地溝（管）應做到防水、防鼠、便于維護；

10）觀測場草坪建議選用種植護坡草（廣場草），去除土壤中雜質；

11）高的儀器設施安置在北面，低的儀器設施安置在南面；

12）各儀器設施東西排列成行，南北布置成列，相互間東西間隔不小于4m，南北間間隔不小于3m，儀器距觀測場邊緣護欄不小于3m；

13）儀器安置在緊靠東西向地溝南面，觀測員應從背面接近儀器。

3 氣象觀測場設備選型

目前市面上廣泛流通氣象站均為國產便攜式氣象站，氣象數據監測精度與政府部門、機場等高精度氣象設備存在精度差異。政府部門所建設氣象觀測站屬于高精度設備，設備所監測的數據精度、內容及要求以基本覆蓋試驗場所需監測范圍。以政府氣象觀測站建設為藍本，打造屬于試驗場的氣象監測體系，為后期試驗場提供氣象監測站的建設依據。氣象觀測站所配備系統應覆蓋試驗場全部區域，實時監測試驗場整體氣象信息，氣象信息“九要素”包括：溫度、濕度、大氣壓、風速、風向、雨量、能見度、天氣現象、地溫。其中溫度、濕度、大氣壓、風速、風向、雨量氣象信息“六要素”主要用于道路測試，能見度、天氣現象、地溫等氣象信息更多用于試驗場異常天氣道路管控依據。

4 氣象數據服務

氣象觀測場建設完成后，氣象數據服務作為最終的一環，無論是道路測試者還是試驗場道路管理者，均對氣象數據服務有著重要的需求。因此氣象數據服務需要能夠實現以下幾方面功能：

（1）氣象觀測站所配備系統基本覆蓋試驗場環內區域，實時監測試驗場整體氣象信息；

（2）氣象系統前端（PC端），可操作信息包含上述設備規劃中傳感器設備的全部數據內容的調取及設置；

（3）氣象系統用戶操作可在局域網內PC端通過網頁/軟件進行，操作界面簡約美觀、功能齊全，系統操作邏輯符合正常使用邏輯，同時界面顯示功能包含但不限于下表2；

（4）氣象系統可查詢及調取各點位氣象監測數據，并具備按時數據導出功能，同時可依照實際需求修改氣象參數（如：傳感器探測周期、校準等功能）；

（5）氣象系統內各站點氣象數據應實時回傳并存儲，各傳感器回傳頻率可調節，最快回傳頻率至少1min，同時歷史數據至少保存2年；

（6）項目內相關氣象監測設備可設置標準值，低/高于閾值自動標紅報警，所述能設備涵蓋雨、霧、風等系列惡劣天氣所產生的影響；

（7）氣象系統數據可配合接入小程序內實時更新，同時系統留有數據接口，后期可將氣象數據配合接入其他系統內；

（8）采集數據種類包括但不限：環溫（℃）、環濕（%RH）、大氣壓（Pa）、瞬時風速（m/s）、XX分鐘平均風速（m/s）、風向（°）、地溫（℃）、雨量（mm/min）、能見度（m）、能見度類型等。

5 異常天氣道路管控

當特定氣象要素達到限定的閾值，則可稱作為“異常天氣”，異常天氣條件下無論是道路狀態還是車輛狀態、駕駛員狀態等均會受到一定影響，發生事故的概率也大大增加。因此當試驗場出現異常天氣時，場地管理員需要具備異常天氣道路管控應急預案，能夠統一異常天氣判定標準，有序地實施道路管控工作如：氣象要素識別、道路狀態確認、判定標準，指令發布、車輛調度、信息記錄等。通常來說異常天氣的特征界定可參考如下所示：

（1）大風：平均風速大于8m/s；

（2）降雨：降雨等級為小雨及以上；

（3）霧天：能見度小于800m；

（4）降雪：降雪天氣，路面存在積水或結冰；

（5）高溫：地表溫度高于55℃；

（6）低溫：環境溫度低于2℃。

以“降雨”天氣為例，當出現降雨天氣，通常氣象要素中天氣現象會根據雨量大小顯示“毛毛雨”“小雨”“中雨”“大雨”等，僅靠降雨氣象要素無法形成全面的道路管控標準，需要結合道路狀態進行綜合判定。根據雨量的大小以及時長，道路也會呈現不同的狀態，如路面僅潮濕無積水，路面局部積水，路面形成鏡面水膜等。因此降雨天氣道路管控標準需要根據雨量的大小以及路面的最終狀態相結合制定統一的標準，一般來說道路可執行“3級”管控模式，分別對應著限速、限行、封場三個等級。

6 結語

本文從氣象信息服務對試驗場的重要性、氣象觀測場的建設、氣象數據的使用以及異常天氣道路管控等幾方面闡述了氣象信息服務在試驗場的應用，相關汽車試驗場或測試場地可參考實施。

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