浅谈公路风吹雪预警技术研究及实现

2014-03-07李维维

黑龙江交通科技 2014年3期

关键词：吹雪积雪路段

于冰，陈亮，李维维

(1.哈尔滨石油学院;2.黑龙江省交通科学研究所;3.哈尔滨职业技术学院)

浅谈公路风吹雪预警技术研究及实现

于冰1，陈亮2，李维维3

(1.哈尔滨石油学院;2.黑龙江省交通科学研究所;3.哈尔滨职业技术学院)

介绍了公路风吹雪预警指标体系和分级标准，积雪综合预测数据流程以及预警算法设计。

风吹雪;预警技术;研究

1 预警指标体系和分级标准

结合预警模型、实际路段信息采集和道路养护与管理部门的需求，预警指标体系如下。

积雪的厚度(S1):具体可用平均厚度、最大厚度表示。

积雪的位置(S2):具体可用公路的里程桩号表示。

路阻长度(S3):具体可用积雪公路堆积的平均长度、最大长度表示。

根据现有预警模型及精度，结合我国最新的公路雪害防治技术项目中关于公路风吹雪危害程度评价建议标准，确定建立的四级预警标准见表1。

表1 公路风吹雪雪害分级标准

2 积雪综合预测数据流程

积雪综合预测数据流程见图1。

图1 积雪综合预测数据流程

3 预警算法设计

符号说明:设定预测计算间隔为ΔT，预测周期长度为T，路段初始积雪深为S0，第i个计算步骤的时间段为Ti，第i个计算步骤的气象信息为Wi(其中，i时到j时的气象预报信息为，i时的气象实测信息为 Wri，变气象点的标记为vi(0，代表无变化，1代表有新的预报值，2代表有新的实测值))，第i个计算步骤的预测积雪深为Sai，最终预测积雪深为Sp，第i个计算步骤时对应的实测积雪深为Sri，第i个计算步骤的专家推断积雪深为Sei，最终专家推断积雪深为Se，历史积雪深为Sh(在预警系统建立初期，某路段无历史积雪深时，可以由仿真条件下的理想积雪深Sr代替)，最大历史积雪深Smax2，理论最大积雪深Smax1，历史积雪深匹配系数为Kh，算法最大允许花费时长为Tmax。

(1)预警输入信息有效性检验。

(2)变量初始化。

气象信息序列W1，…Wi，…生成。

预测参数A0、α0初始化。

变量 i=1，vi，S0，Sp=S0等的初始化。

(3)搜索专家规则库，若在气象条件W1，…Wi，…下，该路段存在 Se，则 Sp=Se，停止计算;否则，Ai=A0、αi= α0，转(4)°

(4)预测输入气象值序列更新:若在Ti终了时刻有新的(即v=1)，则使用该新的预报值直接替代旧计算值，i即Wi=;若在 Ti终了时刻有新的(即 vi＞1)，则使用该新的实测值和原预报值之和的平均值替代旧计算值，即Wi=(+Wi)/2。

(5)根据前一计算时刻累计积雪深Sp和气象信息Wi，求终了时刻预测积雪深Sai:搜索专家规则库，若在气象条件Wi下，该路段存在Sei，则 Sai=Sei;否则，采用预测模型计算Sai;转(6)°

(6)Sp=Sp+Sai，i=i+1，Ti=Ti+ ΔT，若 Ti=T，则转(10);若 Ti≥Tmax，则转(12);否则转(7)°

(7)此时若有路段积雪深实测信息Srm(预测计算当前时刻超前实际积雪发生时间，即m＜i)，则开始回退计算，i=m+1，Sp=Srm，判断Srm性质，提出预测参数的修正方向，转(5)°

(9)Ai、αi的修正:若 Sp＞ kcSh时(kc=1/4，1/3，1/2)，应重新计算 Ai、αi。

(10)若 Sp＜Smax1，Sp＜Smax2或 Sp＜ khSh，则停止计算;否则，若 Sp＜Smax1，Sp≥Smax2或 S≥khSh，须经专家规则库进一步判断、检验，转;但若Sp＜Smax1，则该预测值Sp无效，须重新预测计算，转(1)°