高速公路气象灾害检测器布设文献综述

2016-01-02赵荷花杨昌平刘倩倩烟台南山学院

电子制作 2016年22期

李敏赵荷花杨昌平刘倩倩烟台南山学院

高速公路气象灾害检测器布设文献综述

李敏赵荷花杨昌平刘倩倩烟台南山学院

气象灾害具有突发性、波动性等特征，难以准确检测和及时预报，对高速公路车辆运行造成很大的安全隐患。因此，高速公路气象灾害自动检测及预警是有效解决车辆运行安全问题的关键。鉴于目前我国高速公路交通状况的严峻形势，有必要对世界范围内的高速公路气象检测器的布设理论和实践研究做出全面概述，从中提取适合我国高速公路气象检测器布设的共同特征和经验教训，为中国高速公路气象检测器布设提供理论支持和现实的参考。

高速公路；气象灾害；检测器布设

引言

在高速公路上，车辆行驶速度较快，发生事故极易造成交通拥堵，特别是在恶劣的天气条件下，当前方能见度较低、视距不足、速度过快时，事故数目明显增加，给人民的生命、财产安全带来很大的威胁。因此，气象环境信息的准确检测、及时发布对高速公路交通运行、车辆安全尤为重要。

1.高速公路气象检测与预警系统的理论基础

（1）能见度定义

能见度[1]是指人的正常视力及能从极限远处背景中分辨出的最远目标物。它是影响高速公路交通安全的最主要气象要素。

（2） ITMS的定义[2]

运用先进的计算机通信、自动控制技术、电子传感技术、 GIS定位等多种技术，按照ITS、交通、气象、电子GIS的使用规范和操作标准，具有运行状态测控、交通地理信息定位功能并且能在全路段区域发挥作用，为ITS决策管理提供气象与路况实时监控及预警信息的智能化交通气象监测预警系统。

2.国内外研究现状

2.1 国外研究现状

发达国家的高速公路修建起步较早，沿线配套的气象检测、预警、发布设施比较完善，而且注重采用气象信息辅助交通决策。在研究高速公路交通与气象关系时，尤其强调对能见度的监控。在低能见度条件下，交通控制模式及管理体系进行一系列的研究[3]。

（1）欧洲国家

欧洲很多国家根据自己国家的气候特点建立公路气象监测信息系统。例如瑞典的 Slippery Road System Information（SRIS），芬兰的VARO，比利时的DWTCCP/40等。

后来，随着欧洲一体化进程的发展，逐渐形成“公路网恶劣气象实时监测控制系统”覆盖全欧洲。具有代表性的瑞士道路气象信息系统，可以提供距离地面2米处的温度、湿度、雾滴、冰冻、风向、干湿度等信息，而且传感器的布设为6km，除此之外还有雷达监测系统，实时监测路面结冰状况[4]。

德国采用高速公路沿线布设气象检测器检测天气的变化情况；瑞典为了准确检测和发布不良气候信息，建设650个野外观测站，同时配备13颗卫星和21个雷达观测站。

（2）美国

运输部设立了1300多个有固定传感器的环境监测点，几乎覆盖全国的道路网络，同时还配备移动的检测站点，站点之间的数据传输需要靠无线通信技术。

美国还设立了1000多个ASOS站，收集风速、风向、温度、密度、能见度等信息，为交通管理部门提供气象服务，同时还为道路出行者提供交通决策与诱导服务[5]。

（3）日本

日本的气象监测系统由1313个自动气象站组成，可以提供较为完整的气象数据，但是站点相对较少，许多观测点离公路较远，不一定能够代表高速公路的路况气象实况[5]。

2.2 国内研究现状

相比较发达国家的交通气象监测与发布研究，我国高速公路气象与交通方面的研究起步较晚，仍有较大差距。

第一，在政策方面，我国政府按照高速公路车辆正常运行的气象要求，规定各级气象部门和交通部门对高速公路沿线的气象做出预报，交通部和国家气象局联合对全国高速公路的气象条件做出预报。

第二，在理论方面，近几年来，我国很多学者致力于高速公路交通气象研究。张清、黄朝迎等[6]针对我国气象灾害的特点、类型、分布等特征，研究了各种气象灾害对四种运输方式的影响；孟燕军[7]综合分析了北京地区高速公路能见度气候特征；王端宜根据日本防治冰雪冻灾害的具体经验，综合我国公路冰雪冻特征，提出了适用于我国高速公路的冰雪冻灾害的防治措施；张振维等[8]进行了沈大高速公路沿线气象引子特征研究。

第三，在实践方面，随着高速公路气象检测器布设的理论研究的深入开展，交通部和气象局开始着手于高速公路气象监测系统的实际应用，出于资金和技术的限制，进展速度比较缓慢。上海市交通部联合气象局引进17套Milos500能见度自动监测仪，根据自动监测站与人工观测站数据对比得到能见度自动监测站合理布设地点[9]；山西省在大运高速公路上采用AMS-IV高速公路气象自动监测设备，24小时不间断监测路面温度、湿度、降水量、风速等数据。