承德境内高速公路交通气象服务分析

2019-06-04承德市气象局承德市067000张晓辉谭国明王朋朋冯一淳周士茹

石河子科技 2019年2期

（承德市气象局，承德市，067000）张晓辉谭国明王朋朋冯一淳周士茹

随着社会经济的快速发展，我国高速公路的建设正在以前所未有的速度改变着人们的生产、生活环境，改变着经济发展格局。但是，我国高速公路面临的交通安全问题十分严峻。国内高速公路交通事故的严重性不能不引起我们的高度重视和思考。由于大雾天气导致能见度降低而引发多达近百辆汽车追尾相撞的特大交通事故；因为路面的低温、雪后湿滑结冰，车辆发生侧翻，车内乘客均被摔出车外，造成群死群伤的严重事故；每起重大交通事故都会给我国国民经济和人民生活带巨大的危害。因此，研究不利天气与高速公路交通事故的关系意义重大。康延臻等[1]通过研究高速公路交通气象监测预报服务进展，得到以雾为主的低能见度、道路积雪和结冰、强降水等是影响高速公路安全运行的主要气象因素；李迅等[2]通过对北京地区高速公路道面结冰特征及气象条件的分析，得到发生降雪结冰的气象条件是道面

温度和气温均低于0℃；白永清等[3]对高速公路交通事故与气象条件的关系进行研究，得到当高速公路沿线平均高温超过33℃时，事故率突发增长，0～3℃的低温灾害对交通事故程度的影响较大；曲晓黎等[4]通过对恶劣天气对河北高速公路通行影响分析，初步建立了高速公路大雾预警模型，并提出了灾害天气的交通气象服务策略；李岚等[5]通过分析高速公不良气象条件及服务探讨，提出高速公路气象服务的4项措施；张金满等[6]通过对河北省公路交通气象灾害的风险普查，得到交通部门和交管部门希望能够获取到雾、强降水等灾害性天气定时定点精细化预报。承德地处华北东北部，地形地貌十分复杂，承德境内高速公路交通事故发生频率较高，尤其是与灾害性天气相关的交通事故。因此找出影响高速公路安全运营的不利气象因子，制定防御措施，探求精细化服务方式，以期保障高速公路运营安全，提高承德地区高速交通专业气象服务能力已迫在眉睫。

1 影响高速公路安全行驶的气象灾害分析

位于承德境内的高速公路共7 条，分别是京承（北京-承德）高速、承秦（承德-秦皇岛）高速、承唐（承德-唐山）高速、承张（承德-张家口）高速、承赤（承德-内蒙古赤峰）高速、承赤高速围场支线、承朝（承德-辽宁朝阳）高速。承德境内各高速公路所经区县以及代表性气象观测站如图1所示。

图1 承德境内高速公路及沿线代表性气象观测站分布图

高速公路交通事故发生的原因是多方面的，包括客观的天气气候条件、交通环境、路政设施、主观人为因素和交通管理等多方面因素，这里主要对气象灾害引起的高速公路交通事故进行重点讨论研究。承德境内各高速公路沿线气象灾害的种类主要有低能见度灾害、暴雨以及由暴雨引起的地质灾害、冰雪灾害、大风灾害、高低温灾害等。引起这些灾害的致灾因子主要为雾、雨、雪、大风、高低温等。

承德地区春季（3～5 月）是大风的多发季节，大风在使车辆行驶阻力增大，增加车辆负载，影响行车稳定性，横风天气出现时会引起大型货车的侧翻，还会破坏道路基础设施如护栏、指示牌等，对高速公路行车安全造成恶劣影响。从5月开始菜单地区降水量大幅度增加，暖湿空气加强，不稳定天气增多，冰雹和雷暴的出现次数明显增多。同时，随着旅游旺季的来临，高速公路车流量明显上升，并易在周末形成短期客运高峰；6～8 月为承德地区气温最高同时也是降水量最多时段，暴雨、洪涝、高温、冰雹和雷暴等灾害性天气都有可能在这一时段出现，高速公路交通事故发生率增加。进入11 月，冷空气越来越强，但暖空气还有一定势力，冷暖空气对峙和交锋，常演变出大风、雨、雪等天气。12月和1 月是辽宁省最冷的两个月份，寒潮大风天气出现频繁，雾、积雪、道路结冰、低温等会对高速公路的安全运营产生不利影响，所以极易发生交通事故。

2 承德境内高速公路气象服务分析

灾害性天气对高速公路的影响具有时段、路段的差异性。为了使服务更具针对性，对雾、雨、雪、大风、高低温等致灾因子的历史气候资料进行分析。

2.1 承德境内高速公路灾害性天气的服务路段服务关键期的划分

表1是影响承德境内高速公路安全运营的各类致灾因子，以及这些致灾因子出现的年平均量（日数、降水总量）。

承德境内的承秦高速宽城段年平均雾日数为23.3d，是雾服务的特别关键性路段，服务关键期为6～11月；京承、承张、承赤三通高速的滦平段、承唐高速的兴隆段、承秦、承唐、承赤三条高速的承德县段年平均雾日数在16d 左右，为雾服务的关键性路段，服务关键期同样为6～11 月；承德境内所有高速的市区路段、承朝高速的平泉段年平均雾日数在5～8d，为雾服务的次关键性路段，服务关键期为7～10 月；其他各路段年平均雾日数均低于5d，其中承赤高速围场支线的围场段年平均雾日数最少，仅为0.2d。

一般来说，承德市的雨季为6～8月，是降水服务的关键期。承秦高速宽城段、承唐高速兴隆段年平均雨季降水总量在600mm以上，为雨季降水服务的特别关键性路段；承秦、承唐、承赤、承朝四条高速承德县段、京承、承张、承赤三条高速滦平段年平均雨季降水总量在540mm左右，为雨季降水服务的关键性路段；承德境内所有高速的市区路段、承张、承赤高速的隆化段、承朝高速的平泉段年平均雨路段降水总量在510mm左右，为雨季降水服务的次关键性路段。其他各路段累年平均雨季降水总量均少于450mm，其中承赤高速围场支线的围场段年平均雨季降水总量为435mm。

道路积雪、结冰与高速路段的降雪分布有很大关系，承赤高速围场支线的围场段年平均降雪日数为30.4d，为降雪服务的特别关键性路段；京承、承张、承赤三通高速的滦平段、承唐高速的兴隆段、承朝高速的平泉段、承张高速丰宁段、承张、承赤高速的隆化段年平均降雪日数为20～21d，为降雪服务的关键性路段；其他各路段年平均降雪日数均少于20d，为降雪服务的次关键性路段。承德市高速公路降雪服务的关键期均为11月至翌年3月。

承德境内的承张高速丰宁段年平均大风日数为19.2d，是大风服务的特别关键性路段，服务关键期为11月至翌年5月；京承、承张、承赤三通高速的滦平段、承赤高速围场支线的围场段、承德境内所有高速的市区路段年平均大风日数在9～13d，为大风服务的关键性路段，服务关键期为3～5月；承张、承赤高速的隆化段、承朝高速的平泉段年平均大风日数在5d 左右，为大风服务的次关键性路段，服务关键期同样为3～5 月；其他各路段年平均大风日数均低于5d，其中承秦高速宽城段年平均大风日数最少，仅为2d。

低温在～10～0℃承德境内高速公路各路段中，承秦高速宽城段、承唐高速兴隆段年平均低温日数85～87d，是低温在～10～0℃服务的特别关键性路段，其他各路段年平均低温日数均低于80d，其中承张、承赤高速的隆化段年平均低温日数最少，为76.5 d，是低温在～10～0℃服务的关键性路段。承德市高速公路低温在～10～0℃为服务的关键期均为11 月～翌年3月。

低温小于～10℃的承德境内高速公路各路段中，承赤高速围场支线的围场段年平均低温日数最多，为103.7d，是低温小于～10℃服务的特别关键路段；承张高速丰宁段、承张、承赤高速的隆化段年平均低温日数为90～100d，是低温小于～10℃服务的关键路段；承朝高速的平泉段、京承、承张、承赤三通高速的滦平段年平均低温日数为80～90d，是低温小于～10℃服务的次关键路段；承德市高速公路低温小于～10℃服务的关键期均为12 月～翌年2 月。其他各路段年平均低温日数均低于70d，其中承秦高速宽城段年平均低温日数最少，为63.7d。

高温大于30℃承德境内高速公路各路段中，承秦、承唐、承赤、承朝四条高速承德县段年平均高温日数最多，为53.5d，是高温在30℃服务的特别关键性路段，承德境内所有高速的市区路段、承秦高速宽城段年平均高温日数分别为47.6d、42d，是高温大于30℃服务的关键路段；承张、承赤高速的隆化段年平均高温日数为32.6d，是高温大于30℃服务的次关键路段；承德市高速公路大于30℃服务的关键期均为5～9月。其他各路段年平均高温日数均低于30d，其中承赤高速围场支线的围场段年平均高温日数最少，为12.4d。

高温大于35℃承德境内高速公路各路段中，承德境内所有高速的市区路段、承秦、承唐、承赤、承朝四条高速承德县段年平均高温日数分别为4.3d、4.6d，是高温在35℃服务的特别关键性路段，承秦高速宽城段年平均高温日数2.2d，是高温大于35℃服务的关键路段；承张高速丰宁段、承张、承赤高速的隆化段、承朝高速的平泉段、京承、承张、承赤三通高速的滦平段年平均高温日数为1～2d，是高温大于35℃服务的次关键路段；承德市高速公路大于35℃服务的关键期均为6～8月。其他各路段年平均高温日数均低于1d。

2.2 灾害性天气的预警防御措施

图2 交通气象服务应急管理发布流程

为了确保承德境内各高速公路交通安全运行，制定一系列针对性强、科学合理的气象灾害防御措施提高气象保障服务质量是非常必要的。表2～表6是《高速公路交通安全运营气象灾害防御地方标准》，切实针对不同灾害性天气对高速公路交通安全运营将造成的影响提出相应的防御措施。其中各防御措施均来自气象部门、高速公路管理部门及一线司机实际经验与测试。

表1 影响承德境内高速公路各路段安全运营各类气象因子的年平均量（单位：d、mm）

表4 降雪对高速公路交通安全影响及防御措施

根据上述承德境内高速公路各路段气象灾害的特征以及防御措施，承德市气象局制定了交通气象服务的应急管理发布的流程如图2所示。

3 承德境内高速公路气象服务中所存在的问题

目前，气象部门及高速公路管理部门在高速公路沿线布设的气象监测站点稀少，在监测灾害性天气时，有时只能靠离高速公路最近的气象观测站点进行观测，出现误差非常大，不能对高速公路沿线天气状况的变化及灾害性天气消亡进行准确监测[7]，利用现有的观测资料很难制作出科学、准确的高速公路沿线气象服务产品。因此，需要在高速公路沿线布设密度适宜的自动气象监测站。

气象部门应该更深层次地去研究气象对高速公路的影响机理，以提高交通气象预报准确率。由于能显著影响地面交通运输活动的只是近地面层2m内的天气环境[8]，因此在制作高速公路气象服务产品的时候不仅要依据宏观天气形势和形成机理，还要充分考虑地形变化以及局地小气候等情况，从而提高预测不同时空尺度天气变化趋势的能力，以满足高速公路交通安全运营管理的业务需求。