气象观测场在汽车试验场中的应用研究

摘 要：汽车试验场作为汽车开展道路测试的重要场所，用于验证汽车产品的品质以及可靠性。除了场地道路外，气象条件作为汽车道路测试的重要一环，在《GB/T12534-1990汽车道路试验方法通则》中也有明确要求，如：试验时应是无雨无雾天气，相对湿度小于95%，气温0-40℃，风速不大于3m/s。同时气象条件也作为试验场道路管控的重要依据，实时风速、雨量、能见度等信息为场地管理者发布限速、限行、封场等通知提供必要参考依据，直接影响道路测试安全管控的及时性。因此，文章从气象观测场的建设、气象服务、异常天气道路管控等方面开展气象观测场在汽车试验场中的应用研究。

关键词：汽车试验场 气象服务 道路管控

准确可靠的气象数据是汽车道路测试的重要条件，同时实时有效的气象条件是试验场道路管控的重要依据。因此对于试验场来说，无论道路测试还是内部管理，准确且有效的气象数据是共性需求。

为了满足道路测试需求以及内部管控，加强时间、空间、量级等方面精确获取气象数据，以准确的气象数值作为分析重要依据，以详细的气象信息作为道路测试的数据后台，以有效的气象提醒作为管控的有力支撑，因此在试验场建设高精度气象监测站点是至关重要的环节。

气象信息的准确度是反映目前环境状态最直观的数据，气象观测站实时监测的温度、大气压力、湿度、风速、能见度等准确气象要素，利用这些气象要素可以针对试验场范围进行短时间的天气预报，这对试验场道路安全管控具有非常直接的指导作用。气象观测站的建立可以让试验用户对天气情况较直接的感受，比如“温度在16到23℃，无雨/晴，风速0.3m/s，意味着适合正常试验”、“温度16℃到23℃，轻雾/阴，风速0.1m/s，意味着不适合开展高速试验”。通过气象系统监测的准确环境数据判定环境情况，进而通过数据反馈内容实现有效的道路管控、出行管控及预报分析。

1 气象观测场选址

气象观测站建设测量满足“三性”要求：代表性、准确性、可比较性。而气象观测站的选址主要与代表性相关。代表性是指某空间/时间范围内的一组测量值能反映相同和不同空间/时间范围内的实际状态的程度。简单来说，就是观测站的测量值可以代表较大区域内的大气状态。

在建筑物密集的城市中，大楼间的南北向缝隙和东西向缝隙中的风速不同，风向更是迥异，若在这里的任何一个点进行风的观测，都不能很好地代表这个地区的风；而若是在开阔地带，风向和风速的空间变化比较小，在这里进行风观测就能很好地代表区域内的风，其他气象要素的观测大致也是这样。所以在开展气象观测前需要考虑到站址的选择，将气象测站建立在人为干扰较少的“空旷”地带。

2 气象观测场建设

标准气象观测场一般为25m×25m的平整场地，确因条件限制，也可取16m（东西向）×20m（南北向），高山站、海岛站、无人站不受此限；需要安装辐射仪器的台站，可将观测场南边缘向南扩展10m，同时要依照经纬度和海拔作为安装依据。

1）与周围大部分地区的自然地理条件基本相同，土壤性质与附近地区的基本高度应当尽可能地接近附近的海拔；

2）应当避开其他非自然常性的影响，不应当选择在大面积的水泥地面附近；

3）气象观测场四周10米范围内不应当有1米以上作物、树木、建筑物等；

4）气象观测场及场内气象设施设备四周环境不应经常变化；

5）观测场地整体下挖50cm，去除土壤中杂质；

6）观察场内地沟，应为40x40cm地沟，地沟需用红砖垒砌，水泥砂浆拉平；

7）观测场四周应设置0.9m高的稀疏围栏，围栏不宜采用反光太强的材料。观测场围栏的门一般开在背面。场地应平整，保持有均匀的草层（要与当地的地理环境相符），草高不超过20cm；

8）地沟铺设0.5m宽的石板（不得用沥青铺面）供人员通行。有积雪时，除石板上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态；

9）根据场内仪器布设位置和线缆铺设需要，地沟（管）应做到防水、防鼠、便于维护；

10）观测场草坪建议选用种植护坡草（广场草），去除土壤中杂质；

11）高的仪器设施安置在北面，低的仪器设施安置在南面；

12）各仪器设施东西排列成行，南北布置成列，相互间东西间隔不小于4m，南北间间隔不小于3m，仪器距观测场边缘护栏不小于3m；

13）仪器安置在紧靠东西向地沟南面，观测员应从背面接近仪器。

3 气象观测场设备选型

目前市面上广泛流通气象站均为国产便携式气象站，气象数据监测精度与政府部门、机场等高精度气象设备存在精度差异。政府部门所建设气象观测站属于高精度设备，设备所监测的数据精度、内容及要求以基本覆盖试验场所需监测范围。以政府气象观测站建设为蓝本，打造属于试验场的气象监测体系，为后期试验场提供气象监测站的建设依据。气象观测站所配备系统应覆盖试验场全部区域，实时监测试验场整体气象信息，气象信息“九要素”包括：温度、湿度、大气压、风速、风向、雨量、能见度、天气现象、地温。其中温度、湿度、大气压、风速、风向、雨量气象信息“六要素”主要用于道路测试，能见度、天气现象、地温等气象信息更多用于试验场异常天气道路管控依据。

4 气象数据服务

气象观测场建设完成后，气象数据服务作为最终的一环，无论是道路测试者还是试验场道路管理者，均对气象数据服务有着重要的需求。因此气象数据服务需要能够实现以下几方面功能：

（1）气象观测站所配备系统基本覆盖试验场环内区域，实时监测试验场整体气象信息；

（2）气象系统前端（PC端），可操作信息包含上述设备规划中传感器设备的全部数据内容的调取及设置；

（3）气象系统用户操作可在局域网内PC端通过网页/软件进行，操作界面简约美观、功能齐全，系统操作逻辑符合正常使用逻辑，同时界面显示功能包含但不限于下表2；

（4）气象系统可查询及调取各点位气象监测数据，并具备按时数据导出功能，同时可依照实际需求修改气象参数（如：传感器探测周期、校准等功能）；

（5）气象系统内各站点气象数据应实时回传并存储，各传感器回传频率可调节，最快回传频率至少1min，同时历史数据至少保存2年；

（6）项目内相关气象监测设备可设置标准值，低/高于阈值自动标红报警，所述能设备涵盖雨、雾、风等系列恶劣天气所产生的影响；

（7）气象系统数据可配合接入小程序内实时更新，同时系统留有数据接口，后期可将气象数据配合接入其他系统内；

（8）采集数据种类包括但不限：环温（℃）、环湿（%RH）、大气压（Pa）、瞬时风速（m/s）、XX分钟平均风速（m/s）、风向（°）、地温（℃）、雨量（mm/min）、能见度（m）、能见度类型等。

5 异常天气道路管控

当特定气象要素达到限定的阈值，则可称作为“异常天气”，异常天气条件下无论是道路状态还是车辆状态、驾驶员状态等均会受到一定影响，发生事故的概率也大大增加。因此当试验场出现异常天气时，场地管理员需要具备异常天气道路管控应急预案，能够统一异常天气判定标准，有序地实施道路管控工作如：气象要素识别、道路状态确认、判定标准，指令发布、车辆调度、信息记录等。通常来说异常天气的特征界定可参考如下所示：

（1）大风：平均风速大于8m/s；

（2）降雨：降雨等级为小雨及以上；

（3）雾天：能见度小于800m；

（4）降雪：降雪天气，路面存在积水或结冰；

（5）高温：地表温度高于55℃；

（6）低温：环境温度低于2℃。

以“降雨”天气为例，当出现降雨天气，通常气象要素中天气现象会根据雨量大小显示“毛毛雨”“小雨”“中雨”“大雨”等，仅靠降雨气象要素无法形成全面的道路管控标准，需要结合道路状态进行综合判定。根据雨量的大小以及时长，道路也会呈现不同的状态，如路面仅潮湿无积水，路面局部积水，路面形成镜面水膜等。因此降雨天气道路管控标准需要根据雨量的大小以及路面的最终状态相结合制定统一的标准，一般来说道路可执行“3级”管控模式，分别对应着限速、限行、封场三个等级。

6 结语

本文从气象信息服务对试验场的重要性、气象观测场的建设、气象数据的使用以及异常天气道路管控等几方面阐述了气象信息服务在试验场的应用，相关汽车试验场或测试场地可参考实施。

参考文献：

[1]于群，陈宏伟，张晓辉，等.中汽中心盐城汽车试验场宏观气象规律分析[J].汽车工程师，2020（10）：38-42.

[2]何林，张雅斌，任杰，等.任意位置天气实况服务设计与应用[J].科学技术与工程，2023，23（33）：14088-14094.

[3]陈宏伟，于群，崔晓川，等.基于LSTM循环神经网络的盐城汽车试验场气温预测模型研究[J].汽车工程师，2021（03）：34-37

[4]曾繁鑫，曾文波，关乔，等.高寒环境下的智能网联汽车试验场研究[J].汽车科技，2021（05）：100-105.