面向交通安全的高海拔高速公路气象灾害预警系统框架研究陕西.docVIP

面向交通安全的公路气象灾害预警研究 摘要：本文面向我国高海拔高速公路交通安全管理中存在的气象灾害影响难以预防和处理的问题，研究了气象灾害预警系统的框架。首先，分析了高海拔公路交通安全特点，发现气象条件是高海拔交通安全的重要影响因素且其影响具有特殊性。其次，通过分析高海拔的4种灾害气象条件对交通安全的影响，给出了面向安全的气象灾害预警指标体系，并给出了预警机理。在此基础上，结合我国管理特点和ITS体系框架，建立了预警系统的体系框架，并针对我国国情，给出了预警系统的实施策略和建议为开发和建设我国高海拔高速公路交通安全预警系统提供了基础。 关键词：交通安全；气象灾害；预警系统；高速公路；高海拔 我国幅员辽阔，横跨亚热带、温带、寒带三个气候区，其中西北、东北等大部分地区处于高纬度高海拔，其特有的气候条件对公路交通安全影响巨大。气象灾害是气候条件影响交通安全的主要表现形式，高海拔的雾、雪、冰冻，以及降雨直接改变了交通运行的道路与环境条件，且由于气象灾害的突发性特点，其对交通安全的影响深刻而难以预防[1]。目前道路管理部门对灾害天气下的交通安全管理只能在事后采取封闭道路、清除积雪、引导车辆离开，以及事故发生后的及时救援等措施，常因无法提前采取措施而造成严重损失。 随着信息技术的发展20世纪中后期国外就开始就对预警系统进行研究，目前预警系统的思想广泛应用于环境、军事、航空、金融、企业管理等领域。气象检测和预报技术得到不断的发展，人类已经能够利用仿真计算的方法较为精确地对区域的气象变化给出中期和短期预报，道路小区域内的气象实时检测系统也已经在高速公路上得到了实现[2]。与此同时，各种不良气候条件对道路安全性的影响研究也得到了深入的开展。这些新技术的研究与应用，以及ITS在信息采集、传输、发布等方面的发展，为解决气象灾害对道路交通安全的影响问题提供了契机[3]，即，利用气象预报和检测信息，结合实时交通信息，根据气候条件对道路安全性的影响关系模型对未来一段时间内气象条件可能给交通安全带来的影响进行预测，在此基础上对气象灾害对道路安全的影响进行预警。从而使灾害天气下的交通安全管理能够做到事前行动、科学有序。 基于上述的思路，在分析高海拔公路交通安全特性和灾害性天气特点的基础上，建立了高海拔公路气象灾害预警的指标体系和预警系统的体系框架，研究了面向交通安全的气象灾害预警机理，分析总结了预警系统实现的关键技术，并提出了我国建立气象灾害预警系统的实施策略及建议。 1 高海拔高速公路的交通安全特性 单从发生次数上看，在寒冷地区公路交通事故分布具有明显的季节性特点，即雨季和初冬、初春是交通事故多发时间，如图1。分析雨季和初冬、初春季节的气候特点，可以发现这些季节或存在较多的降雨，或存在降雪和冰雪的融冻。这些气象条件显然是雨季和初冬、初春季节交通事故多发的重要影响因素。在雨、雾、雪三类灾害气象条件中，雾天和雪天发生的交通事故占65％以上。 图1 青海省20-2013年交通事故月份布 在事故严重程度方面，雨、雾、雪天气，以及由这些天气导致的路面积雪、结冰、潮湿、积水等情况下导致的交通事故总体上要比正常天气和路面条件下严重的多，如图2，不良气象条件下造成的人员重伤事故比正常条件下增加近20％。 不良气象条件下 晴好天气条件下 图2 青海省20高速公路交通事故类型分布 从事故形态上来看，雨、雾、雪等气象条件下追尾事故、侧滑和侧翻事故偏多，占40％左右，而正常气象条件下这一数字只有20％左右。这反映了气象条件对驾驶员判断前车距离、速度和制动效能的影响。 综合上面的分析，在高海拔灾害性气象条件是导致高速公路交通事故发生的重要原因，也是使事故的严重程度提高的重要影响因素。同时，资料也表明，灾害性气象条件对交通安全的影响有其特殊性。因此，如果能针对灾害性气象条件及其对交通安全的影响的特点，及时的对灾害气象条件进行预警，并采取相应的对策措施，是能够减少事故的发生，减轻事故严重程度的。 2 气象灾害预警指标 本文暂将高海拔气象灾害分解为雨、雾、雪、冰冻四类，其中： （1）降雨天气对交通安全主要体现在对路面摩擦系数的减弱和对能见度的影响。雨量较小或降雨初期，少量雨水易与路面上的尘土、油污混和形成水液膜，从而造成路面摩擦系数大大降低；在路面存在积水层且车速较高时，则会出现滑水现象，使里面摩擦系数急剧降低，实验表明，车速为100km/h，水膜厚度为10mm时，路面的滑动摩擦系数接近于0。路面摩擦系数的降低将导致车辆的制动性能和转向性能降低[5]。 降雨本身会降低驾驶员前方的能见度，而且在路面存在积水层的情况下，车辆高速驶过会带起水雾，这种水雾也会降低能见度。另外，在雨量较大时，个别汇水区路段易产生排水不畅，形成路面积水，能造成一些悬架较低的汽车发动机熄火。 （