高速公路濃霧監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
2015-05-27
0 引言
目前在霧天，高速公路管理部門一般采取封路禁行的消極方法，這對(duì)于安全而言無(wú)疑是最穩(wěn)妥的辦法。但封路不僅使高速公路交通停滯，而且可能給周邊城鎮(zhèn)的交通帶來(lái)極大的壓力，有可能造成嚴(yán)重的大面積的交通阻塞，甚至交通癱瘓。此外，如果不能及時(shí)掌握高速公路霧況信息并向路上行駛的車輛提供，在采取措施之前就可能發(fā)生嚴(yán)重事故。因此加強(qiáng)對(duì)濃霧等惡劣天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和實(shí)施有效的交通控管極為重要。為探索與解決這一問(wèn)題，寧滬高速公路股份有限公司與江蘇省氣象局協(xié)作，在無(wú)錫段進(jìn)行低能見(jiàn)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的試驗(yàn)研究，并取得了良好的成效。
1 霧的檢測(cè)
對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)管理影響較大的主要是能見(jiàn)度小于500 m的濃霧天氣，尤其是200 m以下的低能見(jiàn)度天氣。由于霧的生消變化很快，有時(shí)能見(jiàn)度從幾千米降到幾十米只需幾分鐘，人工觀測(cè)很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)管理措施。要實(shí)現(xiàn)智能交通，只有采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)，目前能見(jiàn)度的監(jiān)測(cè)儀器主要有3類：透射表、散射表和光度計(jì)。除此以外，還有RVR測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)z像能見(jiàn)度儀和采用微波多普勒原理探測(cè)霧滴譜結(jié)構(gòu)進(jìn)而推算出能見(jiàn)度的儀表。限于高速公路環(huán)境條件，高速公路能見(jiàn)度觀測(cè)儀器一般較多采用前向散射能見(jiàn)度儀，它的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)能見(jiàn)度的探測(cè)范圍廣，可探測(cè)幾米至幾十公里的能見(jiàn)度，在低能見(jiàn)度情況下基本滿足測(cè)量精度要求。但該能見(jiàn)度測(cè)量值只能代表該點(diǎn)附近的能見(jiàn)度情況。所以在能見(jiàn)度自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的設(shè)置方面，可采用一定距離設(shè)置，兼顧特殊地形、地貌等有多年濃霧記錄頻發(fā)地區(qū)?？傊纫幸欢芏扔忠骖櫶厥獾牡匦蔚孛?，構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
2 高速公路自動(dòng)環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
根據(jù)高速公路沿線的地理?xiàng)l件和霧的多發(fā)地段分布情況，需在高速公路沿線設(shè)置一定的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。由于高速公路沿線很難滿足標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測(cè)站環(huán)境要求，而且各地環(huán)境條件及所需的觀測(cè)要素也不盡相同，因此環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)站宜采用分布、組合式結(jié)構(gòu)，并具有靈活的要素?cái)U(kuò)展功能。系統(tǒng)采用模塊化思想和積木式設(shè)計(jì)方式，根據(jù)不同需要，將分布于各處的多種傳感器信號(hào)通過(guò)變換器實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字化或直接選用智能數(shù)字化設(shè)備，使用詢址訪問(wèn)方式完成與采集處理平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換。由于采用或經(jīng)變換智能數(shù)字化傳感器，通過(guò)無(wú)線LAN技術(shù)或長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)可將傳感器分布在較大的區(qū)域范圍內(nèi)，以適應(yīng)各種環(huán)境要求。
3 高速公路低能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)預(yù)警、預(yù)報(bào)決策系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要利用現(xiàn)代化氣象裝備(氣象衛(wèi)星云圖、氣象雷達(dá)、各類氣象地面及探空觀測(cè)站、高速公路沿線布設(shè)的環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)站)和氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)，建立高速公路低能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)預(yù)警、預(yù)報(bào)模型。根據(jù)介定的高速公路安全運(yùn)行的能見(jiàn)度值應(yīng)在200 m以上，而當(dāng)能見(jiàn)度VV<500 rn時(shí)屬低能見(jiàn)度范疇。所以，在研制低能見(jiàn)度預(yù)測(cè)模型時(shí)分為二級(jí)判斷，即當(dāng)能見(jiàn)度VV<500m時(shí)發(fā)出預(yù)警。當(dāng)判斷能見(jiàn)度VV<200 m時(shí)發(fā)出l臨近預(yù)報(bào)(時(shí)效在l h左右)。鑒于霧形成的物理過(guò)程是近地面大氣降溫、增濕，空氣達(dá)到飽和時(shí)水汽在氣溶膠粒子上凝結(jié)為小水滴，致使能見(jiàn)度降低的過(guò)程。
高速公路運(yùn)營(yíng)管理決策支持系統(tǒng)的信息來(lái)源，主要有以下幾個(gè)方面：高速公路沿線布設(shè)的環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、全省和全國(guó)的氣象信息資料、高速公路低能見(jiàn)度預(yù)報(bào)決策系統(tǒng)制作的預(yù)警和預(yù)報(bào)產(chǎn)品、高速公路路況信息以及交通運(yùn)營(yíng)管理規(guī)則等。本系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能交通管理的一個(gè)重要子系統(tǒng)。目的是為高速公路提供氣象保障信息，并結(jié)合公路運(yùn)營(yíng)規(guī)則，供指揮調(diào)度人員制定運(yùn)營(yíng)決策，實(shí)現(xiàn)高速公路的科學(xué)安全運(yùn)行。
能見(jiàn)度預(yù)報(bào)預(yù)警的顯示功能與實(shí)況的顯示功能原理相似，只是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的能見(jiàn)度預(yù)報(bào)表進(jìn)行檢索，并給予相應(yīng)的預(yù)警。當(dāng)在表中檢索到警報(bào)類內(nèi)容時(shí)，系統(tǒng)的右上方出現(xiàn)一個(gè)文本框，并將警報(bào)內(nèi)容顯示在其中。
4 結(jié)論
通過(guò)滬寧高速公路無(wú)錫段2001年9月～2003年5月兩年多霧季節(jié)低能見(jiàn)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警試驗(yàn)，已揭露出濃霧形成過(guò)程的多種特征，試驗(yàn)其間，滬寧高速公路無(wú)錫段也未再發(fā)生因霧造成的重大交通事故。研究證明：通過(guò)建立環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)并組織有經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)專家實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析，高速公路全線低能見(jiàn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)是完全可能的。高速公路低能見(jiàn)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建立和采取科學(xué)的調(diào)控措施，將能全面提高公路運(yùn)行的科學(xué)管理水平和公路的運(yùn)營(yíng)效益。
