高速公路濃霧監(jiān)測預警系統(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，這對于安全而言無疑是最穩(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)的交通帶來極大的壓力，有可能造成嚴重的大面積的交通阻塞，甚至交通癱瘓。此外，如果不能及時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)生嚴重事故。因此加強對濃霧等惡劣天氣監(jiān)測預報和實施有效的交通控管極為重要。為探索與解決這一問題，寧滬高速公路股份有限公司與江蘇省氣象局協(xié)作，在無錫段進行低能見度實時監(jiān)測與預報的試驗研究，并取得了良好的成效。
1 霧的檢測
對高速公路運營管理影響較大的主要是能見度小于500 m的濃霧天氣，尤其是200 m以下的低能見度天氣。由于霧的生消變化很快，有時能見度從幾千米降到幾十米只需幾分鐘，人工觀測很難及時發(fā)現(xiàn)并采取相應管理措施。要實現(xiàn)智能交通，只有采用自動監(jiān)測，目前能見度的監(jiān)測儀器主要有3類：透射表、散射表和光度計。除此以外，還有RVR測量系統(tǒng)、數(shù)字攝像能見度儀和采用微波多普勒原理探測霧滴譜結(jié)構(gòu)進而推算出能見度的儀表。限于高速公路環(huán)境條件，高速公路能見度觀測儀器一般較多采用前向散射能見度儀，它的最大優(yōu)點是對能見度的探測范圍廣，可探測幾米至幾十公里的能見度，在低能見度情況下基本滿足測量精度要求。但該能見度測量值只能代表該點附近的能見度情況。所以在能見度自動監(jiān)測儀的設置方面，可采用一定距離設置，兼顧特殊地形、地貌等有多年濃霧記錄頻發(fā)地區(qū)。總之，既要有一定密度又要兼顧特殊的地形地貌，構(gòu)成一個實時監(jiān)測網(wǎng)絡。
2 高速公路自動環(huán)境氣象監(jiān)測系統(tǒng)
根據(jù)高速公路沿線的地理條件和霧的多發(fā)地段分布情況，需在高速公路沿線設置一定的自動監(jiān)測站。由于高速公路沿線很難滿足標準氣象觀測站環(huán)境要求，而且各地環(huán)境條件及所需的觀測要素也不盡相同，因此環(huán)境氣象監(jiān)測站宜采用分布、組合式結(jié)構(gòu)，并具有靈活的要素擴展功能。系統(tǒng)采用模塊化思想和積木式設計方式，根據(jù)不同需要，將分布于各處的多種傳感器信號通過變換器實現(xiàn)智能數(shù)字化或直接選用智能數(shù)字化設備，使用詢址訪問方式完成與采集處理平臺的數(shù)據(jù)交換。由于采用或經(jīng)變換智能數(shù)字化傳感器，通過無線LAN技術(shù)或長線驅(qū)動可將傳感器分布在較大的區(qū)域范圍內(nèi)，以適應各種環(huán)境要求。
3 高速公路低能見度監(jiān)測預警、預報決策系統(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、各類氣象地面及探空觀測站、高速公路沿線布設的環(huán)境氣象監(jiān)測站)和氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)，建立高速公路低能見度監(jiān)測預警、預報模型。根據(jù)介定的高速公路安全運行的能見度值應在200 m以上，而當能見度VV<500 rn時屬低能見度范疇。所以，在研制低能見度預測模型時分為二級判斷，即當能見度VV<500m時發(fā)出預警。當判斷能見度VV<200 m時發(fā)出l臨近預報(時效在l h左右)。鑒于霧形成的物理過程是近地面大氣降溫、增濕，空氣達到飽和時水汽在氣溶膠粒子上凝結(jié)為小水滴，致使能見度降低的過程。
高速公路運營管理決策支持系統(tǒng)的信息來源，主要有以下幾個方面：高速公路沿線布設的環(huán)境氣象監(jiān)測站的實時監(jiān)測信息、全省和全國的氣象信息資料、高速公路低能見度預報決策系統(tǒng)制作的預警和預報產(chǎn)品、高速公路路況信息以及交通運營管理規(guī)則等。本系統(tǒng)是實現(xiàn)智能交通管理的一個重要子系統(tǒng)。目的是為高速公路提供氣象保障信息，并結(jié)合公路運營規(guī)則，供指揮調(diào)度人員制定運營決策，實現(xiàn)高速公路的科學安全運行。
能見度預報預警的顯示功能與實況的顯示功能原理相似，只是對數(shù)據(jù)庫中的能見度預報表進行檢索，并給予相應的預警。當在表中檢索到警報類內(nèi)容時，系統(tǒng)的右上方出現(xiàn)一個文本框，并將警報內(nèi)容顯示在其中。
4 結(jié)論
通過滬寧高速公路無錫段2001年9月～2003年5月兩年多霧季節(jié)低能見度實時監(jiān)測預警試驗，已揭露出濃霧形成過程的多種特征，試驗其間，滬寧高速公路無錫段也未再發(fā)生因霧造成的重大交通事故。研究證明：通過建立環(huán)境氣象監(jiān)測網(wǎng)并組織有經(jīng)驗預報專家實時監(jiān)測、分析，高速公路全線低能見度的實時監(jiān)測和臨近預報是完全可能的。高速公路低能見度實時監(jiān)測預警系統(tǒng)的建立和采取科學的調(diào)控措施，將能全面提高公路運行的科學管理水平和公路的運營效益。
