高速公路浓雾监测预警系统
2015-05-27
0 引言
目前在雾天，高速公路管理部门一般采取封路禁行的消极方法，这对于安全而言无疑是最稳妥的办法。但封路不仅使高速公路交通停滞，而且可能给周边城镇的交通带来极大的压力，有可能造成严重的大面积的交通阻塞，甚至交通瘫痪。此外，如果不能及时掌握高速公路雾况信息并向路上行驶的车辆提供，在采取措施之前就可能发生严重事故。因此加强对浓雾等恶劣天气监测预报和实施有效的交通控管极为重要。为探索与解决这一问题，宁沪高速公路股份有限公司与江苏省气象局协作，在无锡段进行低能见度实时监测与预报的试验研究，并取得了良好的成效。
1 雾的检测
对高速公路运营管理影响较大的主要是能见度小于500 m的浓雾天气，尤其是200 m以下的低能见度天气。由于雾的生消变化很快，有时能见度从几千米降到几十米只需几分钟，人工观测很难及时发现并采取相应管理措施。要实现智能交通，只有采用自动监测，目前能见度的监测仪器主要有3类：透射表、散射表和光度计。除此以外，还有RVR测量系统、数字摄像能见度仪和采用微波多普勒原理探测雾滴谱结构进而推算出能见度的仪表。限于高速公路环境条件，高速公路能见度观测仪器一般较多采用前向散射能见度仪，它的最大优点是对能见度的探测范围广，可探测几米至几十公里的能见度，在低能见度情况下基本满足测量精度要求。但该能见度测量值只能代表该点附近的能见度情况。所以在能见度自动监测仪的设置方面，可采用一定距离设置，兼顾特殊地形、地貌等有多年浓雾记录频发地区。总之，既要有一定密度又要兼顾特殊的地形地貌，构成一个实时监测网络。
2 高速公路自动环境气象监测系统
根据高速公路沿线的地理条件和雾的多发地段分布情况，需在高速公路沿线设置一定的自动监测站。由于高速公路沿线很难满足标准气象观测站环境要求，而且各地环境条件及所需的观测要素也不尽相同，因此环境气象监测站宜采用分布、组合式结构，并具有灵活的要素扩展功能。系统采用模块化思想和积木式设计方式，根据不同需要，将分布于各处的多种传感器信号通过变换器实现智能数字化或直接选用智能数字化设备，使用询址访问方式完成与采集处理平台的数据交换。由于采用或经变换智能数字化传感器，通过无线LAN技术或长线驱动可将传感器分布在较大的区域范围内，以适应各种环境要求。
3 高速公路低能见度监测预警、预报决策系统
该系统主要利用现代化气象装备(气象卫星云图、气象雷达、各类气象地面及探空观测站、高速公路沿线布设的环境气象监测站)和气象信息综合分析处理系统(MICAPS)，建立高速公路低能见度监测预警、预报模型。根据介定的高速公路安全运行的能见度值应在200 m以上，而当能见度VV<500 rn时属低能见度范畴。所以，在研制低能见度预测模型时分为二级判断，即当能见度VV<500m时发出预警。当判断能见度VV<200 m时发出l临近预报(时效在l h左右)。鉴于雾形成的物理过程是近地面大气降温、增湿，空气达到饱和时水汽在气溶胶粒子上凝结为小水滴，致使能见度降低的过程。
高速公路运营管理决策支持系统的信息来源，主要有以下几个方面：高速公路沿线布设的环境气象监测站的实时监测信息、全省和全国的气象信息资料、高速公路低能见度预报决策系统制作的预警和预报产品、高速公路路况信息以及交通运营管理规则等。本系统是实现智能交通管理的一个重要子系统。目的是为高速公路提供气象保障信息，并结合公路运营规则，供指挥调度人员制定运营决策，实现高速公路的科学安全运行。
能见度预报预警的显示功能与实况的显示功能原理相似，只是对数据库中的能见度预报表进行检索，并给予相应的预警。当在表中检索到警报类内容时，系统的右上方出现一个文本框，并将警报内容显示在其中。
4 结论
通过沪宁高速公路无锡段2001年9月～2003年5月两年多雾季节低能见度实时监测预警试验，已揭露出浓雾形成过程的多种特征，试验其间，沪宁高速公路无锡段也未再发生因雾造成的重大交通事故。研究证明：通过建立环境气象监测网并组织有经验预报专家实时监测、分析，高速公路全线低能见度的实时监测和临近预报是完全可能的。高速公路低能见度实时监测预警系统的建立和采取科学的调控措施，将能全面提高公路运行的科学管理水平和公路的运营效益。
