1、前言

近年來，我國高速公路建設(shè)的發(fā)展非常迅速，自1988年建成我國第一條高速公路以來，目前我國高速公路總里程已接近2萬公里，僅次于美國，躍居世界第二位。高速公路的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了越來越重要的影響。

縱觀我國有關(guān)高速公路氣象環(huán)境監(jiān)測的情況，存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是我國關(guān)于高速公路霧天通行的管理發(fā)展迅速，指標(biāo)先進(jìn)，但因種種原因，保障措施跟不上，故管理被動(dòng)、滯后。二是我國幾乎每條高速公路建設(shè)時(shí)，雖然安裝了一些氣象站、能見度監(jiān)測儀，這些設(shè)施大部分為進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格昂貴，起點(diǎn)指標(biāo)技術(shù)先進(jìn)，但數(shù)量偏少、使用不當(dāng)，缺少像氣象部門那樣的專業(yè)化的維護(hù)保障。三是應(yīng)用水平偏低，造成設(shè)備發(fā)揮不了應(yīng)有的效益，在實(shí)際工作中仍然采用傳統(tǒng)的人工霧情報(bào)告、人工疏導(dǎo)等管理技術(shù)和措施。

2、系統(tǒng)需求及特點(diǎn)

天氣環(huán)境條件監(jiān)測是高速公路科學(xué)運(yùn)營的一個(gè)重要依據(jù)，雨、雪、霧、積雪、結(jié)冰等情況對高速公路的運(yùn)營都有直接的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，霧、雪、路面結(jié)冰是對公路交通安全影響最大的氣象因素，每年的群死群傷惡性交通事故中相當(dāng)大的比例發(fā)生在這三種氣象條件下。它們對高速公路的影響主要反映在安全、經(jīng)濟(jì)效益、社會影響、和引進(jìn)的交通問題等四個(gè)方面。

A、安全影響：
在大霧等低能見度的氣候條件下，高速公路很容易引發(fā)多車相撞的惡性交通事故，這類交通事故往往造成相當(dāng)驚人的損失，霧害已成為交通安全的第一殺手。

B、經(jīng)濟(jì)效益影響：
交通事故不但造成了重大的人員傷亡， 還帶來另外重大的經(jīng)濟(jì)損失。在大霧、下雪、結(jié)冰等天氣情況下，往往采取關(guān)閉高速公路的辦法來有效地杜絕交通事故，但關(guān)閉帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益損失是非常可觀的。不能準(zhǔn)確判斷各類型天氣條件下高速公路的行車等級也會帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

C、社會影響：
由于高速公路重大交通事故比例高，人員傷亡大，人們對高速公路產(chǎn)生了潛在的死亡恐懼。據(jù)調(diào)查，在鐵路交通方便的出行中出者還是寧愿選擇鐵路交通。

D、交通問題：
封閉高速公路給周邊城鎮(zhèn)的交通帶來了極大的壓力，特別是交通容量小的小城鎮(zhèn)，造成嚴(yán)重的大面積的交通阻塞和交通癱瘓。

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在高速公路的建設(shè)與運(yùn)營管理中，實(shí)施高速公路氣象環(huán)境監(jiān)測站的建設(shè)，是高速公路日常運(yùn)營管理的基礎(chǔ)平臺??監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。它可有效提升高速公路運(yùn)營管理的整體服務(wù)水平，提高公路在惡劣天氣條件下的安全和道路通行能力。據(jù)有關(guān)資料記載，美國猶他州在經(jīng)過鹽湖城約旦河的州際公路在長3公里路段設(shè)置了4 個(gè)氣象監(jiān)測器；卡洛萊納州在庫珀河上 11.3 公里的跨江道路段上，設(shè)置了5套氣象監(jiān)測器；田納西州東南部在30.6公里的道路上設(shè)置了 8 套氣象監(jiān)測器；等等。通過外場氣象監(jiān)測站的設(shè)置，其形成的道路天氣信息系統(tǒng)，正在形成的道路天氣信息系統(tǒng)（RWIS），并逐漸成為智能交通系統(tǒng)（ITS）的一個(gè)有機(jī)組成部分，其應(yīng)用范圍和功能正在隨之?dāng)U大，并逐步標(biāo)準(zhǔn)化。

在我國，交通部門與氣象部門聯(lián)手展開了“公路氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警體系”的專項(xiàng)研究，形成了廣泛共識。綜合考慮我國國情和高速公路的發(fā)展趨勢，我國高速公路氣象環(huán)境監(jiān)測在設(shè)計(jì)上側(cè)重考慮以下幾個(gè)方面：

A、氣象與交通行業(yè)信息共享平臺的建立
氣象行業(yè)背景場形勢與高速公路沿線氣象與環(huán)境要素的監(jiān)測實(shí)況應(yīng)該在一個(gè)統(tǒng)一的信息平臺下加以利用，以形成優(yōu)勢互補(bǔ)。兩行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)筑信息通道，以便實(shí)時(shí)導(dǎo)入國家基礎(chǔ)氣象臺站的實(shí)況資料和天氣預(yù)報(bào)信息，這兩部分信息將構(gòu)成本系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息之一。

B、靈活高效的公路沿線監(jiān)測子站的布設(shè)
應(yīng)在沿線相對均勻地布設(shè)一定數(shù)量的交通氣象環(huán)境綜合監(jiān)測站作為數(shù)據(jù)基準(zhǔn)參考站，所謂基準(zhǔn)參考站就是要求該站的數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性相對比較高，以便今后對其進(jìn)行沿線氣象環(huán)境特征的分析和研究。我們推薦的站型是CAMS620-HW公路監(jiān)測站，一款專為交通氣象服務(wù)而特別設(shè)計(jì)的典型交通氣象站。監(jiān)測溫度、濕度、降水量、風(fēng)向、風(fēng)速、能見度及各類雨雪霧天氣現(xiàn)象等影響交通安全的氣象要素，主要用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通沿線各種異常交通環(huán)境因素變化和氣象狀況，為氣象部門的交通氣象服務(wù)提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

應(yīng)在霧多發(fā)地段加密布設(shè)霧監(jiān)測子站。我們推薦的是HSC-PEF22交通天氣現(xiàn)象儀，主要監(jiān)測能見度狀況或各類雨雪霧天氣現(xiàn)象。

應(yīng)適當(dāng)布設(shè)常規(guī)自動(dòng)氣象站以強(qiáng)化沿線的氣象背景場信息。
高速公路沿線的攝像裝置、通信裝置是本系統(tǒng)的重要的、有益補(bǔ)充手段，能在許多特殊時(shí)刻發(fā)揮重要作用。

C、及時(shí)的災(zāi)害實(shí)況及預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)
應(yīng)建立適合交通部門的短時(shí)預(yù)警模式，以氣象背景場和沿線實(shí)況為輸入，實(shí)時(shí)運(yùn)算出交通氣象災(zāi)害爆發(fā)幾率，并及時(shí)通過沿線電子警示牌和各種公眾媒體發(fā)布公路氣象災(zāi)害情況和預(yù)警等級。

D、系統(tǒng)性與規(guī)范化
為了確保系統(tǒng)的有效性，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)氣象信息的導(dǎo)入，必須遵守已形成的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并簽訂共同遵守的規(guī)范，使系統(tǒng)能結(jié)合氣象部門和交通部門兩方面的優(yōu)勢，共同為社會提供優(yōu)質(zhì)的交通氣象保障和服務(wù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫要求采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范模式，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、完整性和有效性，做到數(shù)據(jù)采集制度化、信息形式標(biāo)準(zhǔn)化、信息內(nèi)容系統(tǒng)化、信息儲存檔案化。以達(dá)到信息橫向、縱向貫通一致、數(shù)據(jù)共享的目的。