宁高速公路气象决策支援系统-文章-华东交通气象信息网
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宁高速公路气象决策支援系统
2007-12-03 21:08:01  作者:  来源:华东交通气象信息网  浏览次数:458  文字大小:【】【】【

一、前 言

当前我国的交通运输业正处于高速发展阶段,并着力发展我国的智能交通系统(ITS)。随着交通运输量的猛增和车辆行驶速度的提升,对交通运输中安全保障提出了更高的要求。影响交通运输的各种自然灾害越来越受到重视,其中气象灾害以及由于气象灾害诱发的伴生灾害对交通运输业的影响,是我国现代交通气象工作亟待研究解决的重点,也是当今时代赋予的使命。

低能见度浓雾、强降水、暴雨、雷暴、大风、高温、积雪、结冰等是影响我国交通运输业的主要气象灾害。加强以高速公路为主的、包括重点地区的主要路段、城市、港口码头、黄金水道的交通气象观测网建设,构建交通气象预测、预警和评估系统,是现代交通气象的主要任务。气象决策支援系统通过提供准确、可靠、及时的气象监测、预警、预报信息,为交通指挥部门提供决策依据,为社会大众提供交通气象服务信息。它对减少交通事故、降低交通维护费用、合理布局交通干线、减少突发灾害影响、提高交通质量、运营企业的经济效益和综合社会效益。在沪宁高速公路扩建的过程中,我们已经把构建气象决策支援系统贯穿在交通工程设计、施工、运营的各个阶段,并要对开展交通气象服务所产生的效益进行评估。交通气象工作需要交通、气象两部门之间的密切合作,其相互关系及工作流程如下图所示:

江苏省气象局与江苏宁沪高速公路股份有限责任公司多年来一直在交通气象的科研与系统建设方面进行了密切合作,前期开展的主要科研项目有:宁沪高速公路(江苏段)秋冬季大雾灾害研究、宁沪高速公路雾情监测预报系统、高速公路气象保障与决策管理系统研究等,获得了多项部、省级科技成果奖励,发表了多篇科研论文。先后分阶段逐步拓展地在沪宁高速公路上安装了自主研制的AMW环境气象监测站,并在这次沪宁高速公路扩建工程中,对公路沿线的气象监测站的布点数量和站点选址、通讯模式、数据共享方案、基础建设等进行了统一设计,对原有的13套气象监测站进行了技术改造,新增加了13套气象监测站,组建成了沪宁高速公路江苏段的气象决策支援系统。目前该系统在气象监测站建设的数量和密度、气象灾害的预警和临近预报技术方法、气象信息产品的综合应用等方面都处于国内领先水平,已成为国内气象部门、交通部门学习考察的样板。

 二、沪宁高速公路气象决策支援系统的构成

沪宁高速公路气象决策支援系统是沪宁高速公路扩建工程中具有科技创新性的一个子项目,开创了交通与气象部门之间密切与有效合作的先例,它首次引入了高速公路气象服务的概念,充分利用气象部门海量的气象数据资源和专业、强大的气象信息分析、运算和预测能力,利用大范围的天气形势和小范围的气象监测来预测沪宁路沿线的天气变化,为沪宁高速公路的恶劣天气预报提供了强大的技术后盾,并且可以得到更多的专业指导和增值服务,这显然是目前绝大多数高速公路所不可能做到的,也为目前的高速公路气象灾害的预测提供了一个更好的出路(摘自《沪宁高速公路扩建工程机电项目专项交工验收报告》)

沪宁高速公路气象决策支援系统的框架结构示意图如下图所示。


 三、沪宁高速公路气象监测系统

  沪宁高速公路气象监测系统包括自动气象监测站、通讯网络、监控系统、数据共享等几个部分。在沪宁高速公路江苏段近250Km长沿线共安装了26AMW自动气象监测站(右图),其中6个监测站安装在收费站站区内(马群、句容、丹阳、罗墅湾、苏州新区、陆家),6个监测站安装在服务区内(黄栗墅、仙人山、窦庄、芳茂山、梅村、阳澄湖),还有14个安装在高速公路主线的南侧(汤山、镇江、镇江河阳、常州西、常州北、横山、玉祁、无锡北、新兴塘大桥、苏州西、苏州东、苏州工业园、昆山、花桥),其站点分布如下图所示:

各个自动气象监测站可同时采集温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、能见度等七个气象要素,通过CDMA无线通讯方式每分钟向监控中心发送一组记录信息,气象部门利用这些实时监测的气象信息、气象部门海量气象资源库和气象部门业务系统,由资深气象专家牵头组建沪宁高速公路专项气象科技服务队伍,为沪宁高速公路制作气象灾害的预警和监控预报信息产品,再通过一条2M数据专线连接沪宁高速公路马群指挥中心和江苏省气象局实现数据共享,网络结构图如下图所示:

    沪宁高速公路气象监测网络系统还集成了实时监控、检索查询、分析处理等功能于一体监控平台,系统提供了实时监控气象要素的显示、地图的漫游、放大、缩小、电子地图鹰眼、系统报警、各种气象要素曲线图显示和报表制作、历史资料检索查询、图表文件保存及打印等功能。

 四、沪宁高速公路气象灾害的预警和临近预报

基于沪宁高速公路气象监测系统,结合江苏省气象局已有的海量气象信息资源和现代化的气象业务系统,目前已经在低能见度浓雾、大风、强降水、高温等对高速公路运营高影响的气象灾害进行了专项研究,并逐渐过渡到业务化运行,后期还将对道路积雪、结冰等进行试验研究。

  1.低能见度浓雾

低能见度浓雾的形成有着大体相似的几种天气形势背景,利用天气学原理和历史档案研究、分析、归纳出有利成雾的天气类型,对提高预报成效是至关重要的一个环节。浓雾的生消及出现的频繁与否与当地的自然地理环境密切相关,预报人员在充分调查研究和熟悉沪宁沿线自然状况的情况下,不断地改进、完善低能见度浓雾的预报技术,规范预报业务技术,建立预报业务流程。

具体要求:在预报未来出现低能见度浓雾可能性较大的情况下,应发布预警以引起公路指挥中心的注意。预警的时间提前量可大一些,对预警报告中使用的时间、地点、量级的用词可宽泛、模糊些。在确认后还应发布预报或解除预警。低能见度浓雾的临近预报时间提前量≥30分钟;地点用词为路段,如无锡段、无锡段—苏州段等;量级分为500200m(警示低能见度)、20050m(限速低能见度)、<50m(封路低能见度)。对于已经处于低能见度浓雾时段,还进行跟踪预报服务,直至发布低能见度浓雾有消散预报为止。

例如:2006423日凌晨沪宁高速公路西半段出现低能见度天气,其中镇江段最为严重,低于50m的浓雾维持了数小时,造成沪宁高速公路南京—常州北段封路(05:1007:35)。预报中心于02:00发出预警报告,02:50发出临近预报,07:00发出消散预报。根据沪宁气象监测系统的实时监测资料显示,镇江段在03:3007:30之间一直处于50m以下的低能见度天气(如下图所示)

  2.高温

气象学上定义的气温概念及规范的观测方法,其值往往与人们的实际感受存在差异,尤其是暴露在阳光下行驶的车辆,行驶在炽热的水泥、柏油路面上,驾乘人员感受的温度远高于百叶箱里温度表的示值,此时公路路基表面上的实际温度往往更高,当气温在35以上时,路面温度往往在6070℃以上,在如此高温下行驶的车辆极易引起爆胎事故。酷暑高温时节,影响驾驶员的视线,引起疲劳,不少交通事故与此相关。车辆在高温期间行驶,发动机易过热,也是十分危险的。此外,当路面温度达到一定值时,在受到重型车辆碾压后,路面路基往往会发生形变,增加路政养护工作量,增大养护经费支出,在降温后变形的路基变硬,又会引发高速行驶的车辆出现交通事故。

目前,我们已经在沪宁高速公路上的梅村服务区、仙人山服务区的主线上各安装了一套自动监测公路路面温度和气温等要素的监测站,同步开展高温、公路路面高温的监测、预警和临近预报工作。

   3.强降水 

强降水天气对交通运输的影响是多方面的,如道路积水、路面打滑、低能见度等,还可以引起路基坍塌、滑坡、泥石流等其它灾害。

例如:2006614正值沪宁高速公路扩建工程机电项目外场验收检查时,一次强降水过程自西向东移动分别影响了沪宁高速公路各个路段,验收专家组亲身感受了这次强降水过程对交通运输的影响。现根据沪宁高速公路气象监测系统的实时监测资料,摘取窦庄、罗墅湾、常州西三个相临站点的逐分钟监测资料绘成降水量、能见度的时间变化曲线(见右图)可以出看,强降水过程与低能见度出现的时间是一致的,这类强降水过程根据监测所得规律,在临近短时预报中能够比较准确地预报。

 

五、沪宁高速公路气象服务信息的发布与应用

沪宁高速公路气象服务信息包括二个部分:

1.沪宁高速公路上26套自动气象监测站和2套路面温度监测站实时采集的气象信息,这些实时的气象监测信息可直接在沪宁高速公路各管理部门的终端上显示、报警,能有效地监控公路沿线的气象条件的变化。同时,这些实时监测信息也是气象部门用来制作沪宁高速公路气象灾害的预警和监控预报的基础资料。

2.由气象部门组织专业技术服务队伍,全天候值守班,为沪宁高速公路提供一系列气象服务产品,包括:

气象灾害预警、短时临近预报(不定时跟踪服务)

沪宁高速各路段预报(每日三次:051016时);

全省短期预报(每日三次:051016时);

全省各城市五天滚动天气预报;

中期预报(周报、旬报);

重要天气综合实况等(图象资料);

气象云图(一小时一张、图象资料);

台风路径图(不定时、图象资料)。

   以上这些气象信息产品为沪宁高速公路运营、监控、路政、交警等部门决策管理提供科学依据,以便及时采取相应的管理措施。还可以在高速公路各类情报显示板、监控中心大屏幕显示器、各管理职能部门的终端、互联网等媒体上显示发布,也可以通过适当方式向路上驾乘人员发布。系统还自动生成沪宁高速公路管理所需要的气象传真电报和气象信息通报,部分产品如下图所示。

 

 

Shanghai-Nanjing Expressway Weather Decision-making and Support System

Jiangsu Institute of Meteorological Science

(Nanjing Institute of Transportation Meteorology)

 Abstract: For effectively reduce heavy weather damage to Shanghai-Nanjing expressway traffic safety and operation management. A expressway real-time weather monitor network system which composed by 26 sets of automatic meteorological observation stations was designed and installed in the broaden and rebulid engineering of Shanghai-Nanjing expressway. Meanwhile, with the resources superiority of Jiangsu meteorology, the early warning of weather disaster and short-term forecast system provides the all-weather information service for the Shanghai-Nanjing expressway traffic operation, decision-making and management.

 Key words: expressway, weather observation, decision-making and management, short-term forecast

   位:江苏省气象科学研究所(南京交通气象研究所)

  话:025-83287088   真:025-83287087  025-83287085 

  址:江苏省·南京市·北极阁2              编:210008

联系人:袁成松                               箱:jsnjycs@vip.sina.com




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