氣象條件對高速公路交通影響研究進展

張運福,林　毅,李　倩,齊　昕,寧仕涌

(1.遼寧省氣象服務中心,沈陽　110166；2.沈陽區域氣候中心,沈陽　110166)

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氣象條件對高速公路交通影響研究進展

張運福1,林毅1,李倩2,齊昕1,寧仕涌1

(1.遼寧省氣象服務中心,沈陽110166；2.沈陽區域氣候中心,沈陽110166)

摘要：為了減小天氣對高速交通產生的不利影響，降低惡劣天氣下高速交通事故率，近年來在交通氣象方面研究廣泛開展。從天氣影響高速公路的物理機制、高速交通中氣象因子分析與預報、以及發展方向共三方面，對國內氣象因子影響高速公路交通方面的研究進行綜述。

關鍵詞：高速公路;惡劣天氣;交通事故

0引言

由于高速公路運轉同人民群眾的生命財產安全息息相關，因此高速行車安全越來越受到重視。發達國家的每百公里事故率約為普通公路的1/3，而在我國高速公路事故率及死亡率明顯高于國外同等級公路。據統計全國高速公路事故中,大霧、降雨、降雪天氣下發生的事故占事故總數的39%，我國交通事故的高發與惡劣的天氣條件密切相關。如何利用高速公路氣象預報服務為高速管理提供決策依據，從而減少因惡劣天氣所引發的交通事故一直以來都是氣象、交通等部門研究的重要領域。本文嘗試綜合評述近年來天氣影響交通安全研究進展，討論利用天氣預報預警高速安全的未來發展走向，以期對高速氣象研究有所幫助。

1不同天氣現象對高速交通影響的物理機制研究

1.1雨雪天氣對高速路面影響

雨雪天氣中路面濕滑是引起高速公路交通事故的主要原因，路面濕滑導致路面摩擦系數下降從而導致車輛行駛過程中穩定性降低、制動距離增加。降雨后高速路面會由于積水出現水膜，水膜會顯著降低車輪與路面間的附著系數，導致車輛容易打滑從而引發交通事故。王一姝等發現日雨量達到10 mm上海地區的路面出現積水，路面附著系數降低，容易導致車輛側滑和控制失靈。而強降雨天氣過程還可能誘發坍塌、泥石流等地質災害,破壞公路路基、路面及其他公路設施,致使交通中斷。

在降雪和雨夾雪對北方地區尤其是東北地區的影響較大，冬季大部分交通事故與降雪有直接或間接關系。雨雪天氣過程中，路面如果清掃不及時就會堆積冰水混合物，在低溫作用下還可能出現道路結冰。雨雪影響下，路面道路摩擦系數的明顯下降會減弱車輛制動效果，從而嚴重影響行車安全。

1.2高速公路霧霾天氣對能見度影響

霧霾天氣對于能見度造成影響原理基本相同，空氣中大量聚集的霧滴或者塵埃對視線造成阻礙導致能見度降低。能見度越低駕駛員對車輛的控制難度就越大，從而導致交通事故發生的概率大大提高。另外司機對車距的判斷會在濃霧天氣里發生錯覺，導致誤判而發生交通事故。如果大霧中的水汽凝結在車窗上還會造成駕駛員視線受到影響。田小毅等分析了滬寧高速一次重大交通事故案例，作者認為隨著大氣中污染物的增多，霾出現的幾率較過去相比有增高趨勢，在預報過程中要注意“霾—霾霧并存—濃霧”的天氣過程。崔馳瀟發現江蘇省沿海高速公路的大霧在夜間21時～次日07時加重，05～09時消散，且不同類型霧的發生地域和頻次差別很大。作者認為大氣動力、熱力和水汽條件對大霧的產生起決定性作用。

1.3高溫天氣對高速運行影響

在影響高速公路的諸多不利天氣條件中，高溫天氣及其引發的路面高溫也是不容忽視的重要因素之一。據相關資料分析，高速公路路面一般為水泥或瀝青材質，這兩種材質吸熱能力強熱容量小，當出現高溫天氣時路面溫度可達70 ℃。機動車在高溫路面上行駛過程中，輪胎氣壓高于安全值，導致輪胎與路面間的摩擦系數降低，還可能引起爆胎，引發重大交通事故。

2基于統計學方法的交通氣象分析與預報

2.1高速公路惡劣天氣過程分析預報

南京信息工程大學應用氣象學院協同江蘇省氣象科學研究所，利用滬寧高速沿線的自動監測系統對影響高速運行的多種天氣進行分析并嘗試利用WRF模式進行預報。袁成松分析了2006～2009年滬寧高速公路高溫天氣過程，選取出高溫過程中的4個共同特征作為預報因子，利用多元線性回歸方法建立對當日14時氣溫的預報模型。包云軒對滬寧高速的一次大霧天氣過程的動力、水汽和熱力條件分析，并提出一種新的能見度經驗公式。王佳等對2006～2009年滬寧高速沿線能見度小于500 m的大霧天氣過程進行分類，按照平流霧、輻射霧類型分別進行WRF模式模擬。

2.2氣象因子對高速公路交通事故影響分析和風險預報

吉廷艷結合貴州省近3年重特大交通事故數據和降雨、低能見度、凝凍和高溫氣象資料，建立了交通氣象指數用來表征了多種氣象要素對交通的綜合影響程度。夏敏潔等利用南京地區2012日交通事故量與氣象觀測數據建立了氣象影響模型，驗證了該模型對工作日交通事故量有較好的模擬效果。由于高速公路交通事故的影響因子不確定性較強，余健對引入了未確知測度理論，建立了高速公路交通安全影響評價體系。李迅將京津塘高速公路事故數據分為逐月、逐時兩種形式的萬量車流交通事故，結合氣象資料建立了交通氣象風險和交通氣象安全指數的級別 。

3交通氣象預報研究未來發展探討

國內交通氣象預報的主要方法是對氣象觀測資料或者模式預報資料分析，基于數學統計方法建模。首先由于在建模過程中沒有考慮物理過程，因此模型需要大量數據支撐，適應性較差研究成果不具備推廣性。其次，天氣對高速公路交通的影響會由于地形差別很大，已有的交通氣象預報研究中，并沒有對高速路段中地形因素進行深入探討。

針對目前交通氣象研究提出以下發展建議。

(1)目前大部分高速氣象研究的數據基于氣象觀測站點，而天氣過程受多種條件影響變化復雜，氣象觀測數據無法準確的表現出高速公路上的天氣。有學者為了解決這個問題對氣象觀測數據進行了插值處理，以期將天氣數據細化到高速路段，但插值方法無法監測出小尺度局地性的天氣過程。與交通部門合作建立精細化交通氣象監測網絡，對特殊地形的積雪、結冰程度、霧霾濃度等進行測量能夠有效提高交通氣象的預報精度。

(2)在建立交通氣象預報模型時，應考慮更多的從路面物理過程角度分析，結合本地氣象數據進行預報研究。如周須文利用不同路面抗滑性能數據，分析了路面溫度同路面抗滑性能的關系，根據河北地區氣候特點將公路路面進行了分類。孟春雷基于通用陸面模式發展了BJ-ROME數值預報模型，該模型考慮了熱導率、熱容等多種路面特征，通過驗證發現該模型對北京地區路面溫度、積雪厚度的預報效果十分理想。

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Research progress of weather condition effects on highway traffic

ZHAN Yun-fu1, LIN Yi1, LI Qian2, QI Xin1, NING Shi-yong1

(1.Liaoning Provincal Service Centre,Shenyang 110166，China;2.Shenyang Regional Climate Centre, Shenyang 110166,China)

Abstract:With the purpose of reducing weather negative impact on traffic and accident rate under inclement weather, research on traffic weather has been developed widely in recent years. In this paper, physical mechanism, analysis and forecasting research and development trend of traffic weather are briefly reviewed, in order to overview domestic research on traffic weather.

Keywords:highway; inclement weather;accident

收稿日期：2016-01-08

作者簡介：林毅(1985-)，男，工程師。

中圖分類號：U492

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0168-02