西藏高原地區高速公路路面溫度空間特征分析

邢志軍，牛宇乾,3，張 昱,3，樊兆董,3，魏道凱

（1.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031；2.山東交通職業學院，山東 濰坊 261206;3.山東省路域安全與應急保障交通運輸行業重點實驗室，山東 濟南 250102）

1 氣候條件

我國是氣象災害頻發的國家之一，惡劣氣象條件引發交通事故頻發、擁堵延誤和中斷加劇等，對公路網運行的安全性具有巨大挑戰。日喀則市地處中國西南邊陲、西藏自治區西南部，東鄰拉薩市與山南市，西銜阿里地區，南與尼泊爾、不丹、印度三國接壤，北靠那曲市。南北地勢較高，其間為藏南高原和雅魯藏布江流域。日喀則地形復雜多樣，基本上由高山、寬谷和湖盆組成。

日喀則大致有3 種區域性氣候：（1）喜馬拉雅山以北和岡底斯—念青唐古拉山以南的地區，屬高原溫帶半干旱季風氣候；（2）岡底斯—念青唐古拉山以北的少部分地區屬高原亞寒帶季風半干旱、干旱氣候；（3）喜瑪拉雅山主脊線以南地區屬高原溫帶季風半濕潤氣候。日喀則總體氣候特征是：空氣稀薄，氧氣少，氣壓低；太陽輻射強，日照時間長，年平均達3 300 h，紫外線強烈；氣溫偏低，年較差較小，日較差大，年平均氣溫為6.3℃，干季和雨季分明。日喀則無霜期在120 d 以上，境內降雪強度小，雪域集中在亞東帕里—聶拉木—定日的南部一帶。

試驗路段地處日喀則市桑珠孜區，氣候相對溫和，具有明顯的季風和干旱高原性氣候特征。年均溫6.3℃，年降水量400 mm。

2 交通條件

日喀則機場高速公路全長40.4 km，全封閉，起點位于日喀則市東南側與國道318 平交，終點位于日喀則和平機場南與國道318 平交，是自治區“十三五”公路交通規劃重點項目之一，也是自治區2013—2020年跨越式發展規劃建設的重點項目之一。

3 西藏高原地區高速公路路面溫度觀測

3.1 數據采集時間

根據西藏高原地區的氣候條件，秋冬季節夜間氣溫較低，是路面結冰的主要致因。適合采集數據的月份一般為每年的10 月—次年4 月，路段固定采集時間一般為21:00—4:00，且要求路面條件為干燥、無水、無冰雪覆蓋。

3.2 數據采集設備

數據采集設備主要應用交通氣象環境監測系統，主要包括路面溫度及大氣溫濕度傳感器、能見度傳感器、路面狀態傳感器、數據采集器等，并配備交通氣象監測數據采集軟件，實時數據的采集、傳輸、存儲和查看。

3.3 數據采集天氣類型

高速公路路面在不同天氣條件下溫度差異及其變化規律不同。路面溫度差異空間分布是由地形地貌、海拔、路面材料及天氣條件等因素決定，對道路某一特定點而言，除天氣條件外，其它因素是不變的，屬系統性因素，決定路面溫度變化的波峰、波谷分布特征。根據不同天氣條件對路面溫度差異影響程度，通常將天氣類型依次劃分成三類：極端天氣、中間天氣、抑制天氣。

4 路面溫度空間特征分析

高原地區高速公路路面溫度空間分布特征是指在特定的天氣條件下，同一路段上某個時間點時間段內，沿道路走向，不同路面溫度樣本點相對于某一特定點的路面溫度差異的分布。

影響路面溫度空間分布的因素較多，但多數影響因素是固定的，形成一種不同路段相對穩定的溫暖或寒冷的特征，在冬季的不同夜晚會重復出現。高原地區高速公路上不同點段有相對穩定的路面溫度變化趨勢，區別主要體現在不同天氣條件下路面溫度變化幅度是不同的，其波動幅度的大小與極端、中間、抑制等不同的天氣類型有關。

獲得不同天氣條件下的相對路面溫度數據后，按照人工判斷調整后的天氣類型將多次采集的數據分為三組，分別對應極端天氣，中間天氣和抑制天氣。為能夠更好的表示路面溫度空間分布的普遍性，將同一天氣類型下多次觀測的數據進行求平均值，提高相對路面溫度的準確性。最終形成三種不同天氣條件下的相對路面溫度空間分布，見圖1，可以看出全線相對路面溫度高低值的變化情況。相對路面溫度空間分布圖是表征各點位置與特定位置之間的路面溫度差異，無論何種天氣，對于特殊點段，都會呈現出一定的特征和規律性。

圖1 相對路面溫度空間分布

5 結語

路面溫度是路面結冰狀態的關鍵控制因子之一，各種關鍵控制因子的綜合作用，將導致路面溫度的改變。在低溫條件下路面溫度的變化情況，是研究結冰風險路段預測優先考慮的因素。對交通氣象監測站所在路段，采集西藏高原地區高速公路沿線路面結冰狀態的關鍵參數，提取出相對路面溫度的空間分布特征，對降低西藏高原地區高速公路結冰風險路段交通事件的發生，提升和改善西藏高原地區高速公路交通氣象信息的監測預警服務能力具有重要意義。