氣象觀測場在汽車試驗場中的應(yīng)用研究

摘 要：汽車試驗場作為汽車開展道路測試的重要場所，用于驗證汽車產(chǎn)品的品質(zhì)以及可靠性。除了場地道路外，氣象條件作為汽車道路測試的重要一環(huán)，在《GB/T12534-1990汽車道路試驗方法通則》中也有明確要求，如：試驗時應(yīng)是無雨無霧天氣，相對濕度小于95%，氣溫0-40℃，風(fēng)速不大于3m/s。同時氣象條件也作為試驗場道路管控的重要依據(jù)，實時風(fēng)速、雨量、能見度等信息為場地管理者發(fā)布限速、限行、封場等通知提供必要參考依據(jù)，直接影響道路測試安全管控的及時性。因此，文章從氣象觀測場的建設(shè)、氣象服務(wù)、異常天氣道路管控等方面開展氣象觀測場在汽車試驗場中的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：汽車試驗場 氣象服務(wù) 道路管控

準(zhǔn)確可靠的氣象數(shù)據(jù)是汽車道路測試的重要條件，同時實時有效的氣象條件是試驗場道路管控的重要依據(jù)。因此對于試驗場來說，無論道路測試還是內(nèi)部管理，準(zhǔn)確且有效的氣象數(shù)據(jù)是共性需求。

為了滿足道路測試需求以及內(nèi)部管控，加強(qiáng)時間、空間、量級等方面精確獲取氣象數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確的氣象數(shù)值作為分析重要依據(jù)，以詳細(xì)的氣象信息作為道路測試的數(shù)據(jù)后臺，以有效的氣象提醒作為管控的有力支撐，因此在試驗場建設(shè)高精度氣象監(jiān)測站點(diǎn)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

氣象信息的準(zhǔn)確度是反映目前環(huán)境狀態(tài)最直觀的數(shù)據(jù)，氣象觀測站實時監(jiān)測的溫度、大氣壓力、濕度、風(fēng)速、能見度等準(zhǔn)確氣象要素，利用這些氣象要素可以針對試驗場范圍進(jìn)行短時間的天氣預(yù)報，這對試驗場道路安全管控具有非常直接的指導(dǎo)作用。氣象觀測站的建立可以讓試驗用戶對天氣情況較直接的感受，比如“溫度在16到23℃，無雨/晴，風(fēng)速0.3m/s，意味著適合正常試驗”、“溫度16℃到23℃，輕霧/陰，風(fēng)速0.1m/s，意味著不適合開展高速試驗”。通過氣象系統(tǒng)監(jiān)測的準(zhǔn)確環(huán)境數(shù)據(jù)判定環(huán)境情況，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)反饋內(nèi)容實現(xiàn)有效的道路管控、出行管控及預(yù)報分析。

1 氣象觀測場選址

氣象觀測站建設(shè)測量滿足“三性”要求：代表性、準(zhǔn)確性、可比較性。而氣象觀測站的選址主要與代表性相關(guān)。代表性是指某空間/時間范圍內(nèi)的一組測量值能反映相同和不同空間/時間范圍內(nèi)的實際狀態(tài)的程度。簡單來說，就是觀測站的測量值可以代表較大區(qū)域內(nèi)的大氣狀態(tài)。

在建筑物密集的城市中，大樓間的南北向縫隙和東西向縫隙中的風(fēng)速不同，風(fēng)向更是迥異，若在這里的任何一個點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)的觀測，都不能很好地代表這個地區(qū)的風(fēng)；而若是在開闊地帶，風(fēng)向和風(fēng)速的空間變化比較小，在這里進(jìn)行風(fēng)觀測就能很好地代表區(qū)域內(nèi)的風(fēng)，其他氣象要素的觀測大致也是這樣。所以在開展氣象觀測前需要考慮到站址的選擇，將氣象測站建立在人為干擾較少的“空曠”地帶。

2 氣象觀測場建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測場一般為25m×25m的平整場地，確因條件限制，也可取16m（東西向）×20m（南北向），高山站、海島站、無人站不受此限；需要安裝輻射儀器的臺站，可將觀測場南邊緣向南擴(kuò)展10m，同時要依照經(jīng)緯度和海拔作為安裝依據(jù)。

1）與周圍大部分地區(qū)的自然地理條件基本相同，土壤性質(zhì)與附近地區(qū)的基本高度應(yīng)當(dāng)盡可能地接近附近的海拔；

2）應(yīng)當(dāng)避開其他非自然常性的影響，不應(yīng)當(dāng)選擇在大面積的水泥地面附近；

3）氣象觀測場四周10米范圍內(nèi)不應(yīng)當(dāng)有1米以上作物、樹木、建筑物等；

4）氣象觀測場及場內(nèi)氣象設(shè)施設(shè)備四周環(huán)境不應(yīng)經(jīng)常變化；

5）觀測場地整體下挖50cm，去除土壤中雜質(zhì)；

6）觀察場內(nèi)地溝，應(yīng)為40x40cm地溝，地溝需用紅磚壘砌，水泥砂漿拉平；

7）觀測場四周應(yīng)設(shè)置0.9m高的稀疏圍欄，圍欄不宜采用反光太強(qiáng)的材料。觀測場圍欄的門一般開在背面。場地應(yīng)平整，保持有均勻的草層（要與當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境相符），草高不超過20cm；

8）地溝鋪設(shè)0.5m寬的石板（不得用瀝青鋪面）供人員通行。有積雪時，除石板上的積雪可以清除外，應(yīng)保護(hù)場地積雪的自然狀態(tài)；

9）根據(jù)場內(nèi)儀器布設(shè)位置和線纜鋪設(shè)需要，地溝（管）應(yīng)做到防水、防鼠、便于維護(hù)；

10）觀測場草坪建議選用種植護(hù)坡草（廣場草），去除土壤中雜質(zhì)；

11）高的儀器設(shè)施安置在北面，低的儀器設(shè)施安置在南面；

12）各儀器設(shè)施東西排列成行，南北布置成列，相互間東西間隔不小于4m，南北間間隔不小于3m，儀器距觀測場邊緣護(hù)欄不小于3m；

13）儀器安置在緊靠東西向地溝南面，觀測員應(yīng)從背面接近儀器。

3 氣象觀測場設(shè)備選型

目前市面上廣泛流通氣象站均為國產(chǎn)便攜式氣象站，氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測精度與政府部門、機(jī)場等高精度氣象設(shè)備存在精度差異。政府部門所建設(shè)氣象觀測站屬于高精度設(shè)備，設(shè)備所監(jiān)測的數(shù)據(jù)精度、內(nèi)容及要求以基本覆蓋試驗場所需監(jiān)測范圍。以政府氣象觀測站建設(shè)為藍(lán)本，打造屬于試驗場的氣象監(jiān)測體系，為后期試驗場提供氣象監(jiān)測站的建設(shè)依據(jù)。氣象觀測站所配備系統(tǒng)應(yīng)覆蓋試驗場全部區(qū)域，實時監(jiān)測試驗場整體氣象信息，氣象信息“九要素”包括：溫度、濕度、大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、能見度、天氣現(xiàn)象、地溫。其中溫度、濕度、大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量氣象信息“六要素”主要用于道路測試，能見度、天氣現(xiàn)象、地溫等氣象信息更多用于試驗場異常天氣道路管控依據(jù)。

4 氣象數(shù)據(jù)服務(wù)

氣象觀測場建設(shè)完成后，氣象數(shù)據(jù)服務(wù)作為最終的一環(huán)，無論是道路測試者還是試驗場道路管理者，均對氣象數(shù)據(jù)服務(wù)有著重要的需求。因此氣象數(shù)據(jù)服務(wù)需要能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾方面功能：

（1）氣象觀測站所配備系統(tǒng)基本覆蓋試驗場環(huán)內(nèi)區(qū)域，實時監(jiān)測試驗場整體氣象信息；

（2）氣象系統(tǒng)前端（PC端），可操作信息包含上述設(shè)備規(guī)劃中傳感器設(shè)備的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容的調(diào)取及設(shè)置；

（3）氣象系統(tǒng)用戶操作可在局域網(wǎng)內(nèi)PC端通過網(wǎng)頁/軟件進(jìn)行，操作界面簡約美觀、功能齊全，系統(tǒng)操作邏輯符合正常使用邏輯，同時界面顯示功能包含但不限于下表2；

（4）氣象系統(tǒng)可查詢及調(diào)取各點(diǎn)位氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，并具備按時數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，同時可依照實際需求修改氣象參數(shù)（如：傳感器探測周期、校準(zhǔn)等功能）；

（5）氣象系統(tǒng)內(nèi)各站點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)應(yīng)實時回傳并存儲，各傳感器回傳頻率可調(diào)節(jié)，最快回傳頻率至少1min，同時歷史數(shù)據(jù)至少保存2年；

（6）項目內(nèi)相關(guān)氣象監(jiān)測設(shè)備可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值，低/高于閾值自動標(biāo)紅報警，所述能設(shè)備涵蓋雨、霧、風(fēng)等系列惡劣天氣所產(chǎn)生的影響；

（7）氣象系統(tǒng)數(shù)據(jù)可配合接入小程序內(nèi)實時更新，同時系統(tǒng)留有數(shù)據(jù)接口，后期可將氣象數(shù)據(jù)配合接入其他系統(tǒng)內(nèi)；

（8）采集數(shù)據(jù)種類包括但不限：環(huán)溫（℃）、環(huán)濕（%RH）、大氣壓（Pa）、瞬時風(fēng)速（m/s）、XX分鐘平均風(fēng)速（m/s）、風(fēng)向（°）、地溫（℃）、雨量（mm/min）、能見度（m）、能見度類型等。

5 異常天氣道路管控

當(dāng)特定氣象要素達(dá)到限定的閾值，則可稱作為“異常天氣”，異常天氣條件下無論是道路狀態(tài)還是車輛狀態(tài)、駕駛員狀態(tài)等均會受到一定影響，發(fā)生事故的概率也大大增加。因此當(dāng)試驗場出現(xiàn)異常天氣時，場地管理員需要具備異常天氣道路管控應(yīng)急預(yù)案，能夠統(tǒng)一異常天氣判定標(biāo)準(zhǔn)，有序地實施道路管控工作如：氣象要素識別、道路狀態(tài)確認(rèn)、判定標(biāo)準(zhǔn)，指令發(fā)布、車輛調(diào)度、信息記錄等。通常來說異常天氣的特征界定可參考如下所示：

（1）大風(fēng)：平均風(fēng)速大于8m/s；

（2）降雨：降雨等級為小雨及以上；

（3）霧天：能見度小于800m；

（4）降雪：降雪天氣，路面存在積水或結(jié)冰；

（5）高溫：地表溫度高于55℃；

（6）低溫：環(huán)境溫度低于2℃。

以“降雨”天氣為例，當(dāng)出現(xiàn)降雨天氣，通常氣象要素中天氣現(xiàn)象會根據(jù)雨量大小顯示“毛毛雨”“小雨”“中雨”“大雨”等，僅靠降雨氣象要素?zé)o法形成全面的道路管控標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合道路狀態(tài)進(jìn)行綜合判定。根據(jù)雨量的大小以及時長，道路也會呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，如路面僅潮濕無積水，路面局部積水，路面形成鏡面水膜等。因此降雨天氣道路管控標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)雨量的大小以及路面的最終狀態(tài)相結(jié)合制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般來說道路可執(zhí)行“3級”管控模式，分別對應(yīng)著限速、限行、封場三個等級。

6 結(jié)語

本文從氣象信息服務(wù)對試驗場的重要性、氣象觀測場的建設(shè)、氣象數(shù)據(jù)的使用以及異常天氣道路管控等幾方面闡述了氣象信息服務(wù)在試驗場的應(yīng)用，相關(guān)汽車試驗場或測試場地可參考實施。

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