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，存在以下幾個特點：一是我國關(guān)于高速公路霧天通行的管理發(fā)展迅速，指標先進，但因種種原因，保障措施跟不上，故管理被動、滯后。二是我國幾乎每條高速公路建設(shè)時，雖然安裝了一些氣象站、能見度監(jiān)測儀，這些設(shè)施大部分為進口設(shè)備，價格昂貴，起點指標技術(shù)先進，但數(shù)量偏少、使用不當，缺少像氣象部門那樣的專業(yè)化的維護保障。三是應用水平偏低，造成設(shè)備發(fā)揮不了應有的效益，在實際工作中仍然采用傳統(tǒng)的人工霧情報告、人工疏導等管理技術(shù)和措施。

2、系統(tǒng)需求及特點

天氣環(huán)境條件監(jiān)測是高速公路科學運營的一個重要依據(jù)，雨、雪、霧、積雪、結(jié)冰等情況對高速公路的運營都有直接的影響。據(jù)統(tǒng)計，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)濟效益、社會影響、和引進的交通問題等四個方面。

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驚人的損失，霧害已成為交通安全的第一殺手。

B、經(jīng)濟效益影響：
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)濟效益損失是非常可觀的。不能準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)，造成嚴重的大面積的交通阻塞和交通癱瘓。

3、系統(tǒng)設(shè)計方案

在高速公路的建設(shè)與運營管理中，實施高速公路氣象環(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）的一個有機組成部分，其應用范圍和功能正在隨之擴大，并逐步標準化。

在我國，交通部門與氣象部門聯(lián)手展開了“公路氣象災害預報預警體系”的專項研究，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)計上側(cè)重考慮以下幾個方面：

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)測實況應該在一個統(tǒng)一的信息平臺下加以利用，以形成優(yōu)勢互補。兩行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)筑信息通道，以便實時導入國家基礎(chǔ)氣象臺站的實況資料和天氣預報信息，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)基準參考站，所謂基準參考站就是要求該站的數(shù)據(jù)完整性、準確性相對比較高，以便今后對其進行沿線氣象環(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)計的典型交通氣象站。監(jiān)測溫度、濕度、降水量、風向、風速、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)提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

應在霧多發(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。

應適當布設(shè)常規(guī)自動氣象站以強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、有益補充手段，能在許多特殊時刻發(fā)揮重要作用。

C、及時的災害實況及預警發(fā)布系統(tǒng)
應建立適合交通部門的短時預警模式，以氣象背景場和沿線實況為輸入，實時運算出交通氣象災害爆發(fā)幾率，并及時通過沿線電子警示牌和各種公眾媒體發(fā)布公路氣象災害情況和預警等級。

D、系統(tǒng)性與規(guī)范化
為了確保系統(tǒng)的有效性，實現(xiàn)基礎(chǔ)氣象信息的導入，必須遵守已形成的行業(yè)標準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、信息形式標準化、信息內(nèi)容系統(tǒng)化、信息儲存檔案化。以達到信息橫向、縱向貫通一致、數(shù)據(jù)共享的目的。