雾天高速公路交通安全论文

摘要:文章利用现代科学技术,研究了高速公路浓雾多发路段的雾天保障系统,以加强对大雾天气的高速公路交通管理和控制,减少封道的时间和次数,降低事故的发生概率,提高高速公路在雾天的通行能力和运营的安全性。实践证明该系统具有很高的实用性与推广应用前景,它将有助于我国交通现代化管理的实现。下面是小编精心推荐的《雾天高速公路交通安全论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

雾天高速公路交通安全论文 篇1：

贵州高速公路大雾分布特征及预报指标探讨

摘  要：利用2016—2017年气象站逐小时观测资料，分析了贵州高速公路大雾分布特征，筛选了9次典型大雾天气过程，分析锋面大雾和辐射大雾形成机理，探讨贵州高速公路大雾预报指标。结果表明：贵州高速公路大雾分布极不均匀，具有显著的地域性特点，沪昆高速玉屏县附近和普安县附近、兰海高速息烽县附近、贵遵复线开阳境内、杭瑞高速大方县附近是大雾最频发中心。锋面大雾的形成和维持与静止锋云系发展、锋面系统东西摆动、低空水汽持续辐合、锋面逆温维持等因素有关。辐射大雾的形成维持主要与冷高压影响、辐射降温作用、近地面水汽条件等因素有关。从大气环流形勢、静止锋变化趋势、大气层结状况、水汽和动力条件、地面要素预报等方面总结了贵州高速公路大雾预报指标。

关键词：高速公路  大雾  形成机理  预报指标

大雾天气（能见度≤500m）是贵州常见的自然灾害，严重影响公路、水运、航空等交通运输安全。随着贵州高速公路建设营运快速发展，加上特殊地形地貌作用，大雾对贵州高速公路交通运输的危害越来越突显，因大雾造成高速公路重大交通事故屡有发生，给国民经济和人民生命财产带来重大损失。如2010年12月27日清晨因大雾天气贵遵高速公路南白镇至遵义路段20多辆车连环相撞，造成7人死亡、15人受伤;2012年2月28日下午沪昆高速晴隆路段因大雾天气发生6车连环相撞事故，2人当场死亡;2015年1月27日贵遵高速公路因大雾和降雨天气，15车连环追尾，1人死亡、4人受伤。开展高速公路大雾天气特征和预报方法研究，对保障高速公路交通安全具有重要意义。

大雾对高速公路的影响引起了人们广泛关注和研究。王博妮等研究者[1]对江苏沿海高速公路低能见度浓雾气候特征和影响因子进行了研究。田小毅等研究者[2]对沪宁高速公路江苏段低能见度浓雾天气过程实时资料分析，证实了浓雾具有较强的地域性特征，在丘陵、水网密集地区多局地性浓雾，日出后是团雾多发时段。包云轩等研究者[3]对沪宁高速公路2009年11月7日大雾过程开展了数值模拟试验。何明琼等研究者[4]对2014年1月沪渝高速公路汉宜段一次大雾个例分析表明：近地层逆温、地面处于高压底部前端均压场、中纬度维持偏西气流，为大雾形成和发展提供了有利的环流背景场条件。有多位研究人员[5-11]对高速公路大雾及其影响也开展了相关研究[5-17]。贵州因地形作用常受静止锋影响而出现锋面大雾，也常因夜间晴空辐射降温而产生辐射大雾。

该文利用2016—2017年贵州气象站逐小时观测资料，统计分析贵州高速公路大雾分布特征，同时筛选了9次典型大雾天气过程，利用MICAPS（气象信息综合分析处理系统）天气图、贵阳探空等资料，分析锋面大雾和辐射大雾形成机理，探讨贵州高速公路大雾预报指标，为高速公路大雾预报服务提供技术参考。

1  资料与方法

贵州能见度自动观测站的建设始于2013年，到2016年建设了77县站。从CIMISS系统（全国综合气象信息共享平台）读取全省2016—2017年逐小时能见度资料，剔除重复数据，统计两年能见度低于500m的站点时次。由于大雾和强降雨都可能造成低能见度天气，因此，同时也统计小时降水量超过10mm且能见度低于500m的站点时次，由此排除强降雨造成的低能见度情况。利用GIS邻近点插值技术，将全省各县站大雾时数插值到高速公路，分析高速公路大雾空间分布特征。

选取2016—2017年9次典型大雾过程（5次锋面大雾、4次辐射大雾），利用MICAPS天气图、贵阳探空等资料重点分析大雾天气环流形势、大气层结特征、水汽条件和动力条件等大雾形成机理，分析大雾生消过程中对应站点逐小时风、温、压、湿等相关气象要素演变特征，总结锋面大雾和辐射大雾预报指标。

受静止锋影响而出现的大雾为锋面大雾，所选锋面大雾过程包括2016年1月2日、2016年4月9日、2016年11月12～14日、2017年1月3～4日、2017年3月9～12日。

因辐射降温作用而产生的大雾为辐射大雾，所选辐射大雾过程包括2016年2月27日、2016年11月11日、2016年11月27日、2017年7月1日。

2  高速公路大雾分布特征

贵州高速公路大雾分布极不均匀，呈现显著的地域性特点（见图1）。沪昆高速玉屏县附近和普安县附近、兰海高速息烽县附近、贵遵复线开阳境内、杭瑞高速大方县附近是大雾最频发中心，2年大雾时数在1000h以上。根据大雾时数将相应路段划分为大雾频发、大雾较多和大雾较少路段。

大雾频发路段：沪昆高速（G60）铜仁—万山—玉屏、关岭—普安—盘县，兰海高速（G75）都匀境内、息烽境内，杭瑞高速（G56）大方境内，贵遵复线开阳境内，江都高速（S30）开阳-息烽，银百高速（G69）贵阳-瓮安、正安景内，沿榕高速（S25）德江境内，惠兴高速（S50）贞丰境内，贵黔高速（S82）大方境内、晴兴高速（S65）普安境内。这些路段2年大雾时数在500h以上。

大雾较多路段：沪昆高速（G60）玉屏—三穗—台江、麻江—龙里—贵阳—清镇、安顺—镇宁—关岭，兰海高速（G75）都匀—麻江—龙里，杭瑞高速（G56）思南-凤岗、遵义境内，夏蓉高速（G76）三都-都匀、贵阳境内，松从高速（S15）黎平境内，余安高速（S62）丹寨-凯里，蓉遵高速（G4215）赤水境内，贵黔高速（S82）贵阳-黔西，汕昆高速（G78）安龙-兴义，晴兴高速（S65）兴义-兴仁，水盘高速（S77）水城-盘县，水威高速水城-威宁，都香高速（G7611）六枝-镇宁。这些路段2年大雾时数在100小时以上。

大雾较少路段：除大雾频发路段和大雾较多路段外，其余路段为大雾较少路段。

3  大雾形成机理分析

贵州大雾主要与夜间辐射降温、静止锋活动及地形等因素相关，因此，贵州大雾可以分为辐射大雾、锋面大雾和地形大雾。地形大雾局地性明显、范围有限。这里仅对锋面大雾和辐射大雾进行分析。

3.1 锋面大雾形成机理

对5次锋面大雾过程分析表明：高空中高纬径向环流明显、高原多小槽东移，或南支槽活跃，低空偏南气流将南海水汽（有时为偏东气流将东海水汽）向贵州等地输送，静止锋云系发展和锋面系统东西摆动是大雾形成和发展的有利天气条件。水汽在贵州上空持续辐合导致低云发展增厚、云底下降，云底在海拔较高山地接地形成地面大雾;静止锋系统东西摆动，冷暖气流交汇致使大雾持续发展;锋面逆温增强致使大气层结较为稳定，有利于水汽在低空聚集和低云发展;低层气流辐合上升有利于低云发展加强，中层气流辐散下沉有利于云底下降形成地面大雾。大雾期间地面风速较小，10min平均风速为0～3m/s，相对湿度较大，一般为97%～100%，温度露点差为0℃～0.5℃;气温变化小，小时变温小于1℃。

以2016年1月2日大雾过程为例分析锋面大雾形成机理。

3.1.1 个例实况

2016年1月2日贵州出现大范围锋面大雾天气，多条高速公路出现大雾。大范围大雾主要出现在1月2日04～10h，持续有10个以上县站出现大雾，并于2日06时达到最广为15县站。整个大雾天气过程持续59h，从1日02时起至3日13时止。

气象要素变化特点（以贞丰县为例）：贞丰大雾持续时间最长，从1日16时到2日20时共29h，其中，2日00～15h能见度持续低于100m。大雾期间，贞丰空气湿度很大，一直维持99%，温度露点差维持0.1℃;风速较小，10min平均风速在0.2～2.8m/s之间;大雾期间伴有降雨出现;气温变化小，大雾初期处于恒温状态，大雾消散时气温变化也不明显，能见度迅速增大超过1000m时气温仅比大雾初期气温升高1.5℃;地气温差一直处于正变化状态，且大雾初期和后期的变幅较大;气压呈现波动式变化，并呈下降状态。

3.1.2 环流形势及静止锋演变特征

2016年1月2日大雾过程前后，500hPa西太平洋副高与印度洋副高相连并稳定维持，南支槽持续存在。欧亚高纬地区的低涡逐渐分裂形成两个中心，两低涡之间形成一条宽广横槽，2日08时贝加尔湖北面低涡东移入海，高原小槽于2日20时经贵州东移。700hPa贵州主要受西南气流影响，850hPa贵州也主要受偏南气流影响，有利于水汽输送。1日20时850hPa有弱冷平流东移影响贵州（见图2），冷平流的影响加强了锋面逆温结构，有利于低空水汽聚集和低云发展。

地面图上，大范围大雾形成前，静止锋位于云南省中东部，华北冷高压中心带动冷空气缓慢南下，贵州西部部分县市出现大雾。1日白天冷空气势力减弱，冷高压中心东移入海，伴随静止锋东退，大雾范围有所扩大，1日14时静止锋东退到云南与贵州交界。1日20～23時，弱冷空气从东北回流影响贵州，静止锋又有所西伸。2日02～05时南风势力开始增强，静止锋被东推移动。随后，又有弱冷空气从偏北路径影响贵州，静止锋西伸。由于静止锋东西摆动造成贵州中西部大范围大雾天气。2日下午，随着南风增强，静止锋逐渐减弱，大雾天气随之减弱。

3.1.3 大气层结特征

锋面逆温发展变化和水汽状况对锋面大雾形成、发展及消散有重要作用。一旦低层有冷空气入侵，锋面逆温将得以形成或增强发展，致使大气层结较为稳定，有利于水汽在低空聚集，同时，暖湿气流将沿锋面抬升，绝热上升冷却凝结形成云系。锋面逆温增强和水汽充足，有利于云层发展增厚、云底下降，并在海拔较高山地形成地面大雾。随着逆温层减弱消失，云底抬升，锋面大雾也随之减弱消散。

分析贵阳探空资料发现，在冷空气影响下，1月1日20时锋面逆温在800hPa高度附近维持，低层湿度较大，800hPa高度以下温度露点差为0.1℃～0.9℃，云底到达885hPa高度，低云在发展增厚并导致近地面大范围大雾形成和发展。2日08时锋面逆温有所减弱，并于3日08时消失，大雾天气也趋于结束。

3.1.4 水汽输送条件

低空充沛的水汽是低云发展下沉并导致锋面大雾形成的必要条件。多数情况低空水汽来源于南海海面，有时也来源于东海海面。850hPa比湿大于6g/kg并处于水汽辐合带时，有利于大范围锋面大雾形成。

850hPa上，1月1日白天偏南气流将南海水汽向北输送，贵州比湿大于6g/kg，水汽通量大于2×10-7g/（s·cm·hPa），同时贵州大部处于水汽辐合地带，丰富的水汽输送和辐合是低云发展增厚并导致近地面大雾生成的有利条件。2日白天，由于南风增强，水汽辐合带移到湖南、湖北等地，贵州处于水汽辐散区，低云发展受限，地面大雾也随之减弱。

3.1.5 动力条件

锋面大雾形成与低云发展密切相关。分析中低层大气涡度、散度和垂直速度发现，大范围大雾形成前，1月1日08时850hPa贵州区域涡度为正、散度为负、垂直速度为负，700hPa涡度北部正南部负、散度北部正南部负、垂直速度为负，说明中低层大气主要为辐合上升运动，有利于低云发展加强。20时850hPa贵州区域涡度为正、散度部分区域为负、垂直速度为正，700hPa涡度北部正南部负、散度为正、垂直速度为正，反应了中低层大气主要处于辐散下沉状态，低云的下沉有利于近地面大雾形成。

3.2 辐射大雾形成机理

通过4次辐射大雾过程分析发现：辐射大雾一般出现在阴雨天气过后晴朗少云的夜间。秋、冬春季高空受强盛西北气流影响，中低空为高压脊影响，温度场上存在冷舌，地面受冷高压控制;夏季高空为槽后高压脊影响，中低空为切变系统后弱高压影响，并有弱冷平流入侵，地面为均压场形势;低空冷平流影响加上夜间辐射降温作用有利于大雾天气形成。与锋面大雾不同，辐射大雾由于地面辐射降温致使近地层逆温区形成或增强，近地面大气处于较稳定状态，水汽聚集在近地面，大雾主要由近地面水汽凝结形成;近地层空气微弱扰动是辐射大雾形成和发展的动力条件。辐射大雾期间地面风速和相对湿度与锋面大雾类似，风速较小、相对湿度较大，但气温变化不同，大雾初期或形成前气温呈下降状态，大雾中期处于弱降温或弱升温状态，大雾消散期升温现象较明显，地气温差呈现由负值到正值或由低到高变化趋势，反映了近地层大气由较稳定逆温环境向不稳定环境变化过程，大雾消散时地气温差会出现3℃～10℃以上不等的跳跃性增大现象。

以2016年11月27日大雾过程为例分析辐射大雾形成机理。

3.2.1 个例实况

2016年11月27日贵州发生大范围辐射大雾天气过程，杭瑞、沪昆等高速公路出现大雾，整个过程持续13h。27日04～09时，持续有11个以上县站产生大雾，07～08时范围最广，达16县站，大雾于11时后逐步消散。

气象要素变化特点（以三穗县为例）：三穗大雾持续时间最长为11h（27日00～10时）。大雾期间，相对湿度持续为98%～99%，温度露点差为0.1℃～0.3℃;风速较小，10min平均风速在0.4～1.2m/s之间;大雾中前期气温呈下降状态，大雾消散时气温迅速上升;地气温差呈现正变化状态，大雾消散时地气温差增幅较大;气压呈现波动式变化。

3.2.2 环流形势

2016年11月26日20时，500hPa亚洲中纬度为两槽一脊形势，高压脊位于华西北到蒙古一带，贵州为西北气流影响;700hPa和850hPa贵州均受高压脊影响，温度场上存在明显冷舌;地面冷高压将静止锋推到云南中西部地区，贵州受冷高压控制，天气晴朗。低空冷平流影响加上夜间晴空辐射降温作用造成大范围辐射大雾天气。

3.2.3 大气层结特征

辐射大雾形成前低空有逆温层存在，有利于水汽聚集，由于近地面夜间辐射降温作用，促进了逆温层增厚，同时辐射冷却作用致使水汽凝结形成雾。日出后，随着近地面气温迅速上升，逆温层被破坏，空气湿度减小，大雾迅速消散。

11月26日下午由于冷高压控制，贵州大部地区转为晴天。分析贵阳探空资料发现，26日20时800hPa高度附近有浅层逆温存在，从底层到高层大气基本都很干燥。在辐射降温作用下，27日08时800hPa高度以下为深厚逆温区，大气层结稳定，有利于水汽聚集，并导致低空湿度增大（883hPa高度处温度露点差为0.4℃），从而形成大范围大雾天气。

3.2.4 水汽条件

辐射大雾水汽条件主要取决于近地面大气中水汽含量，一般来说，降雨过后空气中水汽含量较大，在降温作用下空气中水汽容易达到饱和，从而有利于大雾形成。分析表明：大雾之前相对湿度大于70%、比湿大于6g/kg，大雾期间相对湿度大于96%，比湿有所下降。

11月26日白天，全省大部地区雨止转多云到晴天，26日20时相对湿度大部地区为70%～90%，比湿为6～8g/kg，空气中有较大水汽含量。随着夜间辐射降温和近地层逆温区形成，空气中水汽达到饱和凝结形成大雾，27日07～08时大雾范围达到最广，相对湿度中东部大部地区达96%以上;随着大雾形成，比湿随之减小，大部地区比湿降为5g/kg左右。

3.2.5 动力条件

近地层空气微弱扰動是辐射大雾形成和发展的动力条件，微弱风速作用有利于空气垂直混合，致使辐射冷却效应能够伸展到较高厚度大气中，从而形成辐射大雾。没有风的作用，辐射冷却效应仅发生在贴近地面气层中，只能生成薄薄浅雾;风速过大，将导致上下空气流动过强，辐射降温幅度较小，水汽不易达到过饱和状态，从而不易形成辐射大雾。对4次个例分析表明，辐射大雾形成前后10min平均风速一般为0.5～2m/s。

4  大雾预报指标

通过锋面大雾和辐射大雾天气个例分析，结合高速公路大雾分布特征，总结形成贵州高速公路大雾预报指标。

4.1 锋面大雾预报指标

主要时段：锋面大雾主要发生在冷空气活跃季节，以秋、冬、春季出现较多。由于冷空气影响，静止锋易在云贵高原形成和持续，有利于大雾形成。重点考虑1～6月和10～12月，一天中任何时刻都可能出现。

环流形势：高空中高纬径向环流明显、高原多小槽东移，或南支槽活跃，低空偏南气流持续发展，静止锋云系发展和锋面系统东西摆动。

静止锋变化趋势：静止锋在贵州中北部维持，重点考虑息烽、开阳、大方、万山等地附近路段;静止锋在贵州西部边缘维持，重点考虑普安、晴隆、贞丰等地附近路段。地面冷空气影响、静止锋西伸发展，重点考虑中西部高海拔路段。南风增强、静止锋东退北抬，重点考虑中西部高海拔路段。

大气层结状况：探空图上800hPa附近逆温存在，低层空气湿度接近饱和（850hPa温度露点差<1℃），云底下降低于850hPa高度。

水汽和动力条件：大范围大雾前，低空偏南风将南海水汽或偏东风将东海水汽向贵州输送，850hPa比湿大于6g/kg并处于水汽辐合带。低层气流辐合（负散度）和中层气流辐散（正散度）有利于低云发展增厚，进而促进云底下降形成地面大雾。

地面要素预报：欧洲中心数值预报为基础，地面相对湿度>96%（或温度露点差<0.6℃），10min平均风速<4m/s，小时气温微降或微升，小时变温<1℃。

4.2 辐射大雾预报指标

主要时段：辐射大雾主要发生在夜间到早晨，有利天气条件下，全年都可能出现，但以秋、冬、春季出现较多。

环流形势：秋、冬、春季高空为强盛西北气流，中低空高压脊影响，温度场上存在冷舌，地面受冷高压控制，天气由阴雨转为晴天。夏季，高空为槽后高压脊影响，中低空为切变系统后弱高压影响，有弱冷平流入侵，地面为均压场形势，天气为雨止转晴过程中。重点考虑中东部低海拔路段。

大气层结状况：探空图上800hPa高度以下为深厚逆温区，夏季表现为800hPa高度附近为浅层逆温;大雾之前整个大气层空气湿度较小（夏季大雾有所不同），大雾过程中近地层空气湿度较大。

水汽和动力条件：降雨过后近地面空气中水汽含量较大，在降温作用下水汽容易达到饱和，从而有利于大雾形成。大雾之前相对湿度大于70%、比湿大于6g/kg，大雾期间相对湿度大于96%，比湿有所下降。微弱风速作用是辐射大雾形成的动力条件，辐射大雾形成前后10min平均风速一般为0.5～2m/s。

地面要素预报：欧洲中心数值预报为基础，地面相对湿度>96%（或温度露点差<0.6℃），10min平均风速<4m/s，起雾初期气温下降、地气温差为负值，24h变温多数为负值，一般<2℃，小时变温<1℃。

5  结语

（1）贵州高速公路大雾分布极不均匀，具有显著的地域性特点。沪昆高速玉屏县附近和普安县附近、兰海高速息烽县附近、贵遵复线开阳境内、杭瑞高速大方县附近是大雾最频发中心。大雾频发路段包括：大雾频发路段：沪昆高速（G60）铜仁—万山—玉屏、关岭—普安—盘县，兰海高速（G75）都匀境内、息烽境内，杭瑞高速（G56）大方境内，贵遵复线开阳境内，江都高速（S30）开阳-息烽，银百高速（G69）贵阳-瓮安、正安景内，沿榕高速（S25）德江境内，惠兴高速（S50）贞丰境内，贵黔高速（S82）大方境内、晴兴高速（S65）普安境内。这些路段两年大雾时数在500h以上。

（2）对锋面大雾个例分析表明：高空中高纬径向环流明显、高原多小槽东移，或南支槽活跃，低空偏南气流将南海水汽（有时为偏东气流将东海水汽）向贵州等地输送，静止锋云系发展和锋面系统东西摆动是大雾形成和发展的有利天气条件。水汽在贵州上空持续辐合导致低云发展增厚、云底下降，云底在海拔较高山地接地形成地面大雾;静止锋系统东西摆动，冷暖气流交匯致使大雾持续发展;锋面逆温增强致使大气层结较为稳定，有利于水汽在低空聚集和低云发展;低层气流辐合上升有利于低云发展加强，中层气流辐散下沉有利于云底下降形成地面大雾。大雾期间地面风速较小，10min平均风速为0～3m/s，相对湿度较大，一般为97%～100%;气温变化小，小时变温小于1℃。

（3）对辐射大雾个例分析发现：秋、冬春季高空受强盛西北气流影响，中低空为高压脊影响，温度场上存在冷舌，地面受冷高压控制;夏季高空为槽后高压脊影响，中低空为切变系统后弱高压影响，并有弱冷平流入侵，地面为均压场形势;低空冷平流影响加上夜间辐射降温作用有利于大雾天气形成。地面辐射降温致使近地层逆温区形成或增强，近地面大气处于较稳定状态，大雾主要由近地面水汽凝结形成;近地层空气微弱扰动是辐射大雾形成和发展的动力条件。辐射大雾期间，风速较小、相对湿度较大，气温在大雾初期或形成前呈下降状态，大雾消散期升温现象较明显，地气温差呈现由负值到正值或由低到高变化趋势。

（4）通过对大雾天气个例分析，结合高速公路大雾分布特征，从环流形势、静止锋变化趋势、大气层结状况、水汽和动力条件、地面要素预报等方面总结了贵州高速公路大雾预报指标。

参考文献

[1] 王博妮，濮梅娟，田力，等.江苏沿海高速公路低能见度浓雾的气候特征和影响因子研究[J].气象，2016，42（2）：192-202.

[2] 田小毅，吴建军，严明良，等.高速公路低能见度浓雾监测预报中的几点新进展[J].气象科学，2009，29（3）：414-420.

[3] 包云轩，丁秋冀，袁成松，等.沪宁高速公路一次复杂性大雾过程的数值模拟试验[J].大气科学，2013，37（1）：124-136.

[4] 何明琼，王丽娟，付佳，等.2014年1月沪渝高速公路汉宜段一次大雾个例分析[J].长江流域资源与环境，2016，25（4）：573-579.

[5] 陈贝，徐洪刚，王明天，等.成乐高速公路大雾预报方法研究[J].高原山地气象研究，2012，32（2）：70-76.

[6] 吴和红，严明良，缪启龙，等.沪宁高速公路大雾及气象要素特征分析[J].气象与减灾研究，2010，33（4）：31-37.

[7] 吴东阁.汝郴高速公路能见度特性及影响因素分析[J].公路与汽运，2013，158（5）：90-93.

[8] 吴彬贵，解以杨，吴丹朱，等.京津塘高速公路秋冬雾气象要素与环流特征[J].气象，2010，36（6）：21-28.

[9] 严明良，缪启龙，袁成松，等.沪宁高速公路一次大雾过程的数值模拟及诊断分析[J].高原气象，2011，30（2）：428-436.

[10] 丁秋冀，包云轩，袁成松，等.沪宁高速公路团雾发生规律及局地性分析[J].气象科学，2013，33（6）：634-642.

[11] 王佳，郭根华，严明良，等，WRF模式对沪宁高速公路浓雾的模拟与检验研究[J].热带气象学报，2014，30（2）：377-381.

作者：吉廷艳 彭芳 廖波 夏晓玲 秦杰

雾天高速公路交通安全论文 篇2：

高速公路雾天保障系统的研究和应用

摘要:文章利用现代科学技术,研究了高速公路浓雾多发路段的雾天保障系统,以加强对大雾天气的高速公路交通管理和控制,减少封道的时间和次数,降低事故的发生概率,提高高速公路在雾天的通行能力和运营的安全性。实践证明该系统具有很高的实用性与推广应用前景,它将有助于我国交通现代化管理的实现。

关键词:高速公路;交通安全;雾天保障系统

一、研究背景

我国高速公路大多分布在东南沿海发达地区,受到整体地西东低的影响,雾害相对严重。随着高速公路里程数的增加,因浓雾等恶劣天气而造成的交通事故也日益增多,已占到事故总数的25%以上,给国家和人民生命财产造成了重大的损失,也引起了高速公路建设管理部门和社会的普遍关注。

高速公路雾区交通安全已成为一个世界性的课题,我国近年来也逐步开展了雾的结构与预测预报方法、雾的观测方法、雾区交通安全与监控系统、雾天道路交通管理等方面的研究,但尚未形成完整、系统的理论和方法。交警部门对雾天高速公路的交通管制措施仍然比较单一,基本上都采取封闭主线通行的对策。虽然防止了交通事故的发生,却是以牺牲高速公路的通行能力为代价,同时给高速公路业主造成了巨大的经济损失。

目前我国有些高速公路路段,已经建成了高速公路浓雾监测预警系统的实验路段,系统通过多种通讯传输和显示手段,将自动监测站的监测实况和预报中心制作的浓雾预警、预报结论传送至高速公路运营指挥中心,供决策和采取措施时用,但是在获得准确的信息之后,应该如何采取有效的应对措施?本系统正是针对以上出现的情况,通过对国内外现有雾区交通安全及监控措施的研究,提出的一种解决方案,即在雾天等恶劣天气情况下,通过在道路两侧安装引导雾灯和无线远程控制系统,使得高速公路指挥中心可以远程掌握道路的能见度情况,并根据实际需要来控制诱导灯光系统,提示道路的宽度和方向,警示最大的限速值,自动引导车辆通行,减少高速公路的封道时间,保障高速公路的车辆通行的安全、通畅和有序。

二、系统构成

高速公路雾天保障系统由雾况监控、交通诱导、数据传输和控制中心4个模块和相关辅助设施组成,系统框如图1所示。

(一)雾况监控模块

雾况监控模块分为雾况预报和能见度检测两部分。通过与杭州市气象局的合作,CAWS600-B型自动气象站将实时收集到的气温、气压、相对湿度、风向、风速、降水、能见度等数据,利用移动GPRS无线网络传输到气象局信息中心。由气象局组织专家对安装路段的气候、地理、生态等进行观测分析,运用模式预报办法建立了一套适用于安装路段的24小时定时、定点、定量短期雾况预报系统,运用神经网络技术建立了安装路段3小时临近短时雾况预报专家系统。能见度检测部分采用两台VISIC610高速公路能见度检测仪(测量范围:10m-2000m),及时获取安装路段的实时能见度数据。该款设备能够区分雨雾造成的能见度值下降,具有自检和污染自动校准功能,可以实现免维护连续运行。

(二)交通诱导模块

交通诱导模块包括诱导灯、可变限速标志牌和高速公路原有可变情报板。每组诱导灯包含1盏强光灯和3盏普光灯,均采用国际最新技术的四元素LED发光二极管,具有很强的抗衰减性和可靠性:强光灯安装在固定的灯柱上,高度为1.7m,间隔为48m;普光灯安装在高速公路护栏板波形槽中,高度为0.6m,间隔为16m。考虑到高速公路的跨度大、雾区路段分散,单独为诱导灯铺设供电线路不仅成本大,而且施工复杂。所以每组诱导灯都装有独立的太阳能光伏组件提供电源(见图2)。

(三)数据传输模块

数据传输模块分为二层网络结构。第一层采用MESH技术组网,实现试验路段内的数据通讯,包括控制诱导灯的闪烁,接收能见度检测仪的数据和诱导灯的反馈信号。第二层采用900MHZ移动公网组网,在分控基站和控制中心分别安装GSM传输设备,实现试验路段与控制中心的数据通讯。

(四)控制中心模块

控制中心模块由控制计算机、气象服务软件和交通诱导管理软件等组成。气象服务软件将气象局信息中心对气象观测数据的分析结果动态显示在计算机上,自动报警提醒工作人员24小时内的雾况预报,支持历史记录的查询、打印。交通诱导管理软件集诱导灯、可变限速标志牌的管理于一体,能够实时显示各组诱导灯的工作状态和当前的能见度状况,逐段地控制诱导灯的闪烁和可变限速标志牌、可变情报板的发布内容。诱导灯管理软件带有独立的数据库,具备完善的设备管理功能,支持设备添加、删除、信息修改等操作。

三、交通诱导方案

高速公路雾天保障系统在实际使用中与高速公路原有监控系统和路面巡逻力量相结合,由雾天保障控制中心统一协调、控制。当发生起雾征兆时,气象局信息中心、能见度测试仪把起雾地点、雾区范围、能见度状况等信息上传到雾天保障控制中心。中心管理人员获知后利用监控摄像机或巡逻车辆核实情况,进而采取相应的交通诱导方案,控制雾区路段诱导灯闪烁,并在可变限速标志牌和可变情报板上发布警示内容。交通诱导方案如下:

第一,雾区能见度>500m:不采取交通诱导措施。

第二,330m<雾区能见度<500m:开启普光灯,可变限速标志显示限速80Km/小时,可变情报板显示“前方有雾,谨慎驾驶”,司机对诱导光带的可视距离在550m-800m。

第三,150m<雾区能见度<330m:开启强光灯和普光灯,可变限速标志显示限速60Km/小时,可变情报板显示“前方大雾,谨慎驾驶”,司机对诱导光带的可视距离在300m-550m。

第四,50m<雾区能见度<150m:开启强光灯和普光灯,可变限速标志显示限速40Km/小时,可变情报板显示“前方浓雾,保持车距”,司机对诱导光带的可视距离在200m-300m。

第五,雾区能见度<50m:封闭高速公路,禁止通行。

四、结论

高速公路雾天保障系统项目安装路段位于杭金衢高速公路新岭隧道至次坞互通之间,全长4.5公里。该路段在2007年1-7月发生雾况16起,导致诸暨收费所至次坞收费所的18公里路段杭向封道14次,累计封道103小时。按照杭金衢高速公路2007年日均通行费收入526万元计算,1-7月因雾封道造成通行费损失为70.3萬元。高速公路雾天保障系统项目投资总额118.577万元,如果能够保障雾天道路的基本通行,以每年10%的维护费用计算,一年即可收回投资。

此外,诸暨收费所至次坞收费所为杭金衢高速公路车流量最大的路段之一。高速公路因雾封闭,直接导致收费所外广场大量车辆滞留和地方道路的拥堵。不仅无法发挥高速公路快捷、高效的优势,而且对广大司乘人员的工作和生活造成不便,并影响到杭金衢高速公路的对外形象。因此,高速公路雾天保障系统还具有突出的社会效益。

高速公路雾天保障系统能够显著增加雾天道路轮廓的能见距离,提高雾区路段的通行能力,有助于减少雾天交通事故发生率,同样适用于雨雪、风沙等恶劣天气。同时,高速公路雾天保障系统也为交通辅助管理提供了一个可靠的平台,能够在交通事故黑点、黑段和临水、临崖路段的交通诱导方面发挥相应的作用。

参考文献:

1、陈继松,周建平,林剑波.高速公路雾区智能电子诱导系统的研究与应用[J].公路交通科技,2008(9).

2、刘志宏.高速公路雾区通行智能解决方案[J].北方交通,2006(11).

3、张志勇.高速公路雾区监控系统功能设计初探[J].山西交通科技,2007(1).

4、张能贵,张国煊.基于现场总线的雾区智能电子诱导控制系统[J].杭州电子科技大学,2008(4).

(作者单位:浙江工业大学经贸管理学院。其中,余浩为副教授、硕士生导师、管理科学博士)

作者：余 浩 戴江丽

雾天高速公路交通安全论文 篇3：

雾天预警无线网络系统在高速公路的研究应用

摘 要： 雾天引发的交通事故在高速公路事故中占得比重日趋明显，为减少高速公路雾天交通事故的比例，从日东高速公路特殊运营情况说起，简单阐述雾天预警无线网络系统原理，通过介绍雾天预警无线网络的子系统、检测模块、和数据处理中心说起，阐述说雾天预警无线网络系统在日东高速的具体应用。

关键词： 雾天预警；无线网络；高速公路应用

截至到2009年底，中国高速公路的通车总里程达6.5万公里，通车总里程居世界第二位。在最近几年中国高速公路保持了高速发展。随着高速公路系统的发展，高速公路的安全交通问题越来越引起人们的重视。

影响高速公路的安全行驶的因素主要有地理条件、天气条件和人为因素。其中天气因素是影响高速公路安全行驶的首要因素，在所有由天气条件引起的交通事故中，因雾造成的交通事故占了很大的比重，而且雾天在一年的不同季节和各种地理环境都会发生，这些交通事故给人的生命财产和社会经济损失带来重大损失。

雾是在水气充足、微风及大气层稳定的情况下，由于接近地面的空气冷却至某程度，空气中的水气便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平的能见度下降，这种天气现象称为雾，雾对交通安全的主要影响是使得驾驶员能见度降低，影响高速公路运行的主要是能见度小于500m的浓雾天气，尤其是200m以下的低能见度天气。由于高速公路车流量大，车辆行驶快，所以在雾天很容易发生交通事故，建立一个有效的雾天安全预警系统对高速公路交通安全有着重要意义。目前我们主要采取的防雾措施主要有雾天提前预警、安装黄色诱导标志和开启防雾指示灯等。

日东高速公路横贯东西方向，由于东西存在温差，雾的出现和存在会有不同的状态出现，这边十公里能见度很高，那边三公里会出现大雾，有的路段横跨河流、水库，有时会出现团雾，这对行车者来说，是非常危险的，就像高速行驶着突然看不见一样，日照高速公路地处沿海地段，每年都会有不同程度的雾天，日照高速公每年因雾天造成车辆事故不少于100起，如何在雾天安全行驶，如何应对突发而来的团雾，在车辆弛入前给驾驶员适当的安全提示，对雾天车辆安全行驶有很大的帮助。

目前我们主要采取的防雾措施主要有雾天大型显示板文字预警、安装黄色诱导标志和开启防雾爆闪灯等。

针对这种特殊运营情况，我们研究了一种雾天预警无线网路系统，这种无线预警系统主要利用无线通信技术和传感技术实现雾天远程实时监控，雾的浓度不同给驾驶员以警示。

1 雾天预警无线网路子系统

雾天预警无线网络子系统主要通过能见度传感器检测雾的浓度从而分析能见度范围，然后通过数据处理，根据不同的能见度采取相应的措施，并将采集到的数据通过无线网路发送到监控中心。雾天预警无线网络系统主要分为两个部分，分别是子系统和数据中心，每个子系统都是一个雾天能见度检测和预警系统。它由四部分组成，分别是能见度检测模块、数据处理模块、预警线是模块和无线通信模块。每个节点将采集到的数据在无线通信协议的控制下将数据传输到网关上，也就是监控中心，这样监控中心就可以实时了解每个地区的天气状况，根据雾的浓度迅速采取措施减少交通事故的发生，而且每个子系统可以根据能见度状况采取不同的预警显示。

1.1 雾天能见度检测模块

雾天能见度检测有多种方法，由于高路公路的特殊运营条件，多采用能见度测量仪进行雾天能见度测量，能见度是反映雾浓度的主要标准。目前，世界上普遍应用的能见度观测仪主要有透射式和散射式两种。 透射仪是一种通过测量大气透明度来计算能见度的仪器。散射仪测量的是散射光强.，散射仪以其体积小和低廉的价格而广泛应用于高速公路系统。

散射仪主要原理是利用光学散射，发散光的脉冲，并检测空中粒子散射的光，测量接受脉冲的强度，并通过专门的算法转换位光学能见度。根据散射角度的不同， 散射仪又可分为3种：前向散射仪、后向散射仪和总散射仪.

1.2 数据处理模块

数据处理模块主要将能见度检测模块检测到的数据进行运行、分析、完成无线通信的效验和驱动预警显示模块，数据处理模块将检测的数据进行分级处理，即将检测的数据按能见度进行分级，分级标准如表1所示，并将采集到的数据通过无线通信模块发送到数据控制中心，并根据能见度级别的不同进行预警处理。

数据处理模块选用TI公司的msp430单片机，MSP430是TI公司新推出的16位系列单片机，它具有较强的数据处理功能和非常高的集成度，可以满足数据处理功能，msp430的最大的特点就是低功耗，其工作电压在1.8～3.6V之间，正常工作时功耗可控制在2OOμA左右，低功耗模式时可实现2μA甚至O.1μA的低功耗，所以可选用电池供电，适合于野外工作。

1.3 预警显示模块

预警线是模块受处理器的控制。当能见度低于500米时，根据数据处理结果和雾的能见度不同显示不同的预警信号，预警信号包括根据不同的能见度显示限速标准、车距和预警信号灯等。

1.4 无线通信模块

无线通信模块主要负责每个子系统与数据中心的数据通信。处理器将采集到的数据进行处理，当能见度下于500米时将数据发送到数据处理中心，数据传输是在无线通信协议的控制下进行的，每个子系统都有自己的唯一一个地址码，当子系统向数据中心发送数据时，数据中心将根据地址码来识别数据来源，当子系统接受数据时，也根据地址码来选择信号是否有效。

2 数据中心

数据中心负责接受各个子系统发送来的数据，将数据进行汇总，根绝天气的能见度的不同调整高速公路的运行，如封闭道路、限量通信等，并可以通过无线通信模块发送控制命令控制各个子系统的工作模式和现实信息。

3 系统流程

先是系统初始化，系统调整，系统检测，数据处理，如果检测到有雾存在，再检测能见度，同时发出预警显示，将预警数据通过无线通讯形式，发给数据控制中心，然后发出运营指挥模式；如果没有检测到雾的存在，将数据重发回数据监测中心，重新检测。如此循环。

4 总结

雾是影响高速公路安全运行的重要因素，一套有效的安全预警网络能大大减少雾天交通事故的发生，减少人民生命财产的损失。本文通过对目前的预警网络系统得研究设计出的雾天预警无线网络系统具有很高的工作效率、较高的监测精度和很低的运营成本，它可以是适应各种地理环境，不受各种外界因素的影响，能够准确的进行雾天预警，保证高速公路的安全运行。

参考文献：

[1]冯民学、顾松山、卞光辉，《高速公路浓雾检测预警系统》，《中国公路学报》，2004年7月.

[2]房根发、陈幼红，《高速公路雾区智能电子诱导系统》，《浙江交通职业技术学报》，2008年12月.

作者：尹世金