道路结冰状态自主识别与融冰雪系统助力冬季道路安全.pdf
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1、Observer行业观察影 响 有 影 响 的 人 56 道路结冰状态自主识别与融冰雪系统助力冬季道路安全文、图/河北省高速公路延崇管理中心 刘家俊交通运输属于气象高度敏感行业,气象灾害不仅会对道路基础设施造成不同程度的损坏,更会影响道路交通的运行安全,诱发道路交通事故。气象灾害主要包括风、雨、雪、雾等天气,在这些恶劣天气情况下,驾驶员心理、视线等都受到极大影响,其中冬季路面积雪结冰是影响行车安全的最不利气象条件之一。结冰路面路表附着力减小,抗滑能力显著降低,增加了汽车制动距离,机动车的制动、操作稳定性都会降低,车辆容易打滑、侧滑,使得发生事故及二次事故的概率增大。根据黑龙江省不良天气与交通事
2、故关系研究显示,道路结冰时发生的交通事故是道路干燥时发生的十倍。随着冬季的到来,道路结冰问题成为了影响交通安全的重要因素。然而,一种新型的道路结冰状态自主识别与融冰雪系统正在改变这一现状,为冬季道路安全提供有力保障。学科交叉融合:气象站系统助力道路结冰状态识别欧洲多国、美国等对道路结冰的监测和预报十分重视,较早地在公路交通气象学领域开展大量研究,形成了一系列路面温度监测和结冰预报技术。如美国建立的道路气象信息系统(RWIS),系统融合了观测和预报系统,可根据路域气象资料预报路面状况,及时通知交通部门和灾害管理部门,以便保障交通安全。目前,国内对道路结冰预报的研究虽然取得了一定的成果,但仍处于起
3、步阶段,主要集中于道路结冰监测技术和基于不同方法的预报模型构建。常见的引发公路出现冰冻的气象要素主 延崇高速杏林堡隧道出口气象站57NO.6/DECEMBER.2023交通建设与管理 影响有影响的人 要包含温度、湿度、降雨量等关键因素及不同耦合状态,设计由各种气象传感器组成的公路气象站系统,来实时监测区域气象条件和道路状态,实现路面结冰的准确预警。气象站系统主要由六要素传感器、遥感路面传感器、主动路面冰点传感器和控制箱四部分组成。六要素传感器和遥感路面传感器装在路边支架上,前者主要测量环境中温湿度、风速风向、大气压和降雨量,后者则主要测量路面状态、路面温度和覆盖物厚度安装角度可调整。主动路面冰
4、点传感器通常埋设在路段中间,与路面齐平,传感器上平面暴露在空气中接触路表液体以检测积冰厚度、下雨、积水等多种状况;控制箱用于采集各传感器的数据,并对采集到的气象数据进行分析并对未来天气情况做出预测,同时将采集到的数据传回控制终端进行存储。主动式路面冰点传感器作为该系统中的核心装置,可通过珀耳帖效应捕捉到不受路面介质影响的真实冰点,解决了大多数传感器冰点预测不准问题。利用该智能传感器,再辅以遥感路面传感器、六要素传感器,利用结冰预警算法,可实现提前预测出路面结冰时间,提供准确预警信息。路面结冰受多种气象因素影响,在路面干燥和潮湿状态下结冰条件有所不同。笔者基于冬季气象条件,对路面结冰条件进行分析
5、。路面干燥状态下,结冰条件分为两种:一是雪降落在干燥严寒的路面上,若地表温度集中在-3.3 0.9,且气温集中在-2.5 -1,当路面温度持续下降时,路面会出现结冰现象;二是冻雨天气条件时,若地表温度在 0以下,冻雨接触路面后会立即结冰。路面潮湿状态下,结冰条件同样分为两种:一是降雪后,平均气温在 3以下,且集中在-3 3之间时,风速低于 5m/s,路面温度持续降低,此时路面会结冰。二是降水后,其气温分布的跨度范围较大,一般要高于地表温度,在 0附近及以上,风速也低于 5m/s,路面有结冰风险。融冰化雪喷洒系统助力道路“靶向除雪”发现结冰的可能性后,及时完成融雪工作是高速公路管理者们的又一大挑
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