高原高速公路路面溫度空間特征分析

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摘要：以日喀則機場高速公路為實驗路段，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集西藏高原地區(qū)高速公路沿線路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，獲取西藏高原地區(qū)高速公路路面溫度空間特征，對降低結(jié)冰風險路段交通事件的發(fā)生，提升和改善西藏高原地區(qū)高速公路交通氣象信息的監(jiān)測預(yù)警服務(wù)能力具有重要現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：西藏高原地區(qū)；高速公路；路面溫度；空間特征

1氣候條件

我國是氣象災(zāi)害頻發(fā)的國家之一，惡劣氣象條件引發(fā)交通事故頻發(fā)、擁堵延誤和中斷加劇等，對公路網(wǎng)運行的安全性具有巨大挑戰(zhàn)。日喀則市地處中國西南邊陲、西藏自治區(qū)西南部，東鄰拉薩市與山南市，西銜阿里地區(qū)，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(fù)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(qū)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(qū)，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(qū)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(qū)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3300h，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120d以上，境內(nèi)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(qū)，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400mm。

2交通條件

日喀則機場高速公路全長40.4km，全封閉，起點位于日喀則市東南側(cè)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(qū)“十三五”公路交通規(guī)劃重點項目之一，也是自治區(qū)2013—2020年跨越式發(fā)展規(guī)劃建設(shè)的重點項目之一。

3西藏高原地區(qū)高速公路路面溫度觀測

3.1數(shù)據(jù)采集時間

根據(jù)西藏高原地區(qū)的氣候條件，秋冬季節(jié)夜間氣溫較低，是路面結(jié)冰的主要致因。適合采集數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集設(shè)備

數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要應(yīng)用交通氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，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(tài)傳感器、數(shù)據(jù)采集器等，并配備交通氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)采集軟件，實時數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲和查看。

3.3數(shù)據(jù)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(guī)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(tǒng)性因素，決定路面溫度變化的波峰、波谷分布特征。根據(jù)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(qū)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(nèi)，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(shù)影響因素是固定的，形成一種不同路段相對穩(wěn)定的溫暖或寒冷的特征，在冬季的不同夜晚會重復(fù)出現(xiàn)。高原地區(qū)高速公路上不同點段有相對穩(wěn)定的路面溫度變化趨勢，區(qū)別主要體現(xiàn)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(guān)。獲得不同天氣條件下的相對路面溫度數(shù)據(jù)后，按照人工判斷調(diào)整后的天氣類型將多次采集的數(shù)據(jù)分為三組，分別對應(yīng)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(shù)據(jù)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(xiàn)出一定的特征和規(guī)律性。

5結(jié)語

路面溫度是路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵控制因子之一，各種關(guān)鍵控制因子的綜合作用，將導(dǎo)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(jié)冰風險路段預(yù)測優(yōu)先考慮的因素。對交通氣象監(jiān)測站所在路段，采集西藏高原地區(qū)高速公路沿線路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，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(qū)高速公路結(jié)冰風險路段交通事件的發(fā)生，提升和改善西藏高原地區(qū)高速公路交通氣象信息的監(jiān)測預(yù)警服務(wù)能力具有重要意義。

參考文獻：

［1］朱承瑛.高速公路路面溫度模型及其預(yù)報系統(tǒng)的研究［D］.江蘇:南京信息工程大學(xué)，2008.

［2］曲曉黎，賈俊妹，武輝芹，等.京石高速公路路面溫度與氣溫的對比分析［C］.中國氣象學(xué)會第27屆中國氣象學(xué)會年會論文集，2010:1-4.

作者：邢志軍 牛宇乾 張昱 樊兆董 魏道凱 單位：山東省交通科學(xué)研究院