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大雾天气如何保障道路交通安全 看美国有哪些经验?

近期,我国多地出现大雾,局部地区出现特强浓雾,大雾天气对于道路交通安全有着很大影响。如何及时监测到雾发生的路段并根据雾的浓度采取不同交通控制模式?大雾天气对道路交通安全影响密切大雾、强降水、风雪、灰

近期,我国多地出现大雾,局部地区出现特强浓雾,大雾天气对于道路交通安全有着很大影响。如何及时监测到雾发生的路段并根据雾的浓度采取不同交通控制模式?

大雾天气对道路交通安全影响密切

大雾、强降水、风雪、灰尘等气候原因导致能见度降低,视距不足,使驾驶人不能对前方车辆的运行和道路的物理特征做出正确判断,进而使车辆行驶速度急剧变化,大大增加了道路交通事故发生的风险。美国每年在雾及其它低能见度环境条件下发生的道路交通事故约为3.8万多起,共造成600多人死亡,16,300多人受伤。早在上世纪70年代,英国就研究了雾对道路交通安全的影响,结果显示,在雾的环境条件下,即使车流量减少20%,行车事故总数却增加了16%。

当雾袭来时,能见度会迅速地降低使驾驶条件恶化。在雾中,驾驶人视线对比度会降低并有失真感,导致车辆间距缩小,车速降低,进而造成驾驶人判断错误,直接影响道路交通安全。2003年5月,在美国68号洲际公路穿越马里兰州大野人山(Big Savage Mountain)路段,因大雾导致一起80余辆车相撞的道路交通事故,造成2人死亡。再例如,西弗吉尼亚州地处美国中东部的山区和丘陵地带,雾对道路交通影响较大,一年中由于起雾所造成的道路交通事故约占当地事故总数的1.3%。

交通管理部门更需了解雾的相关信息

根据国际通用定义,当大气中悬浮的水汽凝结,能见度低于1千米时,气象学称这种天气现象为雾(fog),超过1千米的称为轻雾霭(mist)。当水汽充足、微风及大气层稳定,气温达到露点温度(或接近露点),相对湿度达到100%时,空气中的水汽便会凝结成细微水滴悬浮于空中,使地面水平能见度下降。根据凝结条件不同,雾可分为辐射雾、平流雾、混合雾、蒸发雾、烟雾。

雾出现的季节因各地地理条件差异而不尽相同。气象部门会根据气象统计的累计数据,测算出一年中容易出现雾的季节与天数。交通管理部门更需要了解雾发生、持续的时间,能见度等对交通运输影响的程度,如何预测大雾及其影响范围,以及如何向驾驶员发出及时警告、调整交通控制方式等,来将自然灾害对交通的影响程度降到最低。

美国西弗吉尼亚州立大学在一份研究报告中统计了一年中高速公路各段落雾出现的天数以及大雾使能见度降低,影响道路交通运行的天数。图1显示了一些地区在一年中每个月发生雾的天数和能见度低于400米的天数。

图1:美国一些地区每个月发生雾的天数和能见度低于约400米的天数

图1:美国一些地区每个月发生雾的天数和能见度低于约400米的天数

如何降低雾对道路交通的影响?

雾的预测以及如何降低雾对道路交通的影响是气象和交通管理部门一直在探索的课题。随着现代科技的发展,对雾的预测和监测使用了大气卫星、高空气球、地面监测站等科技手段。对可能产生雾的地区不同高度大气环境的温度、湿度、风速风向、地面土壤、周边植被以及地理环境等数据进行搜集和跟踪分析,并将采集的数据通过数学模型计算得出对雾的预测,再根据预测的雾的浓度(能见度)对交通的影响,对道路采取不同的控制模式。

西弗吉尼亚州利用卫星图像追踪云层变化和走向,对已发生的大雾进行监测。并利用地面监测站观测道路周边环境,记录相关数据,包括:大气稳定和不稳定层的位置、强度,空气温度和露点趋势,不同高度的空气密度、强度,湿度,风速和风向,空气提升或下沉运动的可能性,云层的形状和运动趋势等。并运用美国联合包裹服务UPS航空公司的数据采集方法和数学模型,即测量接近地表面层空气中不同高度的湿度或含水率的垂直分布,对不同高度层的大气温度和湿度进行分析,根据露点温度的日间变化来推断绝对湿度的垂直变化,湿度随高度而增加则有利于雾的生成,进而对能见度低于400米的大雾作出预报。

美国联邦公路管理局主导设置的环境传感站(ESS)和道路天气信息系统(RWIS)对雾进行实时观测,在雾出现时及时发出警告,同时可精确测量道路的能见度,得到现场实际能见度的距离,从而使用更准确的交通控制模式。美国的研究人员还在探讨是否能够利用现有道路视频监控设备,对道路可视距离进行实时观测,以便及时发现道路上突然出现雾团等情况。

图2:综合监测系统

图2:综合监测系统

在实际工作中发现,由于雾发生的区域往往较小,相距较远的环境传感站和道路天气信息系统不能及时发现道路上的雾团。而能见度传感器的价格较高,连续密集的安装需要大量投资。因此,美国的一些研究机构也在探讨如何提高对小区域雾的监测精度,并降低监测设施的成本。佛罗里达大学的研究人员提出使用价格较低的气象传感器及相关设施组成雾监测站(FMS),测量不同高度的空气数据和土壤数据,利用雾的生成原理和数学模型,预测出雾的发生和视线距离,同时利用视频监测手段,进一步确认计算结果。这样一来造价大幅降低,监测站的间隔可缩短为400米。下图中展示了监测站的序列,中间1.6千米处安装有视频监控、能见度传感器、气象传感器通讯设施等,每间隔400米安装气象传感器站和通讯设备,为进一步节省造价,间隔800米安装风速风向传感器。该设施安装测试后获得了良好效果。

图3:价格较低的气象传感器及相关设施组成雾监测站(FMS)

图3:价格较低的气象传感器及相关设施组成雾监测站(FMS)

根据美国国家运输安全委员会关于提高雾区行车的安全建议,每个综合监测系统(如ESS,RWIS,FMS等)都应包括交通流量检测器和能见度传感器,当天气发生变化能见度降低,或因天气变化导致车速减慢时,自动开启相关的交通控制设施。实时监测交通流量和车辆运行特征是雾警报和监测系统中的关键要素。在恶劣天气条件下,获取车辆实时运行速度是获取交通流特性的最重要数据,连续车辆的速度变化曲线可能正是路面能见度降低和驾驶条件变化的迹象,监测系统应及时向已在雾区或接近雾区的驾驶人发出适当的信息,以降低事故发生的可能性。

怎样进行雾区的交通控制?

※固定的警告标志与辅助设施

固定的警告标志与辅助设施,如轮廓标杆,反光道钉,反光标线等,可警告驾驶人前方道路可能受到大雾影响,并能在雾中引导和指示驾驶人行驶。美国MUTCD中雾的警告标志是警告驾驶人前方是雾区,能见度有可能降低,驾驶人应有所准备,注意前方天气、道路和交通运行情况。

图4:美国MUTCD标准的雾区警告标志

图4:美国MUTCD标准的雾区警告标志

在有可能发生雾的区域,可沿道路安装柔性引导杆。有雾时,引导杆能引导并隔离车辆运行,也可以帮助驾驶人识别与前方车辆的距离。反光道钉和反光效果明显的标线,也能起到同样效果。

图5:柔性引导杆

图5:柔性引导杆

※智能控制系统(ITS)

智能控制系统(ITS)包括可变信息标志、可变速度控制,以及提供警告信息或建议速度、限制速度信息和发出指令的主动控制系统。主动控制系统对驾驶人发出警告,降低车辆行驶速度以及关闭道路。

交通管理部门依据道路等级、所处地理环境和车流特点等因素,决定安全合理的行车速度。以阿拉巴马州10号洲际公路为例,大致可分为以下几种速度类别:

☛ 视距大于275米,警告,注意驾驶;

☛ 视距在200 - 275米,行车速度为88km/h;

☛ 视距在135 - 200米,行车速度为72km/h;

☛ 视距在85 - 135米,行车速度为56km/h;

☛ 视距小于85米,关闭道路。

在监测到雾发生,并测量到雾中的视距令车辆无法以正常速度行驶时,ITS系统将自动开启对雾区段道路的实时控制。

多年来,各国都在不断探索、积极控制雾发生时的车辆运行,以求用较少的成本获得道路交通的安全与通畅。例如,美国68号洲际公路(I 68)位于马里兰州大野人山的区段,地处山区远离城市,车流量较少,在2003年发生连环碰撞事故后,安装了警告标志和黄色闪灯警告设施。当监测到雾时,黄色闪灯亮起,警告驾驶人前方视距降低,注意控制车速。

图6:马里兰州大野人山区段的警告标志和黄色闪灯警告设施

图6:马里兰州大野人山区段的警告标志和黄色闪灯警告设施

1990年,75号洲际公路(I 75)位于田纳西州接近乔治亚州的区段曾发生99辆车连环相撞的事故,事故发生时的视距仅3米。该区段地处平原,连接中等规模的城镇,车流量较大。州交通厅沿着经常有雾发生的30千米路段,安装了监测和交通控制设施。在雾发生时,监测设施监测视距变化,进而发出警告并控制车辆在53 – 88km/h的速度行驶,在路面能见度下降到无法安全行驶时关闭洲际公路。

图7:美国田纳西州乔治亚州区段设置的交通控制设施

图7:美国田纳西州乔治亚州区段设置的交通控制设施

当可变限速标志上的黄灯闪烁时,驾驶人应遵守限速行驶;当横杆上的红色闪灯开启时,道路关闭,驾驶人不得进入公路。从2011年10月1日至2012年3月31日,该系统根据雾发生时的道路状况启动了12次降低限速措施;经评估确认后,系统共发出两次关闭州际公路的指令。在同一时期,该系统还因其他事件向驾驶人提供34次警报。

(新媒体责编:张凤元) 声明:

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