非接触式遥感路面状态检测预警系统研究与应用

恶劣的天气条件给道路交通行车安全带来了巨大的风险,为了实现道路路面状态检测和预警,对非接触式遥感路面状态检测预警系统进行了研究。以路面温度、潮湿系数、积水厚度、冰雪厚度、光透过率等参数为核心,采用多光谱测量技术对道路路面近距离遥测,通过对特定波长光的反射差异性来识别道路表面的水、冰、雪、霜、温度及能见度等状态;检测数据专业多样、精度高、实时、稳定可靠,为道路交通安全提供了实时预警信息服务。通过在国内多条高速公路上的成功应用,为交通管理部门提供了实时的科学决策依据,大大降低了交通安全事故率,有力保障了人民的生命财产,取得了显著的安全效益和社会经济效益,具有广泛的推广应用前景。     

交通气象埋入式路面状况检测器检测方法研究

针对道路交通气象埋入式检测器检测和服务需求,提出了埋入式路面状况检测器检测方法,搭建了路面状况传感器的测试环境,对vaisala、lufft及凯迈3个厂家的路面状况检测器进行了测试,并对测试结果进行了分析,测试结果验证了路面状况检测器检测方法的准确性、可操作性和重现性,进一步完善了国内路面状况检测器检测技术和检测方法,提高了公路养护和公路管理的效率,为公众提供准确、全面的公路气象信息,避免公路交通延误,减少因恶劣天气诱发的交通事故.     

不良气象微环境对机场道面抗滑性能影响分析

不良气象微环境直接影响机场区域道面使用性能及安全性。在剖析不良气象微环境作用机理基础上,利用环境舱模拟道面结冰试验,探究了不同气象微环境条件下的关键控制因子与摩擦系数的耦合作用规律,建立了水膜、积雪、结冰厚度与道面的抗滑性能预测模型。研究结果表明：厚冰道面摩擦系数介于0.09~ 0.15,抗滑性能最差;薄冰+水、厚冰+水及薄冰道面优于厚冰道面,但不满足场道飞机及作业车辆的安全运营需求;积雪道面摩擦系数介于0.37~0.46,但受荷载压实易形成光滑道面,影响机场区域交通安全。通过多元非线性数据回归耦合作用分析,建立了水膜、积雪、结冰厚度与机场道面抗滑性能关系模型。经拟合优度及显著性检验分析可知,提出的模型拟合优度均大于0.8,满足收敛和显著性检验要求,在实际机场道面抗滑性能安全预测预警应用中具有统计学意义。     

不利天气高速公路路况车载采集系统研究

分析了不利天气下道路安全状况评估参数及其影响因素，确定了车载路况采集系统的功能，设计了由道路能见度检测、道路环境温湿度检测、路面状况识别、路面微观形貌检测、路况数据定位与路况数据无线传输6个子系统以及检测车、电源系统等组成的路况检测系统，分析了系统设计中的一些关键技术。     

基于温度反演原理的公路低温点段提取技术

为进一步分析不同地域高速公路路面温度随气温变化的分布特点和变化规律,在有关学者研究结论的基础上,以移动路面温度采集数据及道路气象站点观测数据为基础,开展不同地区、不同天气条件下气温与路面温度分布规律及特征研究.通过对实测路面温度数据值对比分析以及试验路段观测数据的验证分析,表明特定条件下不同天气时路面温度会呈现一定的规...     

道路交通气象应用发展状况与启示

不利气象条件给公路交通畅通与运行安全带来了巨大的不利影响,为应对这一挑战,欧美发达国家部署和实施了道路气象信息系统,借助该系统,公路管理部门能够根据实时的和预测道路天气情况来管理交通,确保道路的畅通与运行安全,此外,这一系统还能够为冬季道路养护提供辅助决策,降低用于道路冰雪控制的成本。我国在近几年加快了道路气象信息系统的实施步伐,也出现了一些有代表性的应用案例。本文重点介绍了道路气象信息系统及其应用的历史发展沿革,介绍了欧美部分国家在这方面的应用状况与特点,在此基础上,作者对国外的成功经验进行了总结,以期为国内道路气象信息系统的发展提供借鉴与参考。     

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景,建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系,以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型;分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况,构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型,并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型,选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型,获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景,结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明：相比全程单一限速模型,所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车）,雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程,冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）;雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。     

气象因素对沥青路面内部温度的影响及定量分析

根据在沥青路面现场试验段获得的路面温度与气象数据,利用聚类分析和逐步回归的方法优选出可以表征路面内部温度变化规律的基本指标,建立沥青路面内部温度与基本指标的多元回归式。预测值与实测值对比分析表明回归公式具有很高的精度,可用于沥青路面内部温度预测。     

基于热谱地图的京沈高速公路气象监测试验系统

运用热谱地图技术、路面状态移动监测设备、新型路面状态传感器(主动、被动)等新理念、新技术、新产品搭建了京沈高速公路气象监测试验系统。运用路面状态移动监测设备对试验路段进行数据采集,并基于热谱地图技术对道路气象监测站进行优化布设。采用现有高速公路局域网实现数据共享,有效地将本试验系统融合到京沈高速公路现有及在建监控系统之中。本试验系统逐步把影响高速公路运营的灾害性天气的监测预警纳入到高速公路的运营管理之中,为深入开展和推进高速公路气象保障、信息服务与决策管理奠定了基础。     

绿色道路之路面

道路、车辆和生态环境体系中的水、热、冰雪、噪声、尾气对道路的使用功能和沿线生态环境均有明显影响,为了消除或降低各种因素对道路功能、环境和生态的影响,促进道路与环境的协调发展,国内外提出了诸多新型路面结构和材料并成功应用.文中收集国内外研究动态,结合各因素分别介绍了透水性路面、地吸热式路面和自融冰雪路面等生态型路面,以及低噪声路面、尾气吸收路面等环保型路面,介绍了各类路面的特点、作用原理及应用情况,这对了解未来道路发展趋势,探寻新型路面有一定的参考价值.     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

冰雪路面摩擦特性与运营风险管控研究综述

冰雪路面的交通安全问题一直是中国交通行业面对的难题，对冰雪路面运营风险进行智能管控是保障交通安全的有效途径。为了推动冰雪路面智能管控技术的应用，明确研究中的关键问题和未来发展方向，综述了国内外冰雪路面智能管控的相关研究进展。首先，阐述了冰雪对交通带来的影响，揭示了人、车、路三者与交通事故的关系，明确了冰雪路面交通事故的根本诱因是由冰雪导致的路面摩擦特性下降；然后，讨论了冰雪路面的胎-冰-路摩擦机理、影响因素、预估模型及其评价方法；进而，对比分析了路表冰雪状态感知技术的多种原理及其适用性，提出了可以用于智能管控的冰雪感知技术要求；最后，总结归纳了常见的冰雪路面运营的静态、动态风险管控方式，其中静态管控方式包括气象法、历史事故数据法和力学特性法，动态方式包括动力学特性法、交通流特性法和综合风险分析法，综合风险分析法可以表征道路运营风险的多因素动态变化，是未来冰雪路面智能管控的主要方式。     

基于路面性能评价指标的改扩建沥青路面维修处治方案研究

通过采用JG-3型激光三维路面智能检测系统对路面各项性能评价指标进行检测,检测结果用于路面技术状况评定,根据路面技术状况评定标准,确定路面维修处治原则及具体处理措施,能够最大限度地发挥原有路面的整体使用性能,延长道路使用寿命。     

冰雪条件下乌鲁木齐平面信控交叉口交通流特征研究

针对冰雪天气对道路平面信号控制交叉口交通的影响,以乌鲁木齐市西虹西路与南昌南路信号控制交叉口为例,调查不同天气条件下交叉口机动车交通流特性,研究冰雪路面下道路交叉口的机动车速度、车头时距及延误状况;分析了冰雪条件下机动车在平面信号交叉口时的交通流特征,并与正常天气下的状况进行对比,结果表明冰雪条件下机动车速度降低约30％,车头时距增加10％～20％,停驶延误增加4～8 s,引道延误增加2～5 s.     

高速公路交通气象灾害预警管理系统研究

基于预擎管理理论,提出了构建高速公路交通气象灾害预警管理系统的设想,该预警管理系统能够满足一般交通灾害的管理需求,也特别考虑了不利气象条件下的灾害管理需求。重点给出了交通参与人、车辆、道路与环境、运营管理4个部分的预警管理指标体系。     

基于摩擦系数变化的隧道口冰雪环境下路面防滑技术研究

为提高山区高速公路冰雪环境下隧道口行车安全和预防交通事故,探究山区高速隧道路段特殊天气和交通环境导致路面摩擦系数在不同天气条件和隧道口不同区段的变化,通过不同工况下路面摩擦系数室内试验,分析各工况下路面摩擦系数的变化规律。根据路面温度和路面环境相对湿度与路面模型系数的相互关系,构建摩擦系数～路面温湿度关系模型,对冰雪环境下不同天气的路面摩擦系数进行预测。研究结果表明：对试验测得不同工况下摩擦系数与所建立的模型计算得到的摩擦系数进行对比,3种路面状况下平均误差分别为9.99%、7.81%和9.88%,总体平均误差小于10%,吻合较好。根据预测结果,确定对于冰雪环境下隧道口路面防滑技术设置区段为距洞口-200 m～+60 m,即将向隧道纵深内部延伸60 m的距离,防滑措施技术建议在设置区段铺筑相变沥青混凝土。     

云南省高速公路气象灾害风险特征分析与应对

利用2013年～2015年云南省15条主要高速公路气象灾害风险普查和2016年高速公路气象敏感度调查数据,研究了云南省高速公路主要气象灾害风险特征、灾害成因,并提出了应对措施。研究结果表明:(1)云南省高速公路气象灾害隐患点主要集中在昆明、曲靖、楚雄、玉溪、普洱、文山和昭通北部等地区,从区域分布看,曲靖的隐患点数量最多为16个,从路段看,G56杭瑞高速隐患点数量最多为30个;(2)路面结冰、大雾、强降雨和团雾是影响云南省高速公路的主要气象灾害,占总数的94.4%,道路结冰是造成交通部门封路的主要气象灾害,占云南3年总封路次数的58.1%;(3)云南高速公路交通气象灾害主要是由于独特的地形、干湿分明的季节变化和相应的天气系统造成的;(4)制定了云南省高速公路气象灾害预警指标,并提出行车建议。     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线路段行车安全分析

为了提高积雪冰冻地区公路行车安全,提出了基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线段行车安全分析方法。首先选取影响行车安全的冰雪路面摩擦系数、曲线半径、曲线超高值3个最重要参数作为安全影响因素,选定松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种危险路况,采用纬地三维道路软件和多体动力学软件ADAMS/Car,分别建立了超高值为3%、4%、5%、6%和曲线半径为200、400、600、800、1 000m的不同组合的三维路面,改变3D路面的摩擦系数,并考虑不同等级路面粗糙度和车道数的影响,建立了不同曲线要素、超高值的冰雪路面仿真模型;仿真模型以小汽车和载重货车为基准模型,然后与道路模型和驾驶员模型构成人-车-路虚拟试验模型;进行了不同车速在仿真道路上的安全性试验。基于此提出了小汽车和载重货车在松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种路况下,不同曲线半径和超高值对应的安全行驶速度,为合理确定冰雪道路平曲线段的限速值提供了依据。     

Prediction of Expressway Surface Temperature

应用地表热量平衡方程,考虑太阳短波辐射、大气和地面的长波辐射、潜热、感燕传输等能量之间的平衡,并考虑水汽、气溶胶、浮尘以及云等对太阳短波辐射的吸收和散射,建立了一种较实用的道面温度预报模型.对北京市回龙观站和大羊坊北桥站2011年夏季及冬季对道面温度和自动气象站的常规气象要素观测进行模拟分析,并与该时段内所测到的道面温度进行对比.结果表明:两站道面温度的预测值与实测值的相关系数均在0.90左右,雨雪天时相关系数较小.这表明该模型具有一定的预报水平,且对夏季和冬季不同天气条件下道面温度预报结果均较好,可以运用于高速公路路面状况的实际预报中.