文档介绍：高速公路

路面霜冻、薄冰预警系统

技术方案建议书

北京信博通科技有限公司
二 OO 九年
高速公路路面霜冻、薄冰预警系统技术方案

1. 系统应用背景
近年来,我国高速公路建设的发展非常迅速,自 1988 年建成我国第一条高速公路
以来,到 2008 年底,我国高速公路通车里程达到 6 万公里,继续保持世界第二位,仅
次于美国。根据《国家高速公路网规划》,我国正在全力以赴地加快国家高速公路网主
骨架建设,到 2020 年,基本建成国家高速公路网,届时,中国高速公路通车总里程将达 10
万公里。新路网由 7 条首都放射线、9 条南北纵向线和 18 条东西横向线组成,简称为
“7918 网”。高速公路的发展对国民经济产生了越来越重要的影响。
近来,随着全球气候的变化,出现了许多复杂的气候现象,特别是南方地区出现了
极端恶劣的冻雨天气。复杂的天气条件严重影响了路面的状况,积水(湿滑)、霜冻、
薄冰等情况时有发生,给高速公路的车辆行驶带来了巨大的风险,不仅严重影响交通运
输,而且还造成国家财产和人民生命财产的严重损失。
道路路面状况监测是高速公路科学运营的一个重要依据,积水(湿滑)、结霜、积
雪、结冰、路面高温等情况改变了路面的物理性质,对高速公路的运营和车辆的行驶有
直接的影响。
1) 霜冻
当空气中的湿度很大,环境温度低于零度时(尤其在夜间),
路面很容易产生霜冻现象。霜冻现象不易被司机发现,同时路
面摩擦系数接近于雪面,极易引发交通事故。
2) 结冰
雨后结冰同雪面结冰的物理性质一样,但危险性和隐蔽性更大,尤其是夜间气温骤
降后的结冰现象。路面摩擦系数显著降低,严重影响车辆的操作和制动性能,使控制失
灵,车辆发生空转、打滑或侧滑,从而危及行车安全。
3) 高温天气
高温天气对行驶的车辆和司机均有很大的影响。高速公路的路面温度要比气温高得
多,主要由于吸收空气热量、车辆行驶摩擦及汽车尾气等的影响,有时高达六七十摄氏
度以上。汽车轮胎因此受热,使胎内气压升高,长途高速行驶,极易引起"爆胎"。同时
高温天气直接影响司机的生理、心理和精神状态,出现疲劳、注意力不集中甚至中暑等
情况。
4) 积水(湿滑)
积水现象来源于降雨或积雪的融化,也是影响高速公路交通安全最常见的气象要素。
积水在路面形成水膜,使路面附着系数降低。路面如有积水或干湿不一,路面摩擦系数
不均,车辆制动性变差,导致汽车制动距离增加,易发生车辆侧滑和控制失灵从而危及
行车安全,引起交通事故。
5) 降雨
降雨形成的积水水膜,使路面附着系数降低,导致汽车制动距离增加,易发生车辆
侧滑和控制失灵。同时降雨使能见度降低,导致司机的视线不清晰,易出现驾驶失误。
6) 冰雪
冰雪与降雨一样,漫天飞舞的大雪使能见度降低,而且一旦路面积雪被压或是白天
在阳光照射下融化(融雪剂成分不足),夜面路面降温结冰,造成路面摩擦系数显著降
低,严重影响车辆的操作和制动性能,使控制失灵,车辆发生空转、打滑或侧滑,从而
危及行车安全。
7) 大风
大风对于车辆的行驶阻力、能耗、抗侧向倾翻及抗滑移性能都有很大影响,特别是
侧向大风对高箱、双箱汽车的行驶影响尤甚。
在我国,高速公路在建设阶段根据设计要求安装了一些道路气象站,这些气象站的
设置间距多数较远,平均 70-100 公里设置一套,不能及时了解局部地段或关键地段的
道路路面状态变化情况,无法对关键的局部路面状态进行监测预警和评估,也就不能及
时、准确地发布高速公路路面状况预警信息。
2. 系统概述
高速公路路面霜冻、薄冰预警系统是充分利用现代科学技术,是专为交通气象监测
服务而特别设计的一套应用解决方案。它以道面路面状况(路面温度、干燥、潮湿、水
膜厚度、霜冻、冰百分比、融雪剂百分比等)监测为核心,构筑高速公路路面状态监测
预警系统。
主要着重监测局部地段、关键地段的异常道路路面状况变化,将数据信息及时传送
到高速公路路面状态监测预警中心,为气象监测服务和管理部门提供实时的决策科学依
据,并将实时气象条件及气象预警信息发送至路面信息显示屏,为高速公路上行驶的车
辆提供实时气象信息和服务。
北京信博通公司开发的这套高速公路路面霜冻、薄冰预警系统,采用了美国 QTT 公
司的核心产品:FP2000 路面状态传感器和 PassPort 数据分析处理单元。再加上具有独
特设计的降水发生传感器和温湿度传感器作为辅助,配以久经考验的 Storm Vision 预
警算法,能提前、可靠的预示道