公路施工：山区高速公路冰雪凝冻预警工法

山区高速公路冰雪凝冻预警工法山区高速公路冰雪凝冻预警工法 GGG（浙）F6-2017 浙江顺畅高等级公路养护有限公司 浙江省交通投资集团有限公司杭金衢分公司 浙江省高速公路交警衢州支队三大队 叶莘 汪质林 周慧生 莫振睿 张升 1 前前 言言 山区高速公路具有桥梁隧道比例高，坡度大，坡多弯急的特点，而且山区气候多变，昼夜温 差大，不同路段区域的天气情况各不相同，极容易形成 “小流域” 、 “小气候” 。遇到雨雪天 气，车辆上下坡易发生事故，从而导致道路交通中断，给高速公路的正常通行带来不利的影响。 为了切实做好冬季高速公路交通安全管理， 尤其是冰雪灾害天气的应对工作， 浙江顺畅高等级公 路养护有限公司与衢南管理处及高速交警部门于 2013 年底进行了凝冻预警系统在山区高速公路 抗冰雪灾害中的应用研究， 以全面提高冰雪灾害气候的应急处理能力， 最大限度地预防和减轻冰 雪灾害对道路通行所造成的影响，现编制总结形成了本工法。 2 工法特点工法特点 2.0.1 安装简单。采用太阳能供电，移动互联网传输发送数据，不需要布设管线，不影响道 路的正常营运。 2.0.2 管控效果显著。通过温湿度冰雪凝冻预警系统处理的数据信息，建立四级预警等级， 根据不同的预警等级建立不同应急预案， 方便监控室对重点路段加强电子巡查力度， 有利养护工 区、巡查施救、交警等各方预警力量提前到达指定区域重点布防，做到防患于未然。加强了道路 安全管理能力，减少人力道路巡查的不准确性。 2.0.3 经济效益明显。通过冰雪凝冻预警系统代替人工道路冰冻巡查，大量节约了人工、车 辆巡查费用。 3 适用范围适用范围 本工法适用于冬季气候多变的山区高速公路。 4 工艺原理工艺原理 山区高速公路冰雪凝冻预警主要是凝冻预警主机软件根据各数据采集点的温湿度不同， 经过 第 1 页 共 9 页 相应数据分析后，建立多级预警模式，根据不同的预警等级智能判断道路结冰情况，将预警短信 发送到相关人员的手机上。 短信接收人员在收到短信后可以根据道路全程监控及隧道监控等查看 路面情况，根据相应等级的应急预案做好道路的安全预警工作。 图 4 道路凝冻预警系统结构图 5 工艺流程及操作要点工艺流程及操作要点 5.5.1 1 工艺流程工艺流程 工艺流程见图 5.1-1 所示 图 5.1-1 工艺流程图 5.25.2 操作要点操作要点 第 2 页 共 9 页 5.2.15.2.1 施工准备施工准备 1.根据以往冬季的道路凝冻情况以及历年气候数据分析， 确定数据采集装置安装位置， 主要 是在道路路面容易凝冻的长上坡、 长下坡、 高架桥、 隧道进出口位置。 因为高架桥桥面没有地热， 容易冰冻（图 5.2.1-1） 。隧道进出口位置路面正好处于干湿交替位置，车辆轮胎容易打滑（图 5.2.1-2） 。长上坡、长下坡位置一旦冰冻的话，汽车爬坡爬不上去，下坡容易失控造成事故。 图 5.2.1-1 高架桥桥面 图 5.2.1-2 隧道进出口 2. 根据需要的精度要求，选择相应的数据终端采集装置及系统配套软件。本工法采用的温 度量测分辨率为 0.1℃，精度为0.5℃，湿度量测分辨率为 1RH，湿度测量精度为4.5RH。 5.2.25.2.2 设备安装设备安装 1.设备硬件安装 数据采集终端装置安装在配电箱内再用膨胀螺丝将配电箱固定在结构物上（图 5.2.2-1） ，安 装高度离地面 1.5m 左右，配电箱装锁防止社会人员损坏设备。同时将配套的太阳能供电设备安 装在一起，太阳能蓄电池为 40ah，即在满电量情况下可以使用约 2 天的时间，满足路面数据采 集的基本需求，安装简单方便（图 5.2.2-2） 。 图 5.2.2-1 数据采集装置安装 图 5.2.2-2 太阳能供电装置安装 第 3 页 共 9 页 2.设备软件安装 道路凝冻预警系统由专业技术人员安装在监控中心的预警主机上，主要由数据采集子系统、 信息传输子系统、数据传输子系统、冰雪凝冻数据分析预警系统组成。 5.2.5.2.3 3 系统设置系统设置 1.道路凝冻预警系统分析判断设置方式有两种。 1）第一种是通过温湿度数据采集终端硬件设定预警温湿度，当道路温湿度低于数值后该温 湿度数据采集终端将对记录在温湿度数据采集终端设备中的预警电话发送告警短信， 提醒相关负 责人注意路面情况。 该方式只能保存 5 名负责人的报警电话信息， 并且只能设定一个温湿度临界 值，因此仅作为备用的报警手段或在普通不易结冰的路段进行使用。另外，交警、路政、巡查人 员等如果需要知道相应数据采集点的实时温度，也可以发送 DDD 到相应温湿度数据采集终端的 号码上，设备将自动发送反映当前点位采集的路面信息短信。 2）第二种是利用道路凝冻预警主机软件经过相应数据分析后进行分级预警，该预警设置根 据温湿度采集终端安装位置的往年气候信息、车流量情况、冰冻情况、交通事故发生频率等情况 来综合设置。目前冰雪凝冻预警主机的配置为当温度低于 0℃，湿度达到 100时，预警主机自 动弹出告警对话框通知监控值班人员注意， 值班人员将信息电话告知交警路政等相关值班巡逻人 员，巡查时关注路面结冰情况。如果连续多个时间段内温度低于 0℃，湿度维持在 100时，预 警主机将群发短信至各相关负责人， 并将即时的路面温湿度信息发送到各人手机中， 方便做出灾 害预判。当温度连续 3 个小时低于-2℃时，则视为当前路面凝冻已经发生，进入红色预警应急状 态，道路养护、巡查施救、交警接到短信后上路预警、铲雪，保障道路正常运行。 下图为道路凝冻预警主机预警设置的相关内容。 第 4 页 共 9 页 图 5.2.3-1 道路凝冻预警主机预警设置的相关内容 图 5.2.3-2 道路凝冻预警主机预警设置的相关内容 5.2.5.2.4 4 数据采集、分析数据采集、分析 当在设定间隔时间内完成一轮数据采集后数据采集终端通过无线网络传输， 将数据发送到监 控分中心的预警主机上，依照数据形成每个数据采集节点的日、月、年度报表，以及整条公路段 上全部数据节点同一时段的温湿度日、月、年报表方便比较和分析。同时根据所属地点的温湿度 不同，建立多级预警模式，根据不同的预警等级智能判断道路结冰情况，选择性的将预警短信发 送到相关人员的手机上。 短信接收人员在收到短信后可以根据道路全程监控及隧道监控等查看路 面情况，根据相应等级的应急预案做好道路的安全预警工作。 （图 5.2.4-1、图 5.2.4-2、图 5.2.4-3） 。 第 5 页 共 9 页 图 5.2.4-1 同一采集节点不同时间的温湿度信息 图 5.2.4-2 不同采集节点同一时间的温湿度信息 图 5.2.4-3 预警主机数据分析 5.2.5.2.5 5 预警预警 结合温湿度道路凝冻预警系统处理的数据信息， 建立四级预警等级， 根据不同的预警等级建 立不同应急预案，并且对管理行为的实施进行记录，有利于以后的评估及技术改进。目前比较适 宜黄衢南高速公路衢南段的具体分级如下 （一）绿色预警天气预报温度高于 0℃，预警系统显示大于 0℃，表示路面正常，无结冰 情况。 第 6 页 共 9 页 （二）黄色预警湿度接近