一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法及系统，属于道路冰雪治理和交通管理技术领域，包括：1、根据山区高速公路的气候特点，加密布设监测设备，形成全路域冰雪灾害精准感知监测网络；2、将公开气象数据和监测设备采集到的数据，输入冰雪预测模型，得到冰雪预测结果，并将冰雪预测结果网格化到路段上，实现对山区高速公路冬季路温、气温、降雪公里级、小时级的精细化预测；3、根据交通行业气象风险等级标准和精细化预测结果，对不同路段气象风险进行等级划分，并生成相应的主动除冰雪设备运行方案、除冰雪作业方案和交通管控方案。本发明专利技术可提高山区高速公路应对冰雪灾害的效率和效果，保证在冰雪条件下的全天候通行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法及系统


[0001]本专利技术属于道路冰雪治理和交通管理
，具体涉及一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法及系统。

技术介绍

[0002]目前山区高速公路应对冰雪灾害主要采用“大范围天气预报+人工巡查+交通管制+机械除冰雪”的方式，依靠气象局大范围天气预报对路段未来冰雪进行初步的预判，然后采用人工到现场巡逻进行冰雪灾害的确认，然后采用交通管制的方式，对路段进行封闭交通，采用机械除雪、撒布融雪剂等对路段进行除冰雪作业，路面达到通行标准后，开放交通，恢复通行。这种方式存在以下弊端：1)天气预报主要利用气象局公开的气象数据，预测范围大，道路是带状分布，特别是山区高速穿越多种气候，大范围天气预报很难精确预报不同路段的冰雪灾害情况；2)人工巡查的方式，需要耗费大量的人力，效率较低，且通常为固定时间的巡逻，天气情况复杂多变，往往出现冰雪灾害后才发现，及时性不强，存在安全隐患；3)一刀切的交通管制方式灵活性不强，轻微冰雪灾害也限制通行，极大降低了高速公路通行效率，给地方道路造成了极大的通行压力；4)除冰雪作业与冰雪风险等级不匹配，作业效率低，效果不理想，导致对高速通行能力造成较大影响。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，其目的在于：对山区公路冬季冰雪天气进行公里级、小时级的精细化预测，并对不同路段的气象风险进行等级划分，根据风险等级自动生成设备运行方案、除冰雪作业方案和交通管控方案，提前启动关键路段融雪化冰加热设备，节约人力，提高通行效率。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：根据山区高速公路的气候特点及风险分布，加密布设监测设备，形成全路域冰雪灾害精准感知监测网络；
[0007]步骤2：将公开气象数据和精准感知监测网络实时监测数据，输入路温解析模型和气温、降雪预测模型，得到冰雪预测结果，并将冰雪预测结果网格化到路段上，实现对山区高速公路冬季路温、气温、降雪公里级、小时级的精细化预测；
[0008]步骤3：根据交通行业气象风险等级标准和精细化预测结果，对不同路段气象风险进行等级划分，并根据划分的风险等级生成相应的除冰雪管理方案；
[0009]步骤4：通过路面状态识别模型对不同路段的路面状态进行识别，对除冰雪管理方案的执行结果进行确认。采用该技术方案后，根据山区高速公路气候存在小气候气象和垂直变化的特点，加密布设监测设备，为冰雪精细化预测提供了气象数据、地形数据、经纬度数据等独有数据支撑。通过公开气象数据、独有数据以及冰雪预测模型，将冰雪预测结果网格化到路段上，实现了山区高速公路冬季路温、气温、降雪公里级、小时级的精细化预测，对
不同路段气象风险进行等级划分，实现对全路段路面冰雪灾害分布的动态掌握，提高对冰雪灾害响应速度。并且采用本方案后，不需要人工进行巡查，发现冰雪灾害更加及时，节约人力的同时消除了安全隐患。本方案针对不同风险等级的不同路段采用不同的交通管制方式，更加灵活，可提高通行效率。同时不同风险等级的不同路段采用不同的除冰雪作业方式，可提高作业效率，提高道路通行能力。
[0010]进一步的，步骤1具体包括：
[0011]步骤1.1：选定特定的道路监测区域；所述特定的道路监测区域包括：长度＞3km且坡比＞3％的连续下坡路段；位于山间或沿山而建的路段；高山峡谷路段；靠近河流、湖泊的路段；海拔在1000m以上的路段；
[0012]步骤1.2：现场勘测；具体包括：道路地形地貌勘测、全线经纬度信息获取、全线气温和路温勘测；
[0013]步骤1.3：监测设备布设；在存在路面冻结风险的地区布设路温计和摄像头，在存在降雪风险的地区布设六要素气象站、雪量计、路面状态传感器、路温计和摄像头。
[0014]进一步的，步骤2中所述路温预测具体为：
[0015]将路温感知设备采集的数据和气象观测数据输入到路温解析模型中，进行日射强度、地形及海拔差的修正，将路温解析结果网格化路段上，实现山区高速公路冬季路温解析的公里级、小时级的精细化预测，路温解析模型的公式如下：
[0016]Ts＝(σT
s4
+lE+QρC
a
(tg1‑
t
a
))T/(GC
g
Q
v
(tg1‑
tg2)(1
‑
α)S
×
cld+L
↓‑
H+G)
[0017]其中，T
s
：路温；σ：斯蒂芬
‑
波耳兹曼常数；Q：通风量；ρ：空气密度；C
a
：空气质量热容；T：降温时间；G：质量；Cg：物料质量热容；t
a
：空气温度；tg1：物料初始平均温度；tg2：物料通风结束时平均温度；S:太阳辐射；α:反照率；L
↓
:云、水蒸气的向下辐射；lE:潜热；H:显热；cld:地传导热；Q
v
:通过车身产生的热量。
[0018]进一步的，步骤4中所述路面状态识别具体为：
[0019]路面状态识别模型基于多层神经网络深度学习，使用多个深度学习模型，从包含背景的历史高速公路画像中排除画像中的车辆，提取出路面在各种状态下图像特征，对各种状态下的图像特征的差异进行机器学习，得到训练好的路面中干燥、湿润和积雪混合的多种路面状态识别模型，实际使用时，将实时获取的道路图像输入到训练好的路面状态识别模型中，输出路面状态的识别结果，实现路面状态的识别。
[0020]进一步的，路面状态包括干燥、湿润、黑色冰水混合物、白色冰水混合物、积雪、压实雪和结冰，在输出的识别结果中采用不同颜色表示。
[0021]进一步的，步骤2中的气温、降雪预测具体为：
[0022]首先利用公开气象数据，对现有的通用气象数值预测模型进行筛选、权重选择及叠加，建立气温、降雪预测模型，然后利用监测设备观测数据、海拔数据、地形数据进行气象学、统计学和地形特征对气温、降雪预测模型进行修正，并将预测结果网格化到对应路段上，得到公里级、小时级气温、降雪预测结果。
[0023]进一步的，步骤3中，所述除冰雪管理方案包括除冰雪作业方案和交通管控方案；
[0024]所述除冰雪管理方案中包含有定制化的作业工单，所述定制化的作业工单与冰雪风险等级对应，与路段除冰雪机械、人员相匹配；
[0025]所述除冰雪作业方案包括不同预警等级下冰雪预处理、机械除冰雪作业融雪剂洒
布量、设备类型和数量及作业方式；
[0026]所述交通管控方案包括不同冰雪等级下交通管控策略、交通通行方式以及是否封闭交通。
[0027]进一步的，所述能量转化型主动除冰雪装置包括热源系统、储热箱和环路热管散热系统，所述热源系统根据项目所在热源分布选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据山区高速公路的气候特点及风险分布，加密布设监测设备，形成全路域冰雪灾害精准感知监测网络；步骤2：将公开气象数据和精准感知监测网络实时监测数据，输入路温解析模型和气温、降雪预测模型，得到冰雪预测结果，并将冰雪预测结果网格化到路段上，实现对山区高速公路冬季路温、气温、降雪公里级、小时级的精细化预测；步骤3：根据交通行业气象风险等级标准和精细化预测结果，对不同路段气象风险进行等级划分，并根据划分的风险等级生成相应的除冰雪管理方案；步骤4：通过路面状态识别模型对不同路段的路面状态进行识别，对冰雪预警准确性、除冰雪管理方案的执行结果进行确认。2.根据权利要求1所述的一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，其特征在于，步骤1具体包括：步骤1.1：选定特定的道路监测区域；所述特定的道路监测区域包括：长度＞3km且坡比＞3％的连续下坡路段；位于山间或沿山而建的路段；高山峡谷路段；靠近河流、湖泊的路段；海拔在1000m以上的路段；步骤1.2：现场勘测；具体包括：道路地形地貌勘测、全线经纬度信息获取、全线气温和路温勘测；步骤1.3：监测设备布设；在存在路面冻结风险的地区布设路温计和摄像头，在存在降雪风险的地区布设六要素气象站、雪量计、路面状态传感器、路温计和摄像头。3.根据权利要求1所述的一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，其特征在于，步骤2中所述路温预测具体为：将路温感知设备采集的数据和气象观测数据输入到路温解析模型中，进行日射强度、地形及海拔差的修正，将路温解析结果网格化路段上，实现山区高速公路冬季路温解析的公里级、小时级的精细化预测，路温解析模型的公式如下：Ts＝(σT
s4
+lE+QρC
a
(tg1‑
t
a
))T/(GC
g
Q
v
(tg1‑
tg2)(1
‑
α)S
×
cld+L
↓‑
H+G)其中，T
s
：路温；σ：斯蒂芬
‑
波耳兹曼常数；Q：通风量；ρ：空气密度；C
a
：空气质量热容；T：降温时间；G：质量；Cg：物料质量热容；t
a
：空气温度；tg1：物料初始平均温度；tg2：物料通风结束时平均温度；S:太阳辐射；α:反照率；L
↓
:云、水蒸气的向下辐射；lE:潜热；H:显热；cld:地传导热；Q
v
:通过车身产生的热量。4.根据权利要求1所述的一种山区公路冰雪天气全天候通行综合治理方法，其特征在于，步骤4中所述路面状态识...

【专利技术属性】
技术研发人员：周水文，林海，张蓉，张晓华，谢怡，
申请(专利权)人：江苏观天藏珑信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：