近期，我國多地出現(xiàn)大霧，局部地區(qū)出現(xiàn)特強(qiáng)濃霧，大霧天氣對(duì)于道路交通安全有著很大影響。如何及時(shí)監(jiān)測到霧發(fā)生的路段并根據(jù)霧的濃度采取不同交通控制模式?

大霧天氣對(duì)道路交通安全影響密切

大霧、強(qiáng)降水、風(fēng)雪、灰塵等氣候原因?qū)е履芤姸冉档�，視距不足，使駕駛?cè)瞬荒軐?duì)前方車輛的運(yùn)行和道路的物理特征做出正確判斷，進(jìn)而使車輛行駛速度急劇變化，大大增加了道路交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。美國每年在霧及其它低能見度環(huán)境條件下發(fā)生的道路交通事故約為3.8萬多起，共造成600多人死亡，16,300多人受傷。早在上世紀(jì)70年代，英國就研究了霧對(duì)道路交通安全的影響，結(jié)果顯示，在霧的環(huán)境條件下，即使車流量減少20%，行車事故總數(shù)卻增加了16%。

當(dāng)霧襲來時(shí)，能見度會(huì)迅速地降低使駕駛條件惡化。在霧中，駕駛?cè)艘暰�對(duì)比度會(huì)降低并有失真感，導(dǎo)致車輛間距縮小，車速降低，進(jìn)而造成駕駛?cè)伺袛噱e(cuò)誤，直接影響道路交通安全。2003年5月，在美國68號(hào)洲際公路穿越馬里蘭州大野人山(Big Savage Mountain)路段，因大霧導(dǎo)致一起80余輛車相撞的道路交通事故，造成2人死亡。再例如，西弗吉尼亞州地處美國中東部的山區(qū)和丘陵地帶，霧對(duì)道路交通影響較大，一年中由于起霧所造成的道路交通事故約占當(dāng)?shù)厥鹿士倲?shù)的1.3%。

交通管理部門更需了解霧的相關(guān)信息

根據(jù)國際通用定義，當(dāng)大氣中懸浮的水汽凝結(jié)，能見度低于1千米時(shí)，氣象學(xué)稱這種天氣現(xiàn)象為霧(fog)，超過1千米的稱為輕霧靄(mist)。當(dāng)水汽充足、微風(fēng)及大氣層穩(wěn)定，氣溫達(dá)到露點(diǎn)溫度(或接近露點(diǎn))，相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)，空氣中的水汽便會(huì)凝結(jié)成細(xì)微水滴懸浮于空中，使地面水平能見度下降。根據(jù)凝結(jié)條件不同，霧可分為輻射霧、平流霧、混合霧、蒸發(fā)霧、煙霧。

霧出現(xiàn)的季節(jié)因各地地理?xiàng)l件差異而不盡相同。氣象部門會(huì)根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)的累計(jì)數(shù)據(jù)，測算出一年中容易出現(xiàn)霧的季節(jié)與天數(shù)。交通管理部門更需要了解霧發(fā)生、持續(xù)的時(shí)間，能見度等對(duì)交通運(yùn)輸影響的程度，如何預(yù)測大霧及其影響范圍，以及如何向駕駛員發(fā)出及時(shí)警告、調(diào)整交通控制方式等，來將自然災(zāi)害對(duì)交通的影響程度降到最低。

美國西弗吉尼亞州立大學(xué)在一份研究報(bào)告中統(tǒng)計(jì)了一年中高速公路各段落霧出現(xiàn)的天數(shù)以及大霧使能見度降低，影響道路交通運(yùn)行的天數(shù)。圖1顯示了一些地區(qū)在一年中每個(gè)月發(fā)生霧的天數(shù)和能見度低于400米的天數(shù)。

圖1：美國一些地區(qū)每個(gè)月發(fā)生霧的天數(shù)和能見度低于約400米的天數(shù)

如何降低霧對(duì)道路交通的影響?

霧的預(yù)測以及如何降低霧對(duì)道路交通的影響是氣象和交通管理部門一直在探索的課題。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對(duì)霧的預(yù)測和監(jiān)測使用了大氣衛(wèi)星、高空氣球、地面監(jiān)測站等科技手段。對(duì)可能產(chǎn)生霧的地區(qū)不同高度大氣環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速風(fēng)向、地面土壤、周邊植被以及地理環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和跟蹤分析，并將采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出對(duì)霧的預(yù)測，再根據(jù)預(yù)測的霧的濃度(能見度)對(duì)交通的影響，對(duì)道路采取不同的控制模式。

西弗吉尼亞州利用衛(wèi)星圖像追蹤云層變化和走向，對(duì)已發(fā)生的大霧進(jìn)行監(jiān)測。并利用地面監(jiān)測站觀測道路周邊環(huán)境，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，包括：大氣穩(wěn)定和不穩(wěn)定層的位置、強(qiáng)度，空氣溫度和露點(diǎn)趨勢，不同高度的空氣密度、強(qiáng)度，濕度，風(fēng)速和風(fēng)向，空氣提升或下沉運(yùn)動(dòng)的可能性，云層的形狀和運(yùn)動(dòng)趨勢等。并運(yùn)用美國聯(lián)合包裹服務(wù)UPS航空公司的數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)學(xué)模型，即測量接近地表面層空氣中不同高度的濕度或含水率的垂直分布，對(duì)不同高度層的大氣溫度和濕度進(jìn)行分析，根據(jù)露點(diǎn)溫度的日間變化來推斷絕對(duì)濕度的垂直變化，濕度隨高度而增加則有利于霧的生成，進(jìn)而對(duì)能見度低于400米的大霧作出預(yù)報(bào)。

美國聯(lián)邦公路管理局主導(dǎo)設(shè)置的環(huán)境傳感站(ESS)和道路天氣信息系統(tǒng)(RWIS)對(duì)霧進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，在霧出現(xiàn)時(shí)及時(shí)發(fā)出警告，同時(shí)可精確測量道路的能見度，得到現(xiàn)場實(shí)際能見度的距離，從而使用更準(zhǔn)確的交通控制模式。美國的研究人員還在探討是否能夠利用現(xiàn)有道路視頻監(jiān)控設(shè)備，對(duì)道路可視距離進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路上突然出現(xiàn)霧團(tuán)等情況。

圖2：綜合監(jiān)測系統(tǒng)

在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，由于霧發(fā)生的區(qū)域往往較小，相距較遠(yuǎn)的環(huán)境傳感站和道路天氣信息系統(tǒng)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路上的霧團(tuán)。而能見度傳感器的價(jià)格較高，連續(xù)密集的安裝需要大量投資。因此，美國的一些研究機(jī)構(gòu)也在探討如何提高對(duì)小區(qū)域霧的監(jiān)測精度，并降低監(jiān)測設(shè)施的成本。佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員提出使用價(jià)格較低的氣象傳感器及相關(guān)設(shè)施組成霧監(jiān)測站(FMS)，測量不同高度的空氣數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)，利用霧的生成原理和數(shù)學(xué)模型，預(yù)測出霧的發(fā)生和視線距離，同時(shí)利用視頻監(jiān)測手段，進(jìn)一步確認(rèn)計(jì)算結(jié)果。這樣一來造價(jià)大幅降低，監(jiān)測站的間隔可縮短為400米。下圖中展示了監(jiān)測站的序列，中間1.6千米處安裝有視頻監(jiān)控、能見度傳感器、氣象傳感器通訊設(shè)施等，每間隔400米安裝氣象傳感器站和通訊設(shè)備，為進(jìn)一步節(jié)省造價(jià)，間隔800米安裝風(fēng)速風(fēng)向傳感器。該設(shè)施安裝測試后獲得了良好效果。

圖3：價(jià)格較低的氣象傳感器及相關(guān)設(shè)施組成霧監(jiān)測站(FMS)

根據(jù)美國國家運(yùn)輸安全委員會(huì)關(guān)于提高霧區(qū)行車的安全建議，每個(gè)綜合監(jiān)測系統(tǒng)(如ESS，RWIS，F(xiàn)MS等)都應(yīng)包括交通流量檢測器和能見度傳感器，當(dāng)天氣發(fā)生變化能見度降低，或因天氣變化導(dǎo)致車速減慢時(shí)，自動(dòng)開啟相關(guān)的交通控制設(shè)施。實(shí)時(shí)監(jiān)測交通流量和車輛運(yùn)行特征是霧警報(bào)和監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素。在惡劣天氣條件下，獲取車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行速度是獲取交通流特性的最重要數(shù)據(jù)，連續(xù)車輛的速度變化曲線可能正是路面能見度降低和駕駛條件變化的跡象，監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)向已在霧區(qū)或接近霧區(qū)的駕駛?cè)税l(fā)出適當(dāng)?shù)男畔�，以降低事故發(fā)生的可能性。

怎樣進(jìn)行霧區(qū)的交通控制?

※固定的警告標(biāo)志與輔助設(shè)施

固定的警告標(biāo)志與輔助設(shè)施，如輪廓標(biāo)桿，反光道釘，反光標(biāo)線等，可警告駕駛?cè)饲胺降缆房赡苁艿酱箪F影響，并能在霧中引導(dǎo)和指示駕駛?cè)诵旭�。美國MUTCD中霧的警告標(biāo)志是警告駕駛?cè)饲胺绞庆F區(qū)，能見度有可能降低，駕駛?cè)藨?yīng)有所準(zhǔn)備，注意前方天氣、道路和交通運(yùn)行情況。

圖4：美國MUTCD標(biāo)準(zhǔn)的霧區(qū)警告標(biāo)志

在有可能發(fā)生霧的區(qū)域，可沿道路安裝柔性引導(dǎo)桿。有霧時(shí)，引導(dǎo)桿能引導(dǎo)并隔離車輛運(yùn)行，也可以幫助駕駛?cè)俗R(shí)別與前方車輛的距離。反光道釘和反光效果明顯的標(biāo)線，也能起到同樣效果。

圖5：柔性引導(dǎo)桿

※智能控制系統(tǒng)(ITS)

智能控制系統(tǒng)(ITS)包括可變信息標(biāo)志、可變速度控制，以及提供警告信息或建議速度、限制速度信息和發(fā)出指令的主動(dòng)控制系統(tǒng)。主動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)駕駛?cè)税l(fā)出警告，降低車輛行駛速度以及關(guān)閉道路。

交通管理部門依據(jù)道路等級(jí)、所處地理環(huán)境和車流特點(diǎn)等因素，決定安全合理的行車速度。以阿拉巴馬州10號(hào)洲際公路為例，大致可分為以下幾種速度類別：

☛ 視距大于275米，警告，注意駕駛;

☛ 視距在200 - 275米，行車速度為88km/h;

☛ 視距在135 - 200米，行車速度為72km/h;

☛ 視距在85 - 135米，行車速度為56km/h;

☛ 視距小于85米，關(guān)閉道路。

在監(jiān)測到霧發(fā)生，并測量到霧中的視距令車輛無法以正常速度行駛時(shí)，ITS系統(tǒng)將自動(dòng)開啟對(duì)霧區(qū)段道路的實(shí)時(shí)控制。

多年來，各國都在不斷探索、積極控制霧發(fā)生時(shí)的車輛運(yùn)行，以求用較少的成本獲得道路交通的安全與通暢。例如，美國68號(hào)洲際公路(I 68)位于馬里蘭州大野人山的區(qū)段，地處山區(qū)遠(yuǎn)離城市，車流量較少，在2003年發(fā)生連環(huán)碰撞事故后，安裝了警告標(biāo)志和黃色閃燈警告設(shè)施。當(dāng)監(jiān)測到霧時(shí)，黃色閃燈亮起，警告駕駛?cè)饲胺揭暰嘟档�，注意控制車速�?/p>

圖6：馬里蘭州大野人山區(qū)段的警告標(biāo)志和黃色閃燈警告設(shè)施

1990年，75號(hào)洲際公路(I 75)位于田納西州接近喬治亞州的區(qū)段曾發(fā)生99輛車連環(huán)相撞的事故，事故發(fā)生時(shí)的視距僅3米。該區(qū)段地處平原，連接中等規(guī)模的城鎮(zhèn)，車流量較大。州交通廳沿著經(jīng)常有霧發(fā)生的30千米路段，安裝了監(jiān)測和交通控制設(shè)施。在霧發(fā)生時(shí)，監(jiān)測設(shè)施監(jiān)測視距變化，進(jìn)而發(fā)出警告并控制車輛在53 – 88km/h的速度行駛，在路面能見度下降到無法安全行駛時(shí)關(guān)閉洲際公路。

圖7：美國田納西州喬治亞州區(qū)段設(shè)置的交通控制設(shè)施

當(dāng)可變限速標(biāo)志上的黃燈閃爍時(shí)，駕駛?cè)藨?yīng)遵守限速行駛;當(dāng)橫桿上的紅色閃燈開啟時(shí)，道路關(guān)閉，駕駛?cè)瞬坏眠M(jìn)入公路。從2011年10月1日至2012年3月31日，該系統(tǒng)根據(jù)霧發(fā)生時(shí)的道路狀況啟動(dòng)了12次降低限速措施;經(jīng)評(píng)估確認(rèn)后，系統(tǒng)共發(fā)出兩次關(guān)閉州際公路的指令。在同一時(shí)期，該系統(tǒng)還因其他事件向駕駛?cè)颂峁?4次警報(bào)。

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