西藏高原地区高速公路路面温度空间特征分析

邢志军，牛宇乾,3，张 昱,3，樊兆董,3，魏道凯

（1.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031；2.山东交通职业学院，山东 潍坊 261206;3.山东省路域安全与应急保障交通运输行业重点实验室，山东 济南 250102）

1 气候条件

我国是气象灾害频发的国家之一，恶劣气象条件引发交通事故频发、拥堵延误和中断加剧等，对公路网运行的安全性具有巨大挑战。日喀则市地处中国西南边陲、西藏自治区西南部，东邻拉萨市与山南市，西衔阿里地区，南与尼泊尔、不丹、印度三国接壤，北靠那曲市。南北地势较高，其间为藏南高原和雅鲁藏布江流域。日喀则地形复杂多样，基本上由高山、宽谷和湖盆组成。

日喀则大致有3 种区域性气候：（1）喜马拉雅山以北和冈底斯—念青唐古拉山以南的地区，属高原温带半干旱季风气候；（2）冈底斯—念青唐古拉山以北的少部分地区属高原亚寒带季风半干旱、干旱气候；（3）喜玛拉雅山主脊线以南地区属高原温带季风半湿润气候。日喀则总体气候特征是：空气稀薄，氧气少，气压低；太阳辐射强，日照时间长，年平均达3 300 h，紫外线强烈；气温偏低，年较差较小，日较差大，年平均气温为6.3℃，干季和雨季分明。日喀则无霜期在120 d 以上，境内降雪强度小，雪域集中在亚东帕里—聂拉木—定日的南部一带。

试验路段地处日喀则市桑珠孜区，气候相对温和，具有明显的季风和干旱高原性气候特征。年均温6.3℃，年降水量400 mm。

2 交通条件

日喀则机场高速公路全长40.4 km，全封闭，起点位于日喀则市东南侧与国道318 平交，终点位于日喀则和平机场南与国道318 平交，是自治区“十三五”公路交通规划重点项目之一，也是自治区2013—2020年跨越式发展规划建设的重点项目之一。

3 西藏高原地区高速公路路面温度观测

3.1 数据采集时间

根据西藏高原地区的气候条件，秋冬季节夜间气温较低，是路面结冰的主要致因。适合采集数据的月份一般为每年的10 月—次年4 月，路段固定采集时间一般为21:00—4:00，且要求路面条件为干燥、无水、无冰雪覆盖。

3.2 数据采集设备

数据采集设备主要应用交通气象环境监测系统，主要包括路面温度及大气温湿度传感器、能见度传感器、路面状态传感器、数据采集器等，并配备交通气象监测数据采集软件，实时数据的采集、传输、存储和查看。

3.3 数据采集天气类型

高速公路路面在不同天气条件下温度差异及其变化规律不同。路面温度差异空间分布是由地形地貌、海拔、路面材料及天气条件等因素决定，对道路某一特定点而言，除天气条件外，其它因素是不变的，属系统性因素，决定路面温度变化的波峰、波谷分布特征。根据不同天气条件对路面温度差异影响程度，通常将天气类型依次划分成三类：极端天气、中间天气、抑制天气。

4 路面温度空间特征分析

高原地区高速公路路面温度空间分布特征是指在特定的天气条件下，同一路段上某个时间点时间段内，沿道路走向，不同路面温度样本点相对于某一特定点的路面温度差异的分布。

影响路面温度空间分布的因素较多，但多数影响因素是固定的，形成一种不同路段相对稳定的温暖或寒冷的特征，在冬季的不同夜晚会重复出现。高原地区高速公路上不同点段有相对稳定的路面温度变化趋势，区别主要体现在不同天气条件下路面温度变化幅度是不同的，其波动幅度的大小与极端、中间、抑制等不同的天气类型有关。

获得不同天气条件下的相对路面温度数据后，按照人工判断调整后的天气类型将多次采集的数据分为三组，分别对应极端天气，中间天气和抑制天气。为能够更好的表示路面温度空间分布的普遍性，将同一天气类型下多次观测的数据进行求平均值，提高相对路面温度的准确性。最终形成三种不同天气条件下的相对路面温度空间分布，见图1，可以看出全线相对路面温度高低值的变化情况。相对路面温度空间分布图是表征各点位置与特定位置之间的路面温度差异，无论何种天气，对于特殊点段，都会呈现出一定的特征和规律性。

图1 相对路面温度空间分布

5 结语

路面温度是路面结冰状态的关键控制因子之一，各种关键控制因子的综合作用，将导致路面温度的改变。在低温条件下路面温度的变化情况，是研究结冰风险路段预测优先考虑的因素。对交通气象监测站所在路段，采集西藏高原地区高速公路沿线路面结冰状态的关键参数，提取出相对路面温度的空间分布特征，对降低西藏高原地区高速公路结冰风险路段交通事件的发生，提升和改善西藏高原地区高速公路交通气象信息的监测预警服务能力具有重要意义。