关于雨雪天气对城市高架路面结冰影响的分析
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TECHNOLOGY AND INFORMATION
交通与信息化
关于雨雪天气对城市高架路面结冰影响的分析
吴佳婕 合肥市气象局 安徽 合肥 230041
摘 要 城市高架道路建设发展迅速，对城市交通运行起着重要的作用。在我国地区，冬季的降雪、积雪、结冰对 道路交通系统的正常运行影响很大。本文对雨雪天气下城市高架道路结冰的影响为切入点，由点到线到面的建立模 型，研究主要影响因子。参考国内外学者的理论与实际情况相结合，达到防灾减灾的目的。 关键词 道路结冰；影响因子；雨雪
3 主要研究内容和研究方法 3.1 研究内容 公路交通气象要素监测与预报研究低能见度以及道路结
冰是影响我国交通运输安全的主要气象灾害，针对公路的能见 度、路面温度等的监测与预报研究是目前我国公路交通气象研 究领域的一个重要方向[2]。利用统计分析模型根据实测资料以 及气温、相对湿度等气象因子与路面温度的关系，建立了多元 回归统计模型来预报路面温度，并在其他地区相应的取得了较 好的预报效果。这样才能更好地开展公路交通气象的监测预报 预警和服务工作，提升公路交通气象的实时监测、专业模式、 预报预警业务支撑水平是实现公路交通运输安全、畅通和高效 的重要保障。
1.2 研究意义 分析雨雪天气对交通运行的影响，可为高架道路的运行提 供理论基础，将雨雪天气给道路结冰的影响因素进行分析和理 论研究，从而为道路交通应急系统、突发事件又到方案提供依 据和指导。交通运行频繁，不良天气严重阻碍了车辆通行，为 城市道路运行管理带来了严重后果，雨雪等不利天气对交通运 行影响的相关研究显得尤为重要，深入研究雨雪天气对高架路 面结冰影响因素，提出改善相应管理措施和保障城市道路交通 高效有序运行，具有重要的现实意义和工程应用价值。 针对不同城市不同类型的雨雪天气的影响程度有利于完善 城市道路运行监测预测功能，更加保障雨雪天气下良好的交通 安全和服务水平。雨雪天气下预测、应急措施和管理措施等一 系列问题都有待深入和研究[1]。掌握雨雪天气下高架道路运行 的特性有助于决策者做出更符合实际情况的专业判断和管理对 策，提高交通系统的运行效率，争取最大程度的降低雨雪天气 带来的不良影响。
科学与信息化2020年10月下 149
交通与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
பைடு நூலகம்
表1 结冰的影响因子分析
B
S.E
Wals
df
Sig.
Exp(B)
最低气温
-0.992
0.099
108.46
5
0
0.51
地面最低气温
-0.924
0.12
82.70
5
0
0.527
地面温度与气温的差值
2 国内外研究现状 高架道路路面积雪结冰的处理问题，各国道路交通部门一
直非常重视，而且做了大量的研究工作，但对于道路结冰影响 因子处理的研究和探究道路结冰的预报规律还不多见，主要是 因为各地的气候不同，结冰程度也不同。国内外学者针对雨雪 天气对交通的影响以及预防处理措施的一些方法被广泛应用， 其中还有不足的地方还在不断地研究和试验中。
1 研究的目的及意义 1.1 研究目的 根据经济发展加快，人们出行方式越来越多样化丰富化，
交通关系城市发展命脉，道路安全是基础；但是气象灾害的种 类繁多，在雨雪天气下道路结冰灾害事件发生频率也高，给交 通运输、人民生活和经济发展造成一定的影响。如2008年春节 前夕，我国南方遭遇了50年不遇的冰冻灾害，此灾害持续时间 长，影响范围广，造成多条高架道路、机场等道路结冰先后封 闭，交通事故大量增加；2014年2月宁波城区和山区出现了不同 程度的积雪，多出高架积冰严重。因此，对道路结冰灾害原因 以及预测预报措施的研究是十分必要的。因此调查与研究雨雪 天气造成的道路结冰对城市高架路面的影响，深入发展提高交 通气象服务不仅是满足人民群众日常生活的需要，而且对于确 保交通安全与道路顺畅，以及保障城市快速发展等都具有重要 的意义。
Kristopher J Sanders，Brian L Barjenbruch在《冻雨期间冰 液比的分析和冰累积模型的建立》中充分利用了利用MICAPS 实时探空资料，实现了大气逆温水平分布的自动诊断分析，通 过对大气逆温水平分布与冻雨落区关系的研究，根据基本概念 模型研制出了冻雨落区的自动诊断分析方法。在对2018年初我 国南方冰冻天气的检验中表现出较强的诊断分析能力，有较好 的业务应用前景。
3.2 研究方法 以最低气温、地面最低温度、平均相对湿度、平均风速等 4个影响因子作为输入变量，并得到了相应的回归方程，结冰预 测结果良好，但模型中没有考虑日常能量辐射收支条件对结冰 发生的影响[2]。所以本文在以上4个影响因子的基础上，加入考 虑了地面温度与气温的差值这项因子来代表当日的能量收支情 况（利用二者的日平均值进行计算），并以当日结冰现象的有 无（不发生为0、发生为1），考虑到自由度数目df5，结合卡方 检验临界值表查出对应的卡方临界值为11.070。结果显示，模 型计算的步骤、模块、模型的检验的卡方值都为1956.912，远 大于卡方临界值；说明此模型的构建过程是科学的，具有显著 统计学意义的。
通过此次研究，希望可以更好地了解雨雪天气对道路路 面的影响。准确的低温雨雪冰冻天气预报能采取有效的防御措 施，及时做好暴风雪、强降温天气过程的监测、预报、预警工 作；对冷空气活动规律有深刻的认识，对可能发生的灾害性天 气过程，政府部门能够及时向各级人民政府、有关部门通报预 测预警信息，并充分利用各种新闻媒体，充分发挥公众广播、 手机短信等作用，及时向社会广泛公布灾害预警信息。
-0.475
0.291
6.729
5
0.006
1.202
平均相对湿度
0.014
0.009
1.28
5
0.104
1.01
平均风速
0.325
0.30
5.66
5
0.012
1.56
常量
-3.261
1.172
8.706
5
0.004
0.041
注：B为预测模型的回归系数；S.E为标准差；df为自由度；wals作为一个统计量，用于检验自变量对因变量是否有影响，该值越大，对应的显著
性概率Sig越小，表示影响越显著；Exp(B)为优势比。
交通与信息化
关于雨雪天气对城市高架路面结冰影响的分析
吴佳婕 合肥市气象局 安徽 合肥 230041
摘 要 城市高架道路建设发展迅速，对城市交通运行起着重要的作用。在我国地区，冬季的降雪、积雪、结冰对 道路交通系统的正常运行影响很大。本文对雨雪天气下城市高架道路结冰的影响为切入点，由点到线到面的建立模 型，研究主要影响因子。参考国内外学者的理论与实际情况相结合，达到防灾减灾的目的。 关键词 道路结冰；影响因子；雨雪
3 主要研究内容和研究方法 3.1 研究内容 公路交通气象要素监测与预报研究低能见度以及道路结
冰是影响我国交通运输安全的主要气象灾害，针对公路的能见 度、路面温度等的监测与预报研究是目前我国公路交通气象研 究领域的一个重要方向[2]。利用统计分析模型根据实测资料以 及气温、相对湿度等气象因子与路面温度的关系，建立了多元 回归统计模型来预报路面温度，并在其他地区相应的取得了较 好的预报效果。这样才能更好地开展公路交通气象的监测预报 预警和服务工作，提升公路交通气象的实时监测、专业模式、 预报预警业务支撑水平是实现公路交通运输安全、畅通和高效 的重要保障。
1.2 研究意义 分析雨雪天气对交通运行的影响，可为高架道路的运行提 供理论基础，将雨雪天气给道路结冰的影响因素进行分析和理 论研究，从而为道路交通应急系统、突发事件又到方案提供依 据和指导。交通运行频繁，不良天气严重阻碍了车辆通行，为 城市道路运行管理带来了严重后果，雨雪等不利天气对交通运 行影响的相关研究显得尤为重要，深入研究雨雪天气对高架路 面结冰影响因素，提出改善相应管理措施和保障城市道路交通 高效有序运行，具有重要的现实意义和工程应用价值。 针对不同城市不同类型的雨雪天气的影响程度有利于完善 城市道路运行监测预测功能，更加保障雨雪天气下良好的交通 安全和服务水平。雨雪天气下预测、应急措施和管理措施等一 系列问题都有待深入和研究[1]。掌握雨雪天气下高架道路运行 的特性有助于决策者做出更符合实际情况的专业判断和管理对 策，提高交通系统的运行效率，争取最大程度的降低雨雪天气 带来的不良影响。
科学与信息化2020年10月下 149
交通与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
பைடு நூலகம்
表1 结冰的影响因子分析
B
S.E
Wals
df
Sig.
Exp(B)
最低气温
-0.992
0.099
108.46
5
0
0.51
地面最低气温
-0.924
0.12
82.70
5
0
0.527
地面温度与气温的差值
2 国内外研究现状 高架道路路面积雪结冰的处理问题，各国道路交通部门一
直非常重视，而且做了大量的研究工作，但对于道路结冰影响 因子处理的研究和探究道路结冰的预报规律还不多见，主要是 因为各地的气候不同，结冰程度也不同。国内外学者针对雨雪 天气对交通的影响以及预防处理措施的一些方法被广泛应用， 其中还有不足的地方还在不断地研究和试验中。
1 研究的目的及意义 1.1 研究目的 根据经济发展加快，人们出行方式越来越多样化丰富化，
交通关系城市发展命脉，道路安全是基础；但是气象灾害的种 类繁多，在雨雪天气下道路结冰灾害事件发生频率也高，给交 通运输、人民生活和经济发展造成一定的影响。如2008年春节 前夕，我国南方遭遇了50年不遇的冰冻灾害，此灾害持续时间 长，影响范围广，造成多条高架道路、机场等道路结冰先后封 闭，交通事故大量增加；2014年2月宁波城区和山区出现了不同 程度的积雪，多出高架积冰严重。因此，对道路结冰灾害原因 以及预测预报措施的研究是十分必要的。因此调查与研究雨雪 天气造成的道路结冰对城市高架路面的影响，深入发展提高交 通气象服务不仅是满足人民群众日常生活的需要，而且对于确 保交通安全与道路顺畅，以及保障城市快速发展等都具有重要 的意义。
Kristopher J Sanders，Brian L Barjenbruch在《冻雨期间冰 液比的分析和冰累积模型的建立》中充分利用了利用MICAPS 实时探空资料，实现了大气逆温水平分布的自动诊断分析，通 过对大气逆温水平分布与冻雨落区关系的研究，根据基本概念 模型研制出了冻雨落区的自动诊断分析方法。在对2018年初我 国南方冰冻天气的检验中表现出较强的诊断分析能力，有较好 的业务应用前景。
3.2 研究方法 以最低气温、地面最低温度、平均相对湿度、平均风速等 4个影响因子作为输入变量，并得到了相应的回归方程，结冰预 测结果良好，但模型中没有考虑日常能量辐射收支条件对结冰 发生的影响[2]。所以本文在以上4个影响因子的基础上，加入考 虑了地面温度与气温的差值这项因子来代表当日的能量收支情 况（利用二者的日平均值进行计算），并以当日结冰现象的有 无（不发生为0、发生为1），考虑到自由度数目df5，结合卡方 检验临界值表查出对应的卡方临界值为11.070。结果显示，模 型计算的步骤、模块、模型的检验的卡方值都为1956.912，远 大于卡方临界值；说明此模型的构建过程是科学的，具有显著 统计学意义的。
通过此次研究，希望可以更好地了解雨雪天气对道路路 面的影响。准确的低温雨雪冰冻天气预报能采取有效的防御措 施，及时做好暴风雪、强降温天气过程的监测、预报、预警工 作；对冷空气活动规律有深刻的认识，对可能发生的灾害性天 气过程，政府部门能够及时向各级人民政府、有关部门通报预 测预警信息，并充分利用各种新闻媒体，充分发挥公众广播、 手机短信等作用，及时向社会广泛公布灾害预警信息。
-0.475
0.291
6.729
5
0.006
1.202
平均相对湿度
0.014
0.009
1.28
5
0.104
1.01
平均风速
0.325
0.30
5.66
5
0.012
1.56
常量
-3.261
1.172
8.706
5
0.004
0.041
注：B为预测模型的回归系数；S.E为标准差；df为自由度；wals作为一个统计量，用于检验自变量对因变量是否有影响，该值越大，对应的显著
性概率Sig越小，表示影响越显著；Exp(B)为优势比。