文圖｜李波 劉俊杰

撫順市地處遼寧省東部山區(qū)，地勢(shì)較高，氣候類型為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏熱多雨、冬寒漫長。近年來，隨著遼寧省高速公路路網(wǎng)的進(jìn)一步優(yōu)化，撫順市境內(nèi)高速公路總里程達(dá)到330.1公里，G1212沈吉高速、G91遼中環(huán)線高速、S10撫通高速、S13永桓高速等四條高速公路貫穿撫順境內(nèi)。根據(jù)撫順市公安交通管理部門統(tǒng)計(jì)，撫順地區(qū)影響高速公路行車安全的首要?dú)庀笠蛩貫榻笛?，降雪及雪后路面結(jié)冰是導(dǎo)致高速公路采取交通管制措施的最重要原因。雖然高速公路運(yùn)營部門加大了除運(yùn)雪工作力度，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，高速公路交通出行需求增加，加之全球氣候變化，強(qiáng)降雪等極端惡劣天氣事件增多，對(duì)高速公路交通安全產(chǎn)生負(fù)面影響的不確定性增加，因此研究降雪惡劣天氣高影響路段及其解決對(duì)策和方法迫在眉睫。

目前，國內(nèi)學(xué)者對(duì)基于GIS技術(shù)研究高速公路降雪惡劣天氣高影響路段的研究內(nèi)容較少，提出的解決對(duì)策多為采取限制車速車型、封閉道路等交通管制措施。因此，完善和細(xì)化研究高速公路降雪惡劣天氣高影響路段，對(duì)除運(yùn)雪作業(yè)、重點(diǎn)路段巡邏管控乃至完善交通標(biāo)志、標(biāo)線，降低道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)，都具有重要意義。本文基于GIS技術(shù)對(duì)2016—2020年撫順地區(qū)高速公路降雪惡劣天氣高影響路段進(jìn)行研究，并提出安全改善策略。

一、資料與方法

（一）資料來源。本文采用的高速公路車流量數(shù)據(jù)、交通管制數(shù)據(jù)來源于撫順市公安局交警支隊(duì)、遼寧省高速公路運(yùn)營管理有限責(zé)任公司沈撫分公司2016—2020年的統(tǒng)計(jì)資料，包括逐段車流量數(shù)據(jù)、高速公路采取交通管制措施數(shù)據(jù)（其中G91遼中環(huán)線高速公路數(shù)據(jù)時(shí)段為2019—2020年）。本文采用的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)來源于撫順市氣象局所屬的撫順、清原、新賓三個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站2016—2020年降雪期的氣象統(tǒng)計(jì)資料，包括逐日氣溫、降水（雪）量、天氣現(xiàn)象、積雪深度等數(shù)據(jù)。本文采用的數(shù)字高程模型來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心，遼寧省1：5萬高程模型數(shù)據(jù)庫（DEM），用于對(duì)山體坡向、高差、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行空間混合插值分析。本文使用的高速公路主線路面標(biāo)高數(shù)量來源于BIGEMAP軟件采集。通過對(duì)高速公路主線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，復(fù)核確認(rèn)山體背陰面路段，統(tǒng)計(jì)相關(guān)標(biāo)志、標(biāo)線等交通安全設(shè)施設(shè)置的數(shù)量。

（二）研究方法。采用對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過逐日數(shù)據(jù)對(duì)比得出，撫順地區(qū)冬半年降雪日最早始于10月28日、最晚止于翌年4月23日，4月、10月降雪天氣現(xiàn)象和≥0.1mm降雪量同時(shí)出現(xiàn)的日數(shù)為20d，占整個(gè)時(shí)段降雪天氣現(xiàn)象和≥0.1mm降雪量同時(shí)出現(xiàn)日數(shù)的0.05%，且均未形成積雪。同時(shí)，5—9月?lián)犴樜闯霈F(xiàn)降雪天氣現(xiàn)象，當(dāng)?shù)毓步煌ü芾聿块T也沒有因?yàn)榻笛┗虻缆方Y(jié)冰對(duì)高速公路采取交通管制措施。因此本文主要對(duì)11月至翌年3月期間降雪惡劣天氣高影響路段進(jìn)行分析研究。

通過對(duì)撫順地區(qū)降雪期逐日降水、積雪日數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成逐月平均值，計(jì)算出逐月平均降水（雪）量、降水（雪）日數(shù)、積雪日數(shù)數(shù)據(jù)。通過ArcGIS 10.2軟件對(duì)撫順地區(qū)高程模型數(shù)據(jù)獲取氣象站對(duì)應(yīng)的海拔高度數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，生成多元回歸方程，計(jì)算出氣象站對(duì)應(yīng)柵格的空間插值結(jié)果，通過比較插值結(jié)果和實(shí)測(cè)值得出誤差，并對(duì)誤差進(jìn)行同尺度插值分析?；贏rcGIS 10.2平臺(tái)，判斷高速公路沿途兩側(cè)各60米范圍內(nèi)山體坡向和高差（DEM與高速公路主線路面標(biāo)高的差值），通過柵格計(jì)算的方式對(duì)多元回歸方程及誤差插值采用空間混合分析方法，對(duì)不同時(shí)間尺度的氣象要素空間變化特征進(jìn)行插值分析。

通過ArcGIS 10.2軟件按坡向與高速公路主線的位置關(guān)系計(jì)算出山體背陰面路段，與現(xiàn)場(chǎng)踏勘的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，提出完善交通標(biāo)志、標(biāo)線的工作意見。

二、結(jié)果分析

（一）高速公路沿途地形地勢(shì)分布特征。撫順地區(qū)地勢(shì)（圖1）由西向東逐漸升高、坡降平緩、山勢(shì)渾圓，高速公路線位多位于低山丘陵、丘陵、山谷、河流沖積灘地等地帶。結(jié)合ArcGIS計(jì)算和撫順地區(qū)高速公路原始設(shè)計(jì)說明，各條路段具體地勢(shì)和標(biāo)高為：G1212沈吉高速呈現(xiàn)西南—東北走向，沿途地勢(shì)西低東高，為丘陵—低山區(qū)，部分路段屬山嶺重丘區(qū)，其中英額門至草市主線標(biāo)高在400m以上；S10撫通高速和S13永桓高速呈西北—東南走向，沿途為山嶺重丘地貌地勢(shì)，東南高、西北低，山勢(shì)連綿，其中S10撫通高速新賓至旺清門主線區(qū)間、S13永桓高速西溝隧道至碗鋪隧道路面標(biāo)高在400m以上；G91遼中環(huán)線高速呈偏北—西南走向，沿途地貌以低山丘陵為主，山間谷地河谷平原交錯(cuò)分布，其中南山隧道、高頭嶺隧道附近路面標(biāo)高超過200m。

圖1 撫順地區(qū)高速公路路網(wǎng)分布示意圖

通過ArcGIS計(jì)算山體坡向與高速公路主線線位的關(guān)系，取0°～45°、325°～359°坡向?yàn)樯襟w背陰，結(jié)合高速公路主線線位和山體脊線夾角在45°以內(nèi)的路段且位于山體北側(cè)的路段為山體背陰面路段，具體為G1212沈吉高速熱高樂園至撫順東站、南雜木至南口前站、北三家至英額門站路段，S10撫通高速南雜木至木奇站、永陵至旺清門站路段、S13永桓高速西溝隧道至碗鋪隧道路段、G91遼中環(huán)高速康西大橋至石文站等路段。

（二）高速公路車流量、采取交通管制措施分布特征。撫順地區(qū)高速公路交通管理工作由公安交管部門負(fù)責(zé)實(shí)施，按照分段管理、分站統(tǒng)一實(shí)施的原則，對(duì)高速公路車流量、采取交通管制措施的分析按照屬地交警大隊(duì)管轄路段進(jìn)行劃分，具體為：高速一大隊(duì)負(fù)責(zé)G1212沈吉高速熱高樂園至南雜木站，高速二大隊(duì)負(fù)責(zé)G1212沈吉高速南口前至草市站，高速三大隊(duì)負(fù)責(zé)S10撫通高速上夾河至旺清門站及S13撫通高速永陵站至碗鋪隧道，高速四大隊(duì)負(fù)責(zé)G91遼中環(huán)線高速南山隧道至石文站。

有研究表明，高速公路交通事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隨著車流量的增加呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，撫順地區(qū)11月至翌年3月，高速公路主線車流量變化明顯，高速一大隊(duì)管段日均流量最大為0.975萬輛/日，高速二大隊(duì)管段次之，高速四大隊(duì)管段日均流量最小為0.075萬輛/日。高速一大隊(duì)管段占全地區(qū)高速總流量的63.9%，車流量是高速二大隊(duì)的3.5倍、高速三大隊(duì)的4.9倍、高速四大隊(duì)的12.1倍，表明各高速大隊(duì)管段日均車流量存在較大差異。按收費(fèi)站區(qū)間來看，其中G1212沈吉高速章黨至撫順東站、撫順東至撫順站區(qū)間日均車流量在10000輛以上；G91遼中環(huán)線高速東洲至石文站雙向日均流量低于800輛，表明高速公路車流量分布路段差異明顯。

撫順市公安交管部門統(tǒng)計(jì)顯示，降雪及雪后路面結(jié)冰是導(dǎo)致高速公路封閉交通的主要原因，從高速收費(fèi)站封閉次數(shù)來看，位于高速二大隊(duì)轄區(qū)的收費(fèi)站封閉次數(shù)最多，高速三大隊(duì)次之，高速四大隊(duì)最少，表明G1212沈吉高速南口前站至草市站受降雪惡劣天氣影響較為明顯，熱高樂園至南雜木站受降雪影響相對(duì)較弱。通過對(duì)比歷次高速公路封閉數(shù)據(jù)情況來看，高速一大隊(duì)和高速四大隊(duì)管段如果封閉交通，高速二大隊(duì)、高速三大隊(duì)管段必然封閉交通，說明撫順地區(qū)高速公路封閉具有整體性特點(diǎn)。

（三）降水（雪）量和降雪天氣現(xiàn)象空間插值分布特征。經(jīng)過ArcGIS混合插值分析，撫順地區(qū)高速公路沿途降雪量插值結(jié)果在31mm～45mm，以G1212沈吉高速中寨子隧道至草市路段、S10撫通高速上夾河至木奇站、新賓至旺清門路段、S13永桓高速全線、G91遼中環(huán)高速東洲至石文路段為高值區(qū)，年降雪量在41mm～45mm；G1212沈吉高速熱高樂園至撫順東及鐵背山隧道東至南雜木路段為低值區(qū)，年降雪量在31mm～35mm。具體呈現(xiàn)出東部路網(wǎng)降水（雪）多、西部少，其他地區(qū)次之的分布特點(diǎn)。

撫順地區(qū)高速公路沿途降雪天氣現(xiàn)象插值結(jié)果在25d～55d，其中G1212沈吉高速中寨子隧道至草市路段、S10撫通高速永陵互通立交至旺清門、S13永桓高速全線為高值區(qū)，年降雪天氣現(xiàn)象在46d～55d；G1212沈吉高速熱高樂園至前嶺互通立交、G91遼中環(huán)高速南山隧道南至東洲路段為低值區(qū)，年降雪天氣現(xiàn)象在25d～30d。呈現(xiàn)出東北部、東南部路網(wǎng)降雪現(xiàn)象多、西部路網(wǎng)少的分布態(tài)勢(shì)。

綜合分析（圖2），降雪天氣現(xiàn)象和降水（雪）量分布具有相關(guān)性，即降雪天氣現(xiàn)象日數(shù)多的路段與降水（雪）量多的路段表現(xiàn)出相關(guān)性，即降雪天氣現(xiàn)象日數(shù)多的路段與降水（雪）量高的路段基本重合，呈正相關(guān)。按本地區(qū)降雪數(shù)據(jù)選取75%百分位來確定高影響路段，確定年降水（雪）量36mm以上、降雪天氣現(xiàn)象40d以上的路段為撫順地區(qū)高速公路降雪惡劣天氣影響高路段，結(jié)果表明，G1212沈吉高速中寨子隧道至草市路段、S10撫通高速上夾河至木奇和永陵互通至旺清門、S13永桓高速全線，G91遼中環(huán)線高速東洲至石文部分路段為降雪惡劣天氣高影響路段。

圖2 撫順地區(qū)高速公路降雪高影響路段分布

（四）高速公路主線既有設(shè)置交通安全設(shè)施分布特點(diǎn)及建議。撫順地區(qū)高速公路主線既有各類針對(duì)降雪及雪后路面結(jié)冰的交通標(biāo)志標(biāo)線31處（圖3），其中“雨雪霧天、謹(jǐn)慎駕駛”警告標(biāo)志牌11塊、“急彎減速”指示或提示標(biāo)志牌8塊、橫線震蕩減速線或彩色地面鋪裝12處。從設(shè)置標(biāo)志標(biāo)線的種類來看，降雪惡劣天氣高影響路段的G1212沈吉高速南雜木至草市站、G91遼中環(huán)線高速東洲至石文站、S10撫通高速永陵至旺清門站設(shè)置警告組合標(biāo)志牌數(shù)量較多；G1212沈吉高速熱高樂園至章黨站、G91遼中環(huán)線高速南山隧道至東洲站等西北部降雪惡劣天氣影響較低的路網(wǎng)，多以設(shè)置指示標(biāo)志或標(biāo)線為主。

圖3 撫順地區(qū)高速公路交通安全標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置分布和新增分布

根據(jù)撫順地區(qū)高速公路降雪高影響路段分布和高速主線與山體位置關(guān)系，通過ArcGIS軟件對(duì)既有標(biāo)志標(biāo)線提示牌等交通安全設(shè)施進(jìn)行標(biāo)注，發(fā)現(xiàn)G1212沈吉高速撫順至撫順東站路段、南雜木至草市站的短距離山體背陰面和下坡或曲線路段需要完善相關(guān)設(shè)施。同時(shí)，結(jié)合對(duì)各高速交警大隊(duì)日常管理工作的調(diào)研情況，確定S10撫通高速永陵至新賓站路段冬季冰雪不易融化，存在交通安全風(fēng)險(xiǎn)，需要完善交通標(biāo)志標(biāo)線。因此，撫順地區(qū)高速公路在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，需要增加9處相關(guān)的標(biāo)志標(biāo)線和提示牌，主要集中在G1212沈吉高速南雜木至草市站、S10撫通高速永陵至旺清門站還需要對(duì)山體背陰面、彎路下坡等路段增設(shè)標(biāo)志標(biāo)線。相比之下，G91遼中環(huán)線高速、S13永桓高速等建設(shè)和竣工較晚的高速，沿途標(biāo)志標(biāo)線則基本滿足對(duì)降雪天氣的信息提示要求。

三、結(jié)論與分析

（一）撫順地區(qū)高速公路降雪惡劣天氣高影響路段主要集中在東部路網(wǎng)，具體為G1212沈吉高速中寨子隧道至草市路段、S10撫通高速上夾河至木奇和永陵互通至旺清門、S13永桓高速全線，G91遼中環(huán)線高速東洲至石文部分路段。

（二）撫順地區(qū)高速公路采取交通管制措施與降雪呈現(xiàn)出相關(guān)性，且采取交通管制的次數(shù)要多于降雪日數(shù)，說明降雪后路面結(jié)冰對(duì)交通安全影響較大，公安交管部門需要加強(qiáng)同氣象、高速運(yùn)營企業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，加強(qiáng)巡邏、細(xì)化措施、精準(zhǔn)管控。

（三）撫順地區(qū)高速公路降雪惡劣天氣高影響路段需要新增和完善交通標(biāo)志標(biāo)線9處，主要集中在山體背陰面、降雪日數(shù)多、降雪強(qiáng)度大的路段。通過完善交通安全設(shè)施，降低惡劣天氣交通安全風(fēng)險(xiǎn)。