文/圖 江蘇高速公路聯(lián)網營運管理有限公司 曹小峰 江蘇省氣象局 嚴明良

江蘇高速公路通車總里程達5037公里，日均流量212.45萬輛次，路網密度位居全國第一，路網流量位居全國第二。因地處東部沿海地區(qū)，江蘇高速公路沿線濃霧、雨雪冰凍、強降水等氣象災害頻發(fā)，交通安全風險交織疊加，高速公路應急管理面臨巨大挑戰(zhàn)。

早在1996年，江蘇首條高速公路——G42滬蓉高速公路上海市至江蘇省南京市段通車以來，江蘇已率先開展交通氣象科研探索實踐，并建成我國首條具有示范作用的高速“氣象路”；2011年至2016年間，江蘇交通控股有限公司（以下簡稱“江蘇交控”）與江蘇省氣象局通過“共建、共享、共營”方式，在全省高速公路沿線共計建成302個氣象站點，形成了全國首個完善的高速公路氣象監(jiān)測網，為道路安全保暢提供了支撐?！笆奈濉遍_局以來，為落實《交通強國江蘇方案》和五部委《“十四五”交通氣象保障規(guī)劃》工作部署，江蘇交控與江蘇省氣象局進一步深化合作，積極推進大數(shù)據(jù)、人工智能等技術在精細化預報、霧情冰情預警等方面的研究和應用，相關成果已在江蘇高速應急調度、道路養(yǎng)護施工等方面取得了良好成效。

團霧信息提早知

團霧被稱為高速公路的“流動殺手”，是連環(huán)追尾重特大交通事故的主要誘因。根據(jù)公安部數(shù)據(jù)顯示，全國高速團霧重點易發(fā)路段有3188處，里程達2.3萬公里，僅江蘇境內就有90多處，對高速行車造成極大的安全隱患。由于團霧的產生具有較強的流動性和突發(fā)性，傳統(tǒng)監(jiān)測難以進行準確的預警預測。為解決團霧監(jiān)測問題，江蘇交控與江蘇省氣象局聯(lián)合開展大霧圖像識別技術研究與試點工作，搭建高速公路團霧預警系統(tǒng)。

團霧預警系統(tǒng)依托江蘇高速7000余路道路監(jiān)控視頻資源，采用卷積神經網絡、深度學習等大數(shù)據(jù)技術，構建晝夜霧識別模型，對不同類型、不同角度、不同能見度等級的568萬張道路場景圖像進行訓練、分析、計算，實現(xiàn)了對團霧的無死角自動捕捉、能見度等級自動判別，檢測出的團霧信息會立即有系統(tǒng)向值班人員自動推送。為保證團霧預警的可靠性，系統(tǒng)后臺采用交叉驗證方式，對檢測數(shù)據(jù)、交通氣象站能見度數(shù)據(jù)、人工標定圖像數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)進行比對分析，并根據(jù)比對結果持續(xù)調優(yōu)模型參數(shù)、網絡結構，不斷提升算法識別率和準確性。

江蘇高速公路團霧預警系統(tǒng)

“早一分鐘發(fā)布團霧預警信息、采取有效的管控措施，就可能減少一起事故的發(fā)生?！边@是團霧預警系統(tǒng)研發(fā)的首要目標，相關研究成果目前已在京滬高速江蘇段落地試用。2021年以來，團務預警系統(tǒng)已累計為江蘇高速提供預警信息640余條，團霧檢出率為100%，準確率達100%。系統(tǒng)及時、精準的報警信息，為交警、執(zhí)法、江蘇交控“一路三方”提前決策、超前部署提供了依據(jù)，大大前置了道路管制、應急處置的時間，試點路段也因此受益，由團霧引發(fā)的交通事故發(fā)生率降低了50%。

路溫變化精準繪

江蘇屬于亞熱帶季風氣候，夏季炎熱、冬季寒冷，路面溫度過高或過低，都會對行車安全產生重大影響，尤其在冬季，路面經常會出現(xiàn)結冰甚至暗冰等氣象災害，易造成車輛失控、交通擁堵等問題。據(jù)統(tǒng)計，江蘇每年冬季發(fā)生的交通事故，因道路結冰引發(fā)的事故約占總量的35%。然而，受植被、道路材料等不同因素的影響，相鄰路段的路溫也會產生較大溫差，由于難以準確把握、描繪路溫變化趨勢，造成傳統(tǒng)手段無法精準預警異常路溫。為解決冬季結冰問題，江蘇交控與江蘇省氣象局共同研討構思，搭建了一套精準可靠的路面低溫結冰監(jiān)測預警系統(tǒng)。

該系統(tǒng)利用熱譜地圖測量技術對江蘇高速路網展開基礎路溫普查，通過收集路溫原始數(shù)據(jù)，讓路面溫度變化有跡可循；通過對采集到的原始數(shù)據(jù)進行解析、校正，利用數(shù)據(jù)擬合、趨勢分析等大數(shù)據(jù)分析方法繪制路面溫度分布特征圖，結合路面高溫熱譜地圖剖析路溫異常原因；通過移動觀測設備、氣象站24小時不間斷獲取實時數(shù)據(jù)，計算分析路面溫度變化，及時感知路面異常低溫點位，同步向調度、養(yǎng)護等相關單位作出預警。

基于熱譜地圖的路溫測量系統(tǒng)

路面低溫結冰監(jiān)測預警系統(tǒng)創(chuàng)造性地解決了道路結冰觀測難的問題。道路結冰預警技術的應用，使道路結冰預警時效提前了24小時，為江蘇高速及時展開道路除冰工作、采取管制措施提供了有利條件，也為道路養(yǎng)護施工時機研判提供了決策依據(jù)。目前，江蘇高速交通處置環(huán)比縮短無效封路時長1小時，在有效提升高速公路通行效率的同時，減少了因道路管制、交通事故產生的損失約1500萬元。

氣象數(shù)據(jù)實時報

交通氣象探索實踐突破了團霧監(jiān)測、結冰預警等關鍵技術，有力支撐了針對惡劣天氣的道路管制與應急安全管理。江蘇交通控股有限公司 供圖

自2014年開始，江蘇交控與江蘇省氣象局便建立了常態(tài)化的聯(lián)動會商機制。江蘇省氣象局為江蘇高速提供交通氣象日報，交通氣象趨勢預報，災害天氣臨近、消散預報等13類區(qū)域性的氣象預報服務，通過傳真、PDF等方式定時發(fā)送相關氣象專報。江蘇省調度指揮中心按照氣象專報內容采取相應等級的管制措施，通過“一路三方”協(xié)同配合，為江蘇高速路網的安全暢通提供了保障。

隨著路網精細化管理要求的不斷提高，區(qū)域性、文字化的天氣預報方式已經不能滿足“一路三方”針對惡劣氣候提出的精準預警、超前管控、快速處置的要求。在江蘇交控與江蘇省氣象局的共同努力下，江蘇交通氣象推出了高速公路精細化預報數(shù)字產品，創(chuàng)新采用尺度數(shù)值預報模式、全球數(shù)值預報模式（GRAPES）等方法，建立了覆蓋長三角地區(qū)的“1公里”精細化網格預報系統(tǒng)；針對江蘇高速的地形和位置，將大氣狀況數(shù)據(jù)處理、演算為路面狀況數(shù)據(jù)，為江蘇高速提供精確到公里級能見度、路面狀況、結冰潛勢、水膜厚度、道路橫風、路面高溫等方面的氣象預報。

精細化預報數(shù)字產品的應用，一是解決傳統(tǒng)氣象預報顆粒度過大的問題，為“一路三方”提供精細到路段、樁號的多要素氣象信息，使“一路三方”能夠根據(jù)不同路段的天氣狀況，細化交通管控方案，實現(xiàn)“一路一策”調度資源的精準調配；二是為“一路三方”創(chuàng)造并提供實時查看氣象數(shù)據(jù)的條件，通過江蘇高速智慧“高速大腦”“掌上數(shù)智高速”等管理決策系統(tǒng)實時對接、展示精細化氣象預報數(shù)據(jù)，便于江蘇高速路網各個單位同時在線查看關注點位的實時氣象信息，推動氣象預報與高速公路業(yè)務管理緊密結合、交通氣象逐步向數(shù)字化、精細化轉變。

精細化網格氣象預報

江蘇智慧交通氣象探索實踐突破了團霧監(jiān)測、結冰預警等關鍵技術，有力支撐了江蘇高速針對惡劣天氣的道路管制與應急安全管理。根據(jù)全國行業(yè)氣象服務效益評估報告提供的數(shù)據(jù)顯示，全國公路交通行業(yè)氣象服務貢獻率為1.87%，江蘇公路交通行業(yè)氣象服務貢獻率為2.06%，高出全國平均水平0.19%。不僅如此，江蘇交通氣象技術水平的提升也間接提高了當?shù)匚锪鱾}儲企業(yè)的營收能力，在貨運方面的經濟效益尤其明顯。

未來展望

“天文豈易述，徒知仰北辰?！苯K交通氣象要實現(xiàn)“知天知地”的目標還需要持續(xù)進行深度挖掘探索。下一步，江蘇交控與江蘇省氣象局將在現(xiàn)有成果的基礎上，繼續(xù)針對影響交通安全的濃霧、路面結冰等主要交通氣象災害，從三方面建立更加完善的高融合、精細化、多模式、智能化交通氣象監(jiān)測與預報預警技術。拓展智慧交通氣象應用場景，為高速公路道路養(yǎng)護時機預測、病害預防等提供精細化的氣象分析產品，為公眾提供定制化的高速公路氣象預測服務等；探索智慧高速背景下，“交通+氣象”的融合應用，研究基于惡劣天氣智能監(jiān)測的道路誘導設備應用、智慧高速氣象無人機監(jiān)測與預警技術，以及基于高速公路的氣象數(shù)字孿生技術等，打造準全天候可通行的智慧高速試驗區(qū)；完善“一路多方”管理機制，強化交警、執(zhí)法、省氣象局、江蘇交控等單位（部門）的聯(lián)勤聯(lián)動，形成“一路多方”協(xié)同管理機制，聯(lián)合制定惡劣天氣處置規(guī)范、惡劣天氣交通應急調度行業(yè)標準規(guī)范等，通過完善機制為江蘇智慧交通氣象發(fā)展保駕護航。