Автоматизированная система метеорологического обеспечения (АСМО) дорожного хозяйства

Назначение: Данная система предназначена для прогнозирования метеорологического состояния автодорог, контроля уровня зимнего содержания и технологий дорожных работ, выработки оптимальных производственно-технологических решений по предупреждению и ликвидации зимней скользкости на автодорогах, приемки дорожных работ, а так же для информирования пользователей дорог об условиях движения.

Цель: повышение уровня содержания автодорог, безопасности дорожного движения и пропускной способности, эффективности дорожных работ.

Состав АСМО: - Автоматические дорожные метеостанции (АДМС). - Дорожные видеокамеры (ДВК). - Диспетчерский Центр (Центр управления). - Автоматизированные рабочие места дорожных специалистов. - Средства связи.

Дорожная метеостанция

Данные от АДМС и ДВК передаются в Центр управления органа дорожного управления, в который также поступает информация от прогностических метеоцентров, метеоспутников, метеорадиолокаторов, специалистов дорожного хозяйства, подрядных организаций и пользователей дорог. Центр управления обрабатывает поступающую информацию и формирует предписания, рекомендации и оповещения, которые по сети интернет, либо внутренней сети, поступают в подрядные организации отвечающие за зимнее содержание автодорог. Информация о метеорологическом состоянии дорог размещается на сайте в интернете и становится доступной для пользователей автодорог. Информация поступающая в центр управления может использоваться для управления транспортными потоками в составе автоматизированной системы управления дорожным движением.

Возможности АСМО:

• Контроль уровня содержания, включая контроль коэффициента сцепления.
• Выработка рекомендаций по технологии дорожных работ.
• Формирование 24-часового прогноза состояния и температуры дороги.
• Формирование 24-часового прогноза погоды, включая прогноз осадков.
• Формирование предупреждений и оповещений об опасных явлениях погоды.
• Сбор информации о ходе работ от подрядных организаций.
• Контроль за работой подрядных организаций с помощью датчиков АДМС.
• Формирование отчетов о зимнем содержании за определенный период.
• Получение и отображение на карте дорог информации от прогностических центров (ветер, осадки, влажность и т.п.), метеорадиолокаторов, метеоспутников.

Эффективность: - Снижение числа ДТП по условиям зимней скользкости на 90%. - Снижение затрат на нормативное содержание автодорог в зимний период на 30%.

Периодичность поступления информации с пунктов ДМК определяется погодными условиями. Сбор данных с сети пунктов ДМК осуществляется с периодичностью 1 час. При угрозе образования скользкости, резком изменении погодных условий, получении штормовых предупреждений контроль за погодными и дорожными условиями рекомендуется осуществляется 2-3 раза в час.

Автоматическая дорожная метеостанция производит измерения дорожных и погодных параметров в определенной точке. Пункты дорожного метеоконтроля рекомендуется располагать на участках дорог, на которых существует высокая повторяемость опасных и неблагоприятных погодных явлений. К таким опасным участкам можно отнести участки пересечений автомобильных дорог в одном или разных уровнях, с затяжными подъемами и спусками, с ограниченной видимостью.

Система метеорологического обеспечения дорожного хозяйства включает в себя все виды метеорологической информации и прогнозов, поступающих как от организаций Росгидромета, так и с пунктов дорожного метеоконтроля, оборудованных АДМС, видеокамерами и другими техническими средствами.

На рис. 3 представлена схема получения специализированной гидрометеорологической информации в дорожном хозяйстве.

Рис. 3 Схема получения гидрометеорологической информации в дорожном хозяйстве

Техническое обеспечение СДМО дорожного хозяйства включает: автоматические дорожные метеостанции (АДМС); систему связи; дорожные видеокамеры; специальные дорожные знаки со сменной информацией.

Технические средства и оборудование для автоматических дорожных метеостанций следует дополнительно дооборудовать с учетом их соответствия климатическим особенностям конкретного региона России.

Дорожные метеостанции охватывают широкий спектр измеряемых параметров и при необходимости могут комплектоваться различными датчиками по требованию ОУДХ, в зависимости от ландшафтных и климатических особенностей места расположения АДМС на дороге.

Стандартную автоматическую дорожную метеостанцию рекомендуется комплектовать следующими датчиками: атмосферного давления; температуры и влажности воздуха; направления и скорости ветра; вида и интенсивности осадков; определения параметров дорожного покрытия. Указанный комплект датчиков рекомендуется использовать на первом этапе создания пунктов дорожного метеоконтроля. При необходимости в состав дорожной метеостанции могут быть включены дополнительные датчики: солнечного излучения; высоты снежного покрова; метеорологической дальности видимости; температуры основания автомобильной дороги.

При выборе АДМС необходимо учитывать, что все датчики, программное обеспечение

и интерфейс должны представлять надежно работающую систему. В системе СДМО в качестве технических средств наблюдения могут использоваться дорожные видеокамеры, работающие на открытом воздухе в диапазоне температур воздуха от –40 до +600С.

Видеокамеры позволяют получать информацию и о погодных условиях: выпадении осадков, количестве снега на покрытии и поведении снега (уплотнение или сдувание с покрытия проходящим транспортом). Скользкую поверхность также можно определить по видеоизображению. С помощью видеокамер фиксируются атмосферные явления, снижающие метеорологи-ческую дальность видимости из-за туманов. Кроме сбора данных от стационарных датчиков возможно получение дополнительной информации о температуре дорожного покрытия с помощью термокартирования.

Для планирования сети дорожных метеорологических станций рекомендуется разрабатывать специальные проекты. Планирование следует выполнять с учетом климатического районирования или на основе термокартирования дорог с соблюдением требований: непосредственная близость размещения к дороге; сетевое размещение по территории района; установка в точках с максимальными значениями интенсивности неблагоприятных для дорог факторов погоды; установка метеостанций в пунктах, где обеспечивается сохранность оборудования, возможность подключения к электросети и каналам связи.

При размещении пунктов ДМК рекомендуется учитывать показатель репрезентативности наблюдений за метеорологическими параметрами для данного участка автомобильной дороги. Непосредственная близость размещения АДМС к дороге необходима для выполнения измерений не только метеорологических параметров, но и измерений дорожных параметров.

Сетевое размещение АДМС позволяет отражать динамику изменения погодных условий по территории региона. Планирование и установка средств дорожного метеоконтроля выполняется с учетом ландшафтного районирования. Зона распространения данных составляет 30–50 км.

Для передачи данных в СДМО должна быть создана подсистема связи, входящая в состав единой системы метеорологического обеспечения. Передача информации с пунктов дорожного метеоконтроля в органы управления дорожным хозяйством и на рабочие станции подрядных организаций должна осуществляться в автоматическом режиме. Также возможна её передача в виде SMS сообщений по списку абонентов.

Построение подсистемы связи обусловливается направлениями потоков информации между организациями Росгидромета и дорожными организациями, а также внутри дорожного хозяйства. Для обеспечения передачи гидрометеоинформации и специализированных прогнозов приоритетны следующие виды связи: проводная, радиорелейная, спутниковая, радиосвязь современных систем транкинговой, сотовой связи и радиомодемы.

Гидрометеорологические прогнозы погоды поступают в дорожные организации в соответствии с запросом от территориальных управлений и областных центров по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по любым доступным каналам связи (электронная почта, факсимильные сообщения, телефонная связь).

Тексты прогнозов для дорожных организаций рекомендуется структурировать,

Рисунок 6. Информационные потоки при оперативном управлении работами по содержанию автомобильных дорог на основе гидрометеорологической информации

Перечень задач обмена гидрометеорологической информацией в системе оперативного управления работами по содержанию автомобильных дорог приведен в таблице.

Решаемая задача	Состав информации
Сеанс связи с измерительными системами и АДМС, расположенными вдоль дороги	Показания датчиков
Сеанс связи с подразделениями Росгидромета	Прогнозы погоды (общего назначения и специализированные), штормовые предупреждения, информация МРЛ, ИСЗ
Сеанс связи с Росавтодором	Данные о состоянии проезда по дорогам, ДТП, выполненных работах.
Первичная обработка данных АДМС	Информация датчиков в цифровом, табличном, графическом видах
Обработка информации по специальным алгоритмам	Прогнозы состояния дорожного покрытия, рекомендации по технологиям проведения работ
Обращение к архиву и оперативной базе данных	Архивная и оперативна информация о погодных условиях, состоянии покрытия, выполненных работах
Обращение к банку дорожных данных	Уровень содержания участков дороги, их геометрические параметры, инженерное обустройство, особенности отдельных участков дорог по условиям снегозаносимости и образования скользкости, степень опасности участков, очередность проведения работ
Обращение к базе данных, описывающей ресурсы на зимнее содержание	Данные о противогололедных материалах, дорожной технике, производственных базах
Формирование информации для опе-ративного управления	Прогноз состояния дорожного покрытия для отдельных участков, рекомендации по технологиям проведения работ

Единая автоматизированная система метеообеспечения должна включать в себя интегрированную информационную систему сбора, обработки и распространения информации организаций Росгидромета и Росавтодора и должна обеспечивать совместимость данных различных подсистем входящих в состав СЦОУ ФДА, ЦПУ ОУДХ, ЦУП подрядной организации. Данные системы должны быть доступны для совместного использования с данными других систем и баз данных дорожного хозяйства для совместного анализа.

 

Метеорологическое обеспечение дорожного хозяйства является необходимым условием для решения инженерных задач и задач управления автомобильными дорогами. Результатом применения СДМО является: обеспечение сохранности автомобильных дорог; улучшение системы организации дорожного движения и повышение его безопасности; более эффективное использование финансовых и материальных ресурсов на зимнее содержание дорог; уменьшение вреда, наносимого окружающей среде, дорожным сооружениям и транспортным средствам избыточным использованием противогололедных матертиалов; планирование и финансирование работ по содержанию дорог с учетом погодно-климатических особенностей регионов; разработка планов содержания сети дорог региона, финансирование работ с учетом требований к уровню содержания, определение необходимого количества материалов и техники для содержания дорог; обеспечение работников дорожных организаций информацией о возможном изменении погодных условий и ожидаемом состоянии дорожного покрытия, выбор оптимальной технологии работ в зависимости от погодных условий; обеспечение органов управления дорожным хозяйством и участников движения информацией об ограничении скорости или закрытии отдельных участков дорог по погодным условиям.

управление зимним содержанием автомобильных дорог и задачи, решаемые с помощью сдмо

Система дорожного метеорологического обеспечения (СДМО)

— информационно-технический комплекс, который обеспечивает:

- получение оперативной информации и специализированных дорожных прогнозов от подразделений Росгидромета и с дорожных автоматических метеостанций;

- обработку информации с целью получения данных о состоянии дорожного покрытия, прогнозов возможности образования на нем скользкости и рекомендаций по оптимальным стратегиям производства работ при содержании дорог;

- доведение необходимой информации до исполнителей работ, органов управления автомобильными дорогами и участников движения;

- сбор и хранение информации о погодных и дорожных условиях.

Основная цель создания СДМО — получение информации для организации оптимальной системы управления всем комплексом работ по содержанию дорог, позволяющим сохранять и восстанавливать потребительские свойства дорог и обеспечивать безо­пасность движения в сложных погодных условиях.

Основной результат создания системы — удовлетворение потребностей дорожной отрасли в оперативной метеорологической информации и прогнозах для организации работ по содержанию дорог и накопление статистических данных, необходимых при ре­шении задач долгосрочного планирования.

В связи с повышением требований к уровню содержания автомобильных дорог и безопасности дорожного движения особое внимание следует уделять вопросам управления зимним содержанием автомобильных дорог. Для выполнения требований норматив документов необходимо либо идти по пути насыщения дорожных организаций ресурсами для зимнего содержания (финансами, техникой, противогололёдными материалами, трудовыми ресурсами) либо искать возможности совершенствования системы управления зимним содержанием дорог иными путями. Как показывает опыт зимнего содержания автомобильных дорог за рубежом, такие решения возможны при переходе на современные технологии зимнего содержания дорог и методы управления производственными процессами на основе дорожного метеорологического обеспечения и информационных технологий (ИТ).

Система управления зимним содержанием автомобильных дорог (ЗСАД) представляет собой трехуровневую иерархическую систему, на каждом уровне которой решается определенный комп­лекс управленческих задач. Организационная структура системы и взаимодействующие с ней подсистемы представлены на рис. 6.1. Одной их взаимодействующих подсистем является СДМО.

На I уровне осуществляется стратегическое управление. Основные задачи этого уровня для метеорологического обеспечения зимнего содержания автомобильных дорог:

- концептуальное развитие основных положений по совершенствованию специализированного метеорологического обеспечения;

- выработка технической политики, создание нормативно-технической базы;

- отработка основных принципов взаимодействия с организа­циями, обеспечивающими специализированное метеорологическое обеспечение;

- организация и финансирование научных исследований;

- распространение передового опыта, организация системы подготовки и переподготовки кадров.

Каждая из решаемых на этом уровне управления задач влияет на эффективность управления зимним содержанием дорог и определяет пути и направления его совершенствования. Информация, получаемая при специализированном метеорологическом обеспе­чении, оказывает наибольшее влияние на финансирование работ по зимнему содержанию дорог, при котором должны учитываться погодно-климатические условия отдельных регионов страны.

В системе дорожного метеообеспечения для II уровня управления можно выделить следующие задачи:

- реализация проектов по развитию СДМО в регионе:

- взаимодействие с региональными подразделениями Росгид ромета, заключение договоров на обслуживание;

- организация структурных подразделений, обеспечивающих работу СДМО;

- сбор и обработка необходимой информации, передача прогнозов состояния дорог и рекомендаций по технологии проведения работ на нижележащий уровень управления — исполнителям работ;

- сбор информации от исполнителей работ о состоянии проезда по дорогам и о проведенных работах для оценки эффективности метеорологического обеспечения дорожных работ, передача информации о состоянии дорог пользователям дорог и на высший уровень управления.

III уровень управления — уровень подрядчиков, на котором осуществляется оперативное управление процессами производства работ по зимнему содержанию автомобильных дорог. На этом уровне управления принимаются решения о проведении работ. В системе СДМО здесь может решаться следующий комплекс задач:

- получение информации об ожидаемом изменении погодных условий и рекомендаций по технологии проведения работ от струк­турных подразделений органов управления дорогами;

- сбор и анализ информации от дорожных автоматических метеостанций;

- анализ и передача информации с прогнозами о состоянии отдельных участков дороги мастерам, отвечающим за проведение работ;

- проведение работ и контроль их качества;

- оповещение участников движения и органов ГИБДД о состоянии проезда по обслуживаемому участку дороги;

- передача информации о проведенных работах и состоянии дорог в органы управления дорогами.

Для решения всех перечисленных задач используются финан­совые, материально-технические, трудовые и информационные ресурсы.

Как в любой децентрализованной системе большое влияние а эффективность управления работами нижестоящего уровня -равления оказывают решения, принимаемые на вышестоящем овне управления.

Ограничения на работу системы управления ЗСАД накладываются со стороны взаимодействующих подсистем, к которым можно отнести технику для производства работ по зимнему содержанию дорог, ее производительность, возможность реализовать те и иные технологические операции. Вторым ограничением являются материальные ресурсы, используемые при зимнем содержании дорог (противогололедные материалы, их свойства, возможности применения в различных технологических операциях о зимнему содержанию дорог).

СДМО — очень важная взаимодействующая подсистема, ос­новная задача которой состоит в обеспечении процессов управле­ния ЗСАД информационными ресурсами. Уровень развития этой подсистемы, надежность, качество и пригодность предоставляе­мой информации оказывает большое влияние на выходные пара­метры системы управления ЗСАД, среди которых можно отметить:

- фактические затраты ресурсов на зимнее содержание дорог;

- продолжительность нахождения покрытий в неблагоприятных условиях;

- соответствие уровня содержания дороги требованиям нормативных документов;

- безопасности дорожного движения;

- скорость движения транспортных потоков;

- экологические параметры в придорожной полосе (уровень вредных выбросов транспортными средствами, уровень загрязне­ния придорожных территорий противогололедными материалами).

На I уровне управления имеют место прямые и обратные связи системы управления ЗСАД со взаимодействующими подсисте­мами, на II и III уровнях — прямое воздействие взаимодействующих подсистем на выходные параметры системы.

Внешняя среда оказывает возмущающее воздействие на систему в целом, и задача СДМО состоит в контроле за состоянием параметров внешней среды и прогнозе их изменения с целью передачи необходимой информации на все уровни управления ЗСАД и повышения эффективности работы системы.

 

АДМС осуществляет измерение следующих метеорологических параметров:

 

№	Измеряемый параметр	Диапазон измерений	Точность измерений
	Температура окружающей среды	-50…+60ºС	+ 0,2ºС (-20…+50ºС), + 0,5ºС в остальном диапазоне
	Относительная влажность	0…-100%	+ 0,2º%
	Количество осадков	Размер капель 0,3…5 мм	+ 0,2º%
	Вид осадков	Снег/дождь
	Атмосферное давление	300…1200 гПа	+ 1,5гПа
	Направление ветра	0…359,9º	+ 3º
	Скорость ветра	0…60м/с	+ 0,3м/с или + 3% (0…35м/с)
	Состояние дорожного покрытия	сухо/влажно/мокро или снег/содержание соли/ образование
	Температура на поверхности дорожного покрытия и на глубине 5см и 30 см	-50…+70ºС	+ 0,2ºС (-10…+10ºС), + 0,5ºС в остальном диапазоне
	Толщина водной пленки на поверхности дорожного покрытия	0…4 мм	+ 0,1мм+20% от измеряемой величины
	Температура замерзания для различных противогололедных реагентов	-20…0ºС	+ 1ºС для t>-10ºC

 

Состав оборудования АДМС  метеомачта  функциональный шкаф  датчики Метеомачтапредставляет собой трубчатую конструкцию, жестко закрепленную на основании, и служащую для размещения и ориентации в пространстве метеодатчиков и закрепления функционального шкафа. Метеомачта может быть установлена как на земле, так и на уже имеющихся опорах и мачтах.

 

Функциональный шкаф представляет собой коробчатую конструкцию в защищенном уличном исполнении с двойными стенками и крышкой, и служит для размещения программируемых контроллеров съема информации с метеодатчиков, преобразователей питания, оборудования коммутации и связи и системы термостатирования.

Новейшая компактная система метеорологических датчиков в едином корпусе WS 600-UMB

Интегрированная конструкция с вентилируемой радиационной защитой для измерения:

-температуры воздуха

- относительной влажности

-интенсивности осадков

-типа осадков

-атмосферного давления

-направления ветра

-скорости ветра.

 

WS 200 -направление ветра -скорость ветра

WS 300 -температура воздуха -относительная влажность -атм. давление

 

WS 400 -температура воздуха -относительная влажность интенсивность осадков -тип осадков -атм. давление

WS 500 емпература воздухат -относиительная влажность -атм. давление -направление ветра -скорость ветра

 

 

 

Встраиваемый в дорожное полотно активный интеллектуальный дорожный датчик для определения температуры замерзания реагентов АRS 31-UMB.

 

 

Встраиваемый в дорожное полотно пассивный интеллектуальный дорожный датчик для определения состояния дорожного покрытия IRS 31-UMB

 

Датчик дистанционного определения температуры дороги и параметров состояния поверхности дороги NIRS 31-UMB

 

Датчики видимости VS20

Датчик высоты снежного покрова 8365.00

 

 

«АРМ метеомониторинга»

 Контроль текущей метеообстановки в местах позиционирования системы;

 Доступ к архиву метеонаблюдений;

 Получение прогностических значений метеопараметров и предупреждений о возможности возникновения гололедных явлений;

 Получение рекомендаций о применении противогололедного реагента;

Построение динамических графиков (трендов) для анализа метеоданных.

 

«АРМ видеонаблюдения»:

Визуальный контроль за текущей обстановкой в реальном режиме времени

Ведение архива видеоинформации по программируемым установкам

 

Литература

1. Федеральная целевая программа "Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 гг.".

2. Федеральная целевая программа "Глобальная навигационная система".

3. Материалы 7-го Европейского Конгресса по ИТС (04.06.2008, Женева).

4. Материалы Международного конгресса "Безопасность на дорогах ради безопасности жизни" (17.09.2008, Санкт -Петербург).

5. Материалы 15_го Всемирного Конгресса по ИТС "Связи ИТС: Экономия Времени, Спасение Жизней" (16.11.2008, Нью- Йорк).

6. Материалы Первого Российского Международного Конгресса по Интеллектуальным Транспортным Системам (7.04.2009, Москва).

7. Материалы III Международного форума по спутниковой навигации (12.05. 2009, Москва).

8.Харисова В.Н. Глобальная Спутниковая радионавигационная система глонасс. М. ИПРЖР 2003 г.

9.Innova: Журнал о цифровом видеонаблюдении, IP-решениях, системах безопасности. №3 2009 г. 53 с.

10.Дорожным движением в городах. Учебное пособие г.Омск Издательство СибАДИ 2007г.

 

Приложение1

 

Приложение 2