Дело в том, что прогнозы погоды и штормовые предупреждения Росгидромета России имеют общий характер, так как дают обобщенные данные для значительных площадей, не выделяя отдельные объекты на этих площадях. А именно на таких отдельных объектах, размеры которых в сотни раз меньше площадей, для которых разрабатывается прогноз, возникают метеорологические явления, отличные от общих выводов прогнозов и могущие привести к трагическим последствиям.
В частности при отсутствии гололедных явлений в прогнозируемом районе, на участках автомобильных дорог, не прикрытых растительностью, проходящих рядом с незамерзшими водоемами, по высоким мостам и путепроводам, может возникнуть скользкость на покрытии. Имеют место и обратные явления, когда при общем прогнозе гололеда, на протяженных участках дороги скользкость может отсутствовать. Этому способствует нахождение трассы дороги внутри лесного массива, на подветренной стороне возвышенности, интенсивная солнечная радиация.
Ежегодно на автодорогах России в дорожно-транспортных происшествиях гибнут и получают увечья десятки тысяч человек. Прямой или косвенной причиной значительной части этих происшествий является скользкость дорожного покрытия.
Успешная борьба с гололедом и его последствиями возможна лишь с помощью метеооборудования, максимально приближенного к трассе дороги и обеспечивающего сбор необходимых данных в полосе автодорог вдоль их маршрута; специализированного программного обеспечения, позволяющего систематизировать и анализировать данные метеостанций; вырабатывать прогнозы возможного возникновения скользкости по времени и адресам; разрабатывать варианты управленческих решений по предупреждению и ликвидации скользкости; своевременного информирования пользователей дорог и заинтересованных учреждений и предприятий об условиях движения.Существенную помощь дорожная метеорология оказывает и весной, позволяя более точно определять сроки ввода ограничения движения тяжеловесного транспорта из-за снижения несущей способности земляного полотна, и летом,способствуя обеспечению защиты верхних слоев асфальтобетона от образования колейности при высокой температуре воздуха.
Использование современных методов метеорологии для автодорожных нужд было начато в России в 1994 году, когда по инициативе Росавтодора на автодороге «Урал» в пределах Московской области были установлены первые три метеостанции. Затем работа была продолжена на автодорогах «Россия», «Волга» и других. И уже первые, может быть несколько примитивные, результаты показали заинтересованность эксплуатационников в использовании метеоданных для характеристики условий движения, прогнозирования возможной скользкости за 1 – 4 часа до возникновения события. Это в корне меняло подходы к зимнему содержанию дорог, позволяя применять превентивные меры по предупреждению скользкости на покрытии.
Установкой метеорологического оборудования по заказу Росавтодора занималась Научно-исследовательская компания «Минимакс- 94», которая была создана в том же 1994 году. Первая аппаратура, введенная в эксплуатацию компанией,была зарубежного происхождения - фирмы «Телуб» (Швеция). Рядом российских фирм, параллельно занимающихся дорожной метеорологией, использовалось также оборудование «Вайсала» (Финляндия), «Бошунг» (Швейцария), «Люфт» (Германия). Одновременно с освоением зарубежных технологий, в целях снижения стоимости оборудования,встала задача разработки российской метеостанции с датчиками, средствами связи, энергопитания и программного обеспечения.
Эту принципиально важную задачу успешно реализовала компания «Минимакс-94». Было разработано и внесено в реестр средств измерений 10 образцов метеорологических и дорожных датчиков, 3 устройства сбора данных, созданы оригинальные комплектные метеостанции, варианты специализированного программного обеспечения. В этой работе были учтены особенности российских дорог и климата, специфика рынка и пожелания заказчиков. Компания вышла на уровень полного цикла выполнения работ (подобно контракту «Жизненного цикла») по созданию автоматизированных систем метеорологического обеспечения дорожной отрасли, включая проведение проектно изыскательских работ, разработку математических моделей объектов и программного обеспечения, производство оборудования, монтаж и пуско-наладку технической части метеосистем и программного обеспечения, обучение работающих с системами, содержание оборудования и программного обеспечения, круглосуточную техническую поддержку пользователей. Успешной работе компании способствует функционирующая сертифицированная система менеджмента качества (международный стандарт ISO 9001: 2008).
Автомобильная дорога как объект, на котором создается АСМО предъявляет свои требования. Отличительные черты ведомственной (дорожной) метеорологии – это замеры необходимых параметров непосредственно на элементах автодороги или в непосредственной близости от нее; замеры дополнительных параметров, не используемых Росгидрометом для вычисления общих прогнозов – температуры покрытия дороги, температуры нижних слоев дорожной одежды и земляного полотна, концентрации противогололедных материалов на покрытии;прогнозирование не общих погодных условий, а состояния покрытия, фиксируя факторы (скользкость, влага, снег, снежно водяная шуга, накат), непосредственно влияющих на условия движения транспортных средств;оперативность получения данных о текущей погоде и расчетных показателей для принятия управленческих решений в реальном времени.
В настоящий момент Федеральное Дорожное Агентство обладает одно из самых больших специализированных метеорологических систем в Европе, к которой в настоящее время постоянно подключено 982 автоматические дорожные метеостанции (АДМС). Автоматизированная система метеорологического обеспечения (АСМО) постоянно развивается. Более половины Управлений федеральными автодорогами имеют в своем составе Центры Оперативного Управления Производством (ЦОУП). Ежегодно более 5000 сотрудников отрасли проходят обучение по использованию системы в практической работе.
А система метеорологического обеспечения состоит из автоматических дорожных станций, блоков передачи, обработки, хранения данных, рабочих мест сотрудников, систем отображения данных на мобильных устройствах. Автоматическая дорожная метеорологическая станция включает: метеорологические датчики температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, скорости и направления ветра, осадков, дальности видимости; температуры поверхности дорожной одежды, температуры нижних слоев дорожной одежды, состояния поверхности (определяющие наличие и вид отложений, наличие и количество противогололедных материалов);системы опроса датчиков и передачи накопленной информации на сервера АСМО; системы электропитания.Составной частью метеосистемы являются аналитическая и экспертная автоматизированные подсистемы.
Аналитическая подсистема позволяет на основе данных дорожных метео станций оценить состояние покрытия и условий проезда в текущий момент времени и выработать прогноз на следующие 1-4 часа. Совместное использование данных краткосрочных прогнозов состояния поверхности АСМО и данных метеорологических локаторов, прогнозов, полученных по выделенным каналам связи от подразделений Росгидромета позволяет аналитической подсистеме оценить развитие ситуации и на более длительный период (до 72 часов).Экспертная система дает возможность на основе полученных прогнозов, данных о наличии на покрытии распределенных ранее противогололедных материалах, информации о возможностях эксплуатационной организации (парке спецмашин, их местонахождении, расположении складов противогололедных материалов и имеющихся на них в наличии материалах) и действующей нормативной и регламентной документации получить рекомендации по адресам, технологиям, видам материалов и срокам проведения работ.
Внедрение информационных дорожных метеосистем позволяет прогнозировать сроки и адреса образования скользкости на проезжей части автодорог, определять наличие ранее распределенных противогололедных материалов с остаточной плавящей способностью, границы участков, на которых необходима обработка, время и нормы россыпи материалов. Положительными результатами такого внедрения являются совершенствование технологий зимнего содержания дорог, способствующее переходу на более современные материалы и четкое регулирование их расходов, усиление контроля качества и сроков проведения работ, использование объективной информации при разборе дорожно-транспортных происшествий, постоянный контроль состояния дорожной одежды, включая периоды оттаивания грунта земляного полотна и перегрева покрытия. Повышается эффективность информирования пользователей дорог об изменении условий движения, сложных погодных ситуациях (туманы, метели, снегопады, ливневые дожди) и возможных путях объезда посредством сайтов в сети Интернет и дорожных знаков и щитов со сменной информацией управляемых непосредственно аналитическими подсистемами дорожных метеосистем.
Эксплуатация в течение нескольких лет систем метеорологического обеспечения на ряде федеральных дорог («Россия», «Каспий», «Холмогоры», «Балтия», «Кола») показали их высокую эффективность. На основе данных метеосистем, аналитических и экспертных программ за счет прогнозирования «критических» ситуаций до их возникновения обеспечивается организация работы дорожных служб по методу «предупреждения события» (до возникновения гололеда) на четко определенных участках дорог, сокращается количество «дежурных ожиданий» дорожников.
По качеству прогнозов системы метеообеспечения отличаются такими показателями точности: по времени образования скользкости - 78–82 %, по адресам образования – 81–85 %. Абсолютная ошибка составляет 0,9 градуса Цельсия. Достигается снижение прямых затрат на зимнее содержание дорог за счет уменьшения расхода протигололедных и горюче-смазочных материалов на10–25 %, за счет более эффективного использования техники и рабочей силы – на 10–15 %. Общехозяйственный эффект за счет снижения количества ДТП и пострадавших в них, увеличения средней скорости движения и сокращения сроков доставки грузов оценивается в 15–20 млн рублей в год на 100 км дороги.
Практика показывает, что в дорожной отрасли с каждым годом увеличивается количество специалистов, верящих в возможности ведомственной метеорологии и понимающих ее необходимость. И как все новые технологии, дорожная метеорология постоянно требует уточнения, модернизации, совершенствования.
В числе направлений повышения эффективности работы современной дорожной метеорологии:
- создание термомоделей участков дорог с помощью метода термокартирования, что дает возможность запустить систему так называемых «виртуальных метеорологических постов», позволяющих прогнозировать состояние дорожного покрытия участков, находящихся между метеопостами и на консольных участках дорог, и имеющих отличающиеся дорожно-климатические параметры;
- использование в прогнозах данных непосредственных замеров величины солнечной радиации, повышающих точность прогнозов;
- совершенствование методов выработки управленческих решений;
- расширение способов информирования пользователей дорог об ухудшении условий проезда, включая самые современные с помощью мобильных устройств:
- подготовка системы для работы в режиме обмена метеорологической информацией с транспортными средствами:
- перспективным может оказаться создание Специализированного Дорожного Метеорологического Центра для оказания дорожникам оперативной помощи при быстро изменяющихся погодных условиях.
Отраслевая дорожная метеорология имеет будущее.
Лев Цинман, начальник отдела эксплуатации; начальник управления содержания автодорог Росавтодора в период с 1992 по 1997 гг.
Виктор Шалашов.