Estación meteorológica vial para el control de la seguridad en las carreteras.

Estación meteorológica de carretera JW-TWS2(HY11) Es un sistema fijo de monitoreo ambiental para carreteras, diseñado para autopistas, autovías, puentes, túneles, carreteras de montaña y otras infraestructuras de tráfico.

Recopila continuamente datos locales sobre el clima, la visibilidad y el estado de la superficie de la carretera para ayudar a las autoridades viales a identificar condiciones que puedan aumentar el riesgo de:

• Hielo en las carreteras
• Pavimento mojado o cubierto de agua
• acumulación de nieve
• Baja visibilidad
• fuertes vientos cruzados
• Lluvias intensas
• Niebla y bruma
• Condiciones de congelación
• Cambios rápidos en la temperatura del pavimento

El sistema puede combinar sensores atmosféricos, sensores de superficie de la carretera sin contacto, sensores de visibilidad, monitorización de precipitaciones, cámaras, un registrador de datos instalado junto a la carretera y equipos de comunicación remota.

Los datos pueden transmitirse a un centro de gestión de tráfico, una plataforma de mantenimiento de carreteras, un panel de control en la nube o un sistema de información meteorológica vial de terceros para su visualización en tiempo real, análisis histórico, gestión de alarmas y respuesta de mantenimiento.

¿Qué es una estación meteorológica de carretera?

Una estación meteorológica vial es un sistema de monitoreo instalado al borde de la carretera que mide las condiciones atmosféricas y del pavimento que afectan la seguridad del tráfico.

Una estación meteorológica general describe principalmente la atmósfera circundante. Una estación meteorológica vial, además, se centra en las condiciones que experimentan los vehículos y la superficie de la carretera.

Las medidas típicas incluyen:

• Temperatura del aire
• Humedad relativa
• Punto de rocío
• Velocidad del viento
• Dirección del viento
• Lluvia
• Tipo de precipitación
• Visibilidad
• Temperatura de la superficie de la carretera
• Estado de la superficie de la carretera
• Espesor de la película de agua
• Profundidad de la nieve
• Imágenes de la cámara

Esta combinación ayuda a los operadores a comprender si es probable que una carretera permanezca seca, se moje, se congele, acumule nieve o experimente una visibilidad reducida.

Por qué es importante el monitoreo meteorológico de las carreteras.

Las condiciones meteorológicas pueden cambiar rápidamente a lo largo de una carretera.

Un pronóstico meteorológico regional puede no representar las condiciones en:

• Una plataforma de puente
• Un paso de montaña
• Un tramo de carretera sombreado
• Una entrada de túnel
• Una salida de túnel
• Un valle fluvial
• Una carretera costera
• Una sección de gran altitud
• Una zona baja propensa a la niebla
• Un lugar histórico para hacer glaseado

El sistema de monitoreo local proporciona información directamente del tramo de carretera afectado.

Los datos pueden respaldar:

• Mantenimiento de carreteras en invierno
• Decisiones sobre el deshielo
• Planificación de la remoción de nieve
• Ajuste del límite de velocidad
• Señales de mensaje variable
• Decisiones sobre el cierre de carreteras
• advertencias para el conductor
• Avisos de viento cruzado en puentes
• Programación de inspecciones
• Evaluación posterior a la tormenta

Parámetros técnicos

Estación meteorológica de carretera frente a estación meteorológica general

Parámetros que se pueden monitorear

La configuración final deberá seleccionarse en función del tipo de carretera, el clima y los objetivos de riesgo del proyecto.

Temperatura del aire

La temperatura del aire proporciona la condición de fondo para:

• Evaluación del riesgo de congelación
• Análisis de nieve y aguanieve
• Condiciones de helada
• Compensación por equipo
• Planificación del mantenimiento invernal

La temperatura del aire por sí sola no permite confirmar si la superficie de la carretera está congelada.

Humedad relativa

La humedad ayuda a evaluar:

• Condensación
• Formación de niebla
• Riesgo de heladas
• Condiciones de humedad superficial
• Humedad atmosférica antes de la congelación

Punto de rocío

El punto de rocío puede ayudar a determinar cuándo es más probable que se produzca condensación o escarcha en la superficie.

Cuando la temperatura de la superficie de la carretera se aproxima o desciende por debajo del punto de rocío, la humedad puede condensarse o congelarse, dependiendo de las condiciones térmicas.

Velocidad y dirección del viento

La monitorización del viento permite:

• Avisos de viento cruzado en puentes
• Evaluación de riesgos de vehículos de gran tamaño
• Análisis de la acumulación de nieve
• interpretación del movimiento de la niebla
• Exposición a la precipitación
• Planificación de respuesta ante tormentas

En el caso de puentes y carreteras de montaña expuestas, las ráfagas de viento pueden ser más importantes desde el punto de vista operativo que la velocidad media del viento.

Lluvias y precipitaciones

Los sensores de lluvia o precipitación pueden admitir:

• Detección de eventos de lluvia
• monitoreo de la intensidad de las precipitaciones
• Alerta de fuertes lluvias
• evaluación de la transición lluvia-nieve
• Análisis del riesgo de lluvia helada
• Evaluación de drenaje e inundaciones
• Programación del mantenimiento

Visibilidad

La visibilidad puede verse reducida por:

• Niebla
• Bruma
• Lluvia Pesada
• Nieve
• Nieve arrastrada por el viento
• Polvo
• Fumar
• Rocío del tráfico

Un sensor de visibilidad puede proporcionar datos objetivos de distancia para los sistemas de control de velocidad y de advertencia.

Temperatura de la superficie de la carretera

La temperatura de la superficie de la carretera es uno de los parámetros más importantes para el control de las carreteras en invierno.

Puede diferir significativamente de la temperatura del aire debido a:

• Calefacción solar
• Enfriamiento radiativo nocturno
• Exposición de la plataforma del puente
• Material de superficie
• Tráfico
• Sombra
• Viento
• Calor almacenado en el suelo

Por lo tanto, la temperatura de la superficie de la carretera debe medirse directamente o mediante un sensor de pavimento sin contacto adecuado.

Estado de la superficie de la carretera

Un sensor de superficie de carretera puede identificar o estimar condiciones tales como:

• pavimento seco
• Pavimento húmedo
• Pavimento mojado
• agua estancada
• Nieve
• Hielo
• Fango
• Condiciones de la superficie relacionadas con las heladas

Para un monitoreo de pavimentos dedicado sin contacto, consulte la Sensor de estado de la superficie de la carretera para la seguridad vial.

Espesor de la película de agua

Los datos sobre la película de agua pueden ayudar a distinguir la humedad superficial ligera del agua estancada a mayor profundidad.

Esto puede brindar soporte a:

• Evaluación del riesgo de aquaplaning
• Evaluación del drenaje
• Análisis de las heladas invernales
• respuesta ante eventos de lluvia

Profundidad de la nieve

El monitoreo de la profundidad de la nieve puede ayudar a:

• Planificación de la remoción de nieve
• Decisiones sobre el cierre de carriles
• Gestión de carreteras de montaña
• Informes de carreteras invernales
• Verificación de mantenimiento

Vigilancia mediante cámaras

Una cámara puede proporcionar confirmación visual de:

• cubierta de nieve
• Niebla
• Lluvia
• Condiciones del tráfico
• bloqueo de carretera
• Actividad de mantenimiento
• Inundación
• Contaminación superficial

Los datos de la cámara deben complementar las mediciones del sensor, no reemplazarlas.

Cómo se evalúa el riesgo de formación de hielo en las carreteras

La formación de hielo en las carreteras no debe juzgarse únicamente en función de la temperatura del aire.

Una evaluación más fiable puede combinar:

• Temperatura de la superficie de la carretera
• Temperatura del aire
• Humedad relativa
• Punto de rocío
• Precipitación
• Humedad de la superficie de la carretera
• Espesor de la película de agua
• Estado de la superficie de la carretera
• Viento
• Tendencia histórica de enfriamiento

Por ejemplo, una carretera puede mantenerse por encima del punto de congelación incluso cuando la temperatura del aire desciende brevemente por debajo de 0 °C. Por el contrario, la superficie de un puente puede enfriarse por debajo del punto de congelación mientras que las carreteras cercanas a nivel del suelo permanecen descongeladas.

La plataforma de monitorización puede combinar varias variables para generar un nivel de riesgo, pero la lógica de la alarma final debe ajustarse a los criterios de ingeniería de la autoridad vial.

Arquitectura del sistema

La arquitectura típica de un sistema de información meteorológica vial es:

Sensores meteorológicos y de pavimento → Registrador de datos en carretera o RTU → Red 4G / Ethernet / LoRaWAN / Fibra óptica → Centro de gestión de tráfico o plataforma en la nube → Panel de control, alarma, VMS y respuesta de mantenimiento

Capa de monitoreo de campo

La capa de campo puede incluir:

• Estación meteorológica automática
• Sensor de estado de la superficie de la carretera
• Sensor de visibilidad
• Sensor de precipitación
• Sensor de profundidad de nieve
• Cámara
• Sensor de nivel de agua
• Recinto al borde de la carretera
• sistema de energía solar

Capa de adquisición de datos

El controlador de carretera puede recopilar datos a través de:

• RS485 Modbus RTU
• Entradas analógicas
• Entradas de pulsos
• Entradas digitales
• Ethernet
• Interfaces de cámara

Capa de comunicación

Los métodos de comunicación disponibles pueden incluir:

• 4G LTE
• Ethernet
• Red de fibra óptica
• LoRaWAN
• NB-IoT
• Red privada de comunicación de tráfico
• Comunicación por satélite para determinadas carreteras remotas.

Capa de plataforma

La plataforma de monitorización puede proporcionar:

• Datos meteorológicos de las carreteras en tiempo real
• Visualización del mapa de tramos de carretera
• Curvas de tendencia históricas
• Avisos sobre hielo y nieve
• Alarmas de visibilidad
• alarmas de viento cruzado
• alarmas de lluvia
• Alarmas por fallos en los sensores
• Alarmas por pérdida de comunicación
• Imágenes de la cámara
• Registros de mantenimiento
• Exportación de datos
• Integración de API
• Integración de signo de mensaje variable

Aplicaciones típicas

Autopistas y carreteras

Las estaciones meteorológicas viales pueden instalarse en tramos de alto riesgo para brindar apoyo a:

• Operaciones de invierno
• Gestión del tráfico
• Despacho de mantenimiento
• Decisiones sobre límites de velocidad
• Prevención de incidentes
• Sistemas de información del conductor

Monitoreo meteorológico de puentes

Los tableros de los puentes pueden enfriarse de forma diferente a los tramos de carretera que se apoyan en el suelo.

La supervisión de puentes puede incluir:

• Temperatura de la superficie de la carretera
• Temperatura del aire
• Humedad
• Velocidad del viento
• Dirección del viento
• Precipitación
• Estado de la superficie
• Cámara

Los fuertes vientos cruzados y el rápido enfriamiento de la calzada del puente son razones comunes para priorizar los puntos de control del puente.

Entradas y salidas de túneles

Los portales de túneles pueden experimentar cambios rápidos en:

• Visibilidad
• Temperatura del pavimento
• Humedad
• Viento
• Niebla
• Nieve
• Hielo

Los sensores deben colocarse de manera que la sección monitorizada represente el riesgo real del portal, en lugar de las condiciones que se encuentran en el interior del túnel.

Carreteras de montaña

Las carreteras de montaña pueden enfrentarse a:

• Cambios bruscos de temperatura
• Niebla
• Nieve
• Formación de hielo
• Viento fuerte
• Avalanchas
• Deslizamientos de tierra
• Comunicación limitada
• Tiempos de respuesta de emergencia prolongados

El equipamiento recomendado puede incluir sensores de pavimento, sensores de visibilidad, sensores de profundidad de nieve y cámaras.

Pasos de alta montaña

Las carreteras de gran altitud a menudo requieren:

• Equipos de baja temperatura
• Diseño de energía solar para el invierno
• Monitoreo de nieve y hielo
• Monitoreo del viento
• Protección anticondensación
• Comunicación remota fiable
• Montaje reforzado

Carreteras costeras

Las carreteras costeras pueden enfrentarse a:

• Viento fuerte
• Niebla salina
• Lluvia Pesada
• Niebla
• Corrosión
• marejada ciclónica
• Visibilidad reducida

Deben seleccionarse sistemas de montaje, conectores y carcasas resistentes a la corrosión.

Carreteras elevadas urbanas

Las carreteras elevadas pueden requerir la supervisión de:

• Viento de costado
• Temperatura superficial
• Lluvia
• Visibilidad
• Rociador relacionado con el tráfico
• Glaseado local
• ruido ambiental

Tramos de carretera propensos a la niebla

Se deben instalar sensores de visibilidad en lugares con antecedentes de:

• Niebla densa
• Niebla del valle
• Niebla costera
• Fumar
• Bruma
• Nieve arrastrada por el viento

Selección del punto de monitoreo

Los puntos de monitoreo deben seleccionarse en función del riesgo, no solo por su espaciamiento uniforme.

Las ubicaciones prioritarias incluyen:

• Puntos de congelación históricos
• Puentes
• Entradas y salidas de túneles
• puertos de montaña
• Secciones sombreadas
• valles fluviales
• Zonas propensas a la niebla
• Secciones con fuertes vientos
• Cambios bruscos de elevación
• Tramos de carretera propensos a inundaciones
• Lugares de acumulación de nieve
• puntos negros de accidentes

Una carretera larga puede requerir varias estaciones de servicio, ya que las condiciones meteorológicas y del pavimento pueden variar significativamente entre los distintos tramos.

Recomendaciones de instalación

Seleccione un tramo de carretera representativo

Instale sensores donde las condiciones representen el riesgo objetivo.

Evite los lugares donde el calor local, la sombra o el drenaje produzcan datos que no estén relacionados con el tramo de carretera monitorizado.

Evite la obstrucción del viento.

Los sensores de viento deben colocarse lejos de:

• Letreros
• postes de iluminación
• Edificios
• barreras acústicas
• Árboles
• Estructuras de puentes
• mástiles para cámaras

que pueden provocar turbulencias o zonas de sombra de viento.

Instale correctamente el sensor de carretera.

Para un sensor de superficie vial sin contacto:

• Mantenga la altura de montaje especificada;
• Apunte a una superficie de carril representativa;
• Evite las marcas viales siempre que sea posible;
• Evite las zonas frecuentemente cubiertas por vehículos estacionados;
• Mantenga despejada la trayectoria óptica;
• Evita que el soporte se mueva.

Coloque el sensor de visibilidad con cuidado.

Evitar:

• Resplandor directo del amanecer o del atardecer
• Deslumbramiento de los faros
• columnas de escape
• chorro de agua
• Obstrucción permanente del tráfico
• Superficies reflectantes cercanas

Proteja el campo de visión de la cámara.

La cámara debería mostrar claramente:

• Los carriles vigilados
• arcén de la carretera
• Condición de la superficie
• Condiciones de visibilidad relevantes

Evite la iluminación de fondo intensa y las obstrucciones estructurales.

Proteja el armario de carretera

El paquete debe incluir:

• Prensaestopas impermeables
• Protección contra sobretensiones
• Toma de tierra
• protección contra rayos
• Ventilación o control térmico
• Protección de la batería
• Cerraduras de seguridad
• Diseño antivandálico donde sea necesario

Evaluar la energía solar

El dimensionamiento del sistema solar debe tener en cuenta lo siguiente:

• Consumo de energía del sensor
• Potencia de la cámara
• Frecuencia de transmisión
• Uso del calentador
• Luz solar invernal
• Días nublados consecutivos
• envejecimiento de la batería
• Rendimiento de la batería a bajas temperaturas
• Nieve cubriendo el panel

Opciones de comunicación

4G LTE

Adecuado para estaciones dispersas en carreteras donde haya cobertura celular.

Ethernet o fibra

Adecuado para autopistas con infraestructura de comunicación para el transporte inteligente ya existente.

LoRaWAN

Resulta adecuado cuando se despliegan varios sensores dentro del área de cobertura de la puerta de enlace y el volumen de datos es relativamente bajo.

Alarma y respuesta

Las posibles alarmas incluyen:

• La temperatura de la superficie de la carretera se acerca al punto de congelación.
• Se detectó hielo o nieve.
• Pavimento mojado en condiciones de congelación
• Se superó el umbral de la película de agua
• Visibilidad por debajo del umbral
• Viento fuerte o viento lateral
• Lluvias intensas
• Se superó el umbral de profundidad de la nieve.
• Fallo de comunicación
• Fallo del sensor
• Batería baja
• Intrusión en el gabinete

Los umbrales de alarma deben configurarse de acuerdo con:

• Clima local
• Geometría de la carretera
• Diseño de puentes
• Tipo de vehículo
• Límite de velocidad
• Acontecimientos históricos
• Capacidad de mantenimiento
• Procedimientos de la autoridad vial

Estación meteorológica vial frente a sensor vial independiente

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