CN102852068A

CN102852068A - 一种高速公路智能破暗冰抗滑系统

Info

Publication number: CN102852068A
Application number: CN2012103566341A
Authority: CN
Inventors: 张祖涛; 吴健; 刘丽; 刘佳; 廖威; 黄亚; 别海明; 徐宏; 李校培; 郑义鹏; 晁志峰; 马祖军
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-01-02

Abstract

一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其组成是：在路面的磨耗层(1)和基础路基层(4)之间铺设有弹性层(2)，电热带层(3)；路面的磨耗层(1)嵌放有智能路面传感器(10)；路旁的太阳能储能装置依次由太阳能电池组件(5)、控制器(6)、蓄电池(7)、升压逆变器(8)相连构成；路旁的PLC控制器(9)同时与智能路面传感器(10)、升压逆变器(8)、电热带层(3)相连。该系统除冰效果好，不影响交通，且节能、环保。

Description

一种高速公路智能破暗冰抗滑系统

技术领域

本发明涉及一种破暗冰系统，尤其是涉及一种高速公路智能破暗冰抗滑系统。

背景技术

暗冰是一种看不见的冰层，在我国云贵川地区出现居多。常常埋伏于高速公路路面，带来了巨大的安全隐患。为了减少安全隐患，需要进行除冰。现有除冰技术主要有：化学融冰法、机械除冰法。

化学融冰是在结了冰的路面上撒融雪剂，利用融雪剂形成的电解质溶液凝固点低的特点，达到融冰效果。使用的融雪剂一般为氯盐类融冰物质，包括氯化钠、氯化钙、氯化镁等。但是，在容易过早结冰的路面撒融雪剂，通常会在一个融雪剂撒布一个循环作业刚结束时，又有新的暗冰形成，需要反复撒盐，不但消耗大量的人力，财力，而且撒盐后的盐水倘若流入绿化带中，也会造成绿化植物大面积死亡的现象，也污染严重污染地下水资源。

机械除冰法是利用机械力直接破冰，以振动轮式除冰机为例，启动装载机的振动滚筒的马达，带动偏心块的偏转，在离心力作用下，对于滚筒来说，沿圆周方向运动。对于路面冰层来说，同时受到竖直方向的振动作用力和水平方向的揉搓作用力，滚筒表面的凸块切碎并挤压冰层，致使冰层断裂与地面剥离，从而达到破冰目的。无论哪种机械破冰方式，都难以克服机械在进行除冰作业时对路面的损伤或机械自身的损伤，其维修费用不可估量；破冰时除冰机械在路面作业，还会导致交通拥堵、中断。另外，除冰机械受季节影响较强，使用频率低，经济效益较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，该系统除冰效果好，不影响交通，且节能、环保。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其组成是：

在路面的磨耗层和基础路基层之间铺设有弹性层，电热带层；路面的磨耗层嵌放有智能路面传感器；

路旁的太阳能储能装置依次由太阳能电池组件、控制器、蓄电池、升压逆变器相连构成；

路旁的PLC控制器同时与智能路面传感器、升压逆变器、电热带层相连。

本发明的工作过程和原理是：

将本发明的系统设置安装于高速公路易结暗冰且易出车祸的路段，由太阳能电池组件采集太阳能，通过控制器向蓄电池充电而将能量储存在蓄电池中；当智能路面传感器检测到路面温度小于冰点值且路面有凝冰时，PLC控制器控制升压逆变器将蓄电池的直流电能转换成220V或110V交流电送至电热带层，电热带层发热，通过弹性层和磨耗层传递到路面，对暗冰进行融化。由于下面更热，冰层下部融化更多，部分未融化的上部冰层悬空；当巡逻等车辆通过时，车辆碾压带弹性层的路面、路面会发生微小形变，将悬空的上部冰层挤破、压碎，实现辅助破冰。从而有效降低安全隐患、通过公路交通的安全性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、由太阳能电池将太阳能转化为电能，并在路面有冰时，自动将电能通过路面下的电热带层转化为热能对暗冰主动进行融化；再通过车辆通过带弹性层的路面对冰层的挤破、压碎作用实现除冰。在除冰过程中无需另外输入能量，也不用使用化学物质，既节能又环保。

二、除冰时，既对冰进行主动地加热融化、又进行机械的挤破、压碎；除冰效果好。试验证明，本发明能除去10mm厚的暗冰。

三、除冰时，路面无机械或零部件在路面作业，不会影响交通，也不会损害路面。

四、在无冰或少冰季节，太阳能电池收集的能量可通过蓄电池送至电网，为附近村庄供电以及夜间路灯、广告牌的照明。

上述的磨耗层纵向呈上凸下凹的弧形结构，上凸处的曲率半径为50-80m，下凹处的曲率半径为100-140m，最低点与基准面之间的高度差为8-12cm，最高点与基准面之间的高度差为4-6cm。

这样，车辆通过破冰路面时，能对路面暗冰产生更强的挤破、压碎作用，破冰效果更好。

上述的控制器还与柴油发电机的输出端相连。

这样，在太阳光照不足时，可通过柴油发电机补充供电以保证除冰的效果和交通的安全。

上述的弹性层由粘结材料、填料、以及弹性颗粒混合铺设而成；其中弹性颗粒由废旧轮胎在常温下粉碎磨制而成，粒径为0.1-3mm，表观密度为1.138g/cm³，弹性层厚度为0.5-1.0cm。

这样，既能保证路面具有良好的弹性，对冰层具有很好的挤破、压碎作用，同时，解决了废旧轮胎的利用问题，避免了传统的掩埋或焚烧处理方式对环境污染。

上述的太阳能电池组件设置于安装柱的顶部，安装柱的下部固定于地面，安装柱的中上部设置广告牌。

这样，在进行除冰、发电的同时还可进行广告宣传，产生其他的社会、经济效益。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的电路原理示意图。

图2是本发明实施例路面部分的剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式是，一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其组成是：

在路面的磨耗层1和基础路基层4之间铺设有弹性层2，电热带层3；路面的磨耗层1嵌放有智能路面传感器10；

路旁的太阳能储能装置依次由太阳能电池组件5、控制器6、蓄电池7、升压逆变器8相连构成；

路旁的PLC控制器9同时与智能路面传感器10、升压逆变器8、电热带层3相连。

图2示出，本例的磨耗层1纵向呈上凸下凹的弧形结构，上凸处的曲率半径(r)为50-80m，下凹处的曲率半径(R)为100-140m，最低点与基准面H之间的高度差为8-12cm，最高点与基准面H之间的高度差为4-6cm。

本专利中，磨耗层的基准面H是指上凸弧线与下凹弧线交点所在的平面。

图1示出，本例的控制器还与柴油发电机11的发电输出端相连。

本例的弹性层2由粘结材料、填料、以及弹性颗粒混合铺设而成；其中弹性颗粒由废旧轮胎在常温下粉碎磨制而成，粒径为0.1-3mm，表观密度为1.138g/cm³，弹性层厚度为0.5-1.0cm。

本例的太阳能电池组件5设置于安装柱的顶部，安装柱的下部固定于地面，安装柱的中上部设置广告牌。

为验证本发明的除冰效果，进行了以下实验。

测试实验：

一、破裂实验：

现有的高速公路的平均荷载为0.7MPa，故在0.7MPa荷载下，进行本发明的路面的暗冰破裂实验，结果如表1：

暗冰破裂实验数据：(0.7MPa荷载下)

冰层厚度(mm)	-1℃	-5℃	-10℃
				2	冰层破裂	冰层破裂	裂缝较多
5	裂缝较多	轻微破裂	轻微破裂
				10	未破裂	未破裂	未破裂

二、融冰实验：

对本发明的的路面进行融冰实验，结果如表2：

表2冰层融化数据实验

可见，本发明的系统在2小时内可以融化5mm厚的暗冰，而在平均的路面载荷(0.7MPa)下，可单独使5mm厚的暗冰破裂。

本发明的智能路面传感器可采用各种现有的智能路面传感器，如可以采用德国出产的品牌为Lufft的、型号为IRS31、IRS21的智能路面传感器。

Claims

1.一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其组成是：

在路面的磨耗层(1)和基础路基层(4)之间铺设有弹性层(2)、电热带层(3)；路面的磨耗层(1)嵌放有智能路面传感器(10)；

路旁的太阳能储能装置依次由太阳能电池组件(5)、控制器(6)、蓄电池(7)、升压逆变器(8)相连构成；

路旁的PLC控制器(9)同时与智能路面传感器(10)、升压逆变器(8)、电热带层(3)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其特征在于：所述的磨耗层(1)纵向呈上凸下凹的弧形结构，上凸处的曲率半径(r)为50-80m，下凹处的曲率半径(R)为100-140m，最低点与基准面(H)之间的高度差为8-12cm，最高点与基准面(H)之间的高度差为4-6cm。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其特征在于：所述的控制器(6)还与柴油发电机(11)的发电输出端相连。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其特征在于：所述的弹性层(2)由粘结材料、填料、以及弹性颗粒混合铺设而成，其中弹性颗粒由废旧轮胎在常温下粉碎磨制而成，粒径为0.1-3mm，表观密度为1.138g/cm³，弹性层厚度为0.5-1.0cm。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路智能破暗冰抗滑系统，其特征在于：所述的太阳能电池组件(5)设置于安装柱的顶部，安装柱的下部固定于地面，安装柱的中上部设置广告牌。