CN103669162A - 用于路面除冰雪的电阻网设施及其铺设供电方法 - Google Patents

Abstract

一种用于路面除冰雪的电阻网设施及其铺设供电方法，所述电阻网设施是在路面的面层和面承层间，或是混凝土面层内铺设电阻网，所述电阻网为带状电阻丝与柱状金属定距杆正交焊结，沿电阻丝方向的两端头正交焊结有铜线构成；所述铺设供电方法是电阻网中电阻丝方向沿路面车辆运动方向分三段或三的倍数段铺设，供电用隔离变压器，输出三相中点浮空，并分别在三段铜质条状体端头连接有隔离变压器中的第一输出端U，第二输出端V和第三输出端W。本发明除雪化冰均匀，效率高，稳定性好，而且用电安全，铺设简单，适合大面积铺设和机械化作业。

Description

用于路面除冰雪的电阻网设施及其铺设供电方法

技术领域

本发明涉及一种路面融雪化冰的加热结构及其铺设方法，尤其是一种采用电阻网对路面进行融雪化冰的电阻网结构及其铺设供电方法。

背景技术

现有除冰雪的设备主要有铲雪车、除冰车和融冰车，通过路面作业进行铲雪、除冰和融冰，除冰雪的工作量大，效率低；

现有除冰雪的方法主要有化学融冰雪法和加热融冰雪法。

化学融冰雪法主要是在下雪前后向路面撒融雪剂，其主要成分是氯盐，融冰雪速度快，但对桥梁、道路、车辆和钢结构等腐蚀严重，影响其使用寿命。

加热融冰雪法主要采用地热能、城市供水余热，生活废水、燃气加热、太阳能等融雪，技术难度大，建设维护成本较高，但节能环保。此外还有通过改变路面材料凝固点方法、微波或红外线加热法、电加热法和发热电缆法。

通过改变路面材料凝固点方法主要是将防冻结材料混入到沥青或混凝土中，使其路面形成具有一定融化降雪、防止路面水膜结冰的作用，此方法有化学法和物理法，化学法是在路面铺装材料中掺加抗冻消融化学材料，通过毛细作用化学材料缓释溶出，达到路面冰点下降和冻结体破坏的目的，缺点是有效期短，环境压力大；物理法是通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性材料以改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，通过路面在外荷载作用下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化。

微波或红外线加热法只适合于小范围的除冰且成本较高。

电加热法是利用电能通过电缆或者导电路面材料加热路面，主要有导电沥青混凝土法和发热电缆法。导电沥青混凝土法的混凝土电阻率不容易控制和做的很小，如果铺设厚度小，只有上下供电才能保证供电安全，而且金属网电极的铺设对平整度要求较高，施工难度较大。

发热电缆法是先铺设钢筋网，再将发热电缆固定在钢筋网上且需要保证发热电缆的绝缘完整才能保证加热有效性和用电安全，且安装复杂不宜大规模机械铺装路面。

能够获得的现有技术，如公布号为101806028A公开了一种“层布式钢纤维导电沥青混凝土”发明专利，该专利将钢纤维撒布在下承层和沥青混凝土面层之间，利用钢纤维和导电乳化沥青的导电性使路面发热，在实际施工中钢纤维不容易撒布均匀，导致电阻不均匀而发热不均匀，也很难控制路面的发热功率。

再如公开号为101235621A公开了一种“水泥混凝土桥面融雪化冰的电热发”发明专利，该专利用硅胶外皮碳纤维加热线，由钢筋网架设，在实际施工中铺设复杂，对绝缘要求高，不易保证用电安全，且不宜大规模机械铺装路面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用电安全、成本低廉、实施方便的用于路面除冰雪的电阻网设施及其铺设供电方法。

 本发明上述问题是通过以下技术方案实现的。

一种用于路面除冰雪的电阻网设施，包括路面层及其面承层，电阻网；其特征在于：所述电阻网是由柱状金属定距杆与电阻丝网状结构连接，并在电阻丝的两端头连接有铜质条状体构成；所述路面层及其面承层之间按照三段及三段的倍数段铺设，并分别在三段铜质条状体端头连接有隔离变压器中的第一输出端，第二输出端和第三输出端，输出电压小于电阻网单段长度L（m）与长度电压系数K=36（v/m）的乘积。

在上述技术方案的基础上，进一步地，所述路面层是沥青路面层或者是混凝土路面层；所述柱状金属定距杆的金属是铜、铝和铁中的一种；所述电阻丝是铁铬铝合金材质或是镍铬合金材质；所述网状结构是带状电阻丝与柱状金属定距杆按正交方式焊结而成，其电阻丝间距为3~10cm，金属定距杆间距为 4~100cm，电阻丝的两个端头，正交方向分别压焊有铜线。

一种实施上述的用于路面除冰雪的电阻网设施的铺设供电方法，包括沥青路面和混凝土路面及其铺设方法和供电方法，其特征在于：

所述沥青路面电阻网的铺设方法是在面承层铺完后，铺设电阻网，并在每段电阻网的两端与地面固定，再将电阻网端头连接的铜质条状体与供电导线连接，然后撒粘层油，铺面层；或是

所述混凝土路面电阻网的铺设方法是在混凝土浇入模板內，将接好供电导线的电阻网一端振动压入混凝土內并固定，然后由振动压网机将电阻网边铺边压入混凝土中3~10cm；

所述铺设方法是电阻网中电阻丝方向沿路面车辆运动方向分段铺设，铺设分为三段铺设，或是三的倍数段铺设；

所述供电方法是采用隔离变压器，隔离变压器的输入接电网，由电网的三相电分别接入三相电第一接入端，三相电第二接入端和三相电第三接入端；隔离变压器输出三相中点浮空，隔离变压器第一输出端与第一段电阻网前端连接，隔离变压器第二输出端与第一段电阻网后端和第二段电阻网前端连接，隔离变压器第三输出端与第二段电阻网后端和第三段电阻网前端连接，第三段电阻网的后端与隔离变压器第一输出端连接，三段以上的电阻网四的前端与隔离变压器第一输出端连接，隔离变压器第二输出端与电阻网四后端和电阻网五前端连接，以此递推，隔离变压器输出电压小于电阻网单段长度L（m）与长度电压系数K=36（v/m）的乘积。

实现本发明上述提供的一种用于路面除冰雪的电阻网设施及其铺设供电方法，与现有技术相比，其优点与积极效果在于：由于本发明在整个路面面承层下铺设有电阻网，保证了路面除雪化冰的均匀性；由于本发明在下雪的过程中和下雪后供电，并通过电阻网对路面进行加热，融雪效率高；由于本发明在铺设路面时，将电阻网铺入路面层和面承层之间，避免了日常的维护，而且电阻网不需架设钢筋网固定，不需绝缘即可保障用电安全；本发明电阻网单位面积电阻值容易控制，发热功率一致性好且发热功率稳定，不受沥青混凝土压实力的影响，也不会有因路面老化而引起单位面积发热功率下降的情况；本发明方法施工铺设简单可靠，适合大面积铺设和机械化作业，即使在机械铺设路面时压断部分电阻网，并不影响使用效果和用电安全。

附图说明

图1是本发明电阻网设施及其铺设供电方法结构图。

图2是本发明的电阻网结构图。

图中： 1：三相电第一接入端；2：三相电第二接入端；3：三相电第三接入端；4：隔离变压器第一输出端；5：隔离变压器第二输出端；6：隔离变压器第三输出端；7：第一段电阻网；8：第二段电阻网；9：第三段电阻网；10：隔离变压器；11：电阻网端低阻导线；12：电阻丝；13：金属定距杆；14：电力控制开关。

具体实施方式

实施本发明所提出的技术方案，是通过合理设计电阻网结构、铺设方法和供电方式，达到施工简单，发热均匀，用电安全的目的。具体实施方式如下：

一种用于路面除冰雪的电阻网设施，其所述电阻网是在公路面层与面承层之间或混凝土面层内铺设电阻网，所述电阻网是带状电阻丝12与柱状金属定距杆13按正交方式焊结而成，其电阻丝12间距为3~10cm，金属定距杆13间距为4~100cm，电阻丝12的两端头正交方向压焊铜线或铜条构成。

铺设方式是电阻网中电阻丝12方向沿路面车辆运行或跑道飞机运动方向分段铺设，根据铺设长度分三段或三的倍数段；铺设方法分为沥青路面和混凝土路面，沥青路面一般铺在面承层和面层之间，在面承层铺完后，铺电阻网，并在电阻网每段的两端用钢钉与地面固定，并将电阻网端头压焊的铜线或铜条与供电导线连接，将供电导线良好绝缘并穿管，然后撒粘层油，铺面层；

混凝土路面是将混凝土浇入模板內，将接好引线的电阻网一端振动压入混凝土內并固定，然后用专用振动压网机边铺边压入混凝土内3~10cm深或分两层铺设，将电阻网铺设在两层之间；

供电采用隔离变压器，隔离变压器的输入接电网；隔离变压器输出电压与电阻网单段长度相关，输出电压小于电阻网单段长度L（单位：m）与长度电压系数K=36（单位：v/m）的乘积；隔离变压器输出三相的中点浮空，不可接地，只引出三根线分别为隔离变压器第一输出端4、隔离变压器第二输出端5、隔离变压器第三输出端6；与三段电阻网，即第一段电阻网7、第二段电阻网8、第三段电阻网9的连接方法是：隔离变压器第一输出端4与第一段电阻网7前端连接，隔离变压器第二输出端5与第一段电阻网7后端和第二段电阻网8前端连接，隔离变压器第三输出端6与第二段电阻网8后端和第三段电阻网9前端连接，第三段电阻网9的后端与隔离变压器第一输出端4连接。如果多于三段，隔离变压器第一输出端4与第三段电阻网的后端和第四段电阻网前端连接，隔离变压器第二输出端5与第四段电阻网的后端和第五段电阻网的前端连接，以此递推。

下面结合技术方案和附图说明本发明的具体实施方式。

在图2电阻网结构图中，11为电阻网端低阻导线，设置于电阻网的两个端头，一般为铜线或铜条，截面积应满足电阻网电流要求即可。

在图2电阻网结构图中，12为电阻丝，电阻丝可选用铁铬铝合金或者是镍铬合金电热扁带材质。

在图2的电阻网结构图中，13为金属定距杆，可选用12#铁丝或者是其它型号的铁丝或钢丝作为定距杆，每隔20cm一个，与电热扁带成正交点焊或压焊在一起即可。

以一段宽为1m，长为30m的电阻网为例，电热扁带方向长为30m，其定距杆的长度为1m，若以每平方200W的热负荷计，电热扁带的间隔为50mm，需设置20根电热扁带，供电电压为300V计算，选用厚为0.1mm，宽为2mm的电热扁带可满足要求；在电热扁带方向加300V电压，每米10V电压，由于步距电压小于安全电压36V，又在定距杆方向为等电位，所以电阻网本身无需绝缘即可保证用电安全。

在图2电阻网结构图中，13为金属定距杆，金属定距杆13与电热扁带成正交点焊或压焊在一起，不仅是定距作用还起到均流作用，例如，当施工机械或铺路材料压断两个定距杆间的某条电热扁带时，金属定距杆之间的电热扁带上的电流会通过金属定距杆重新分配，所以即使在机械铺设路面时压断部分电阻网，并不影响使用效果和用电安全。

图1是本发明铺设供电方法结构图，图中7，8，9为三段电阻网，铺设方式为电阻网中电阻丝12的方向是沿路面车辆运行方向或是跑道飞机运动方向分段铺设，铺设方法分为沥青路面和混凝土路面，沥青路面一般在面承层和面层之间铺设，在面承层铺完后，铺电阻网，并在电阻网每段的两端与地面用钢钉固定。以一段为30m的电阻网为例，三段一共为90m长，先将电阻网的前端固定，然后沿道路方向展开电阻网，由于在金属定位杆13方向刚性较高，比较平整，而电阻丝12方向（沿道路方向）采用了电热扁带，所以比较柔软，便于卷曲或铺平整，电阻网全部展开后，将其稍加拉直，固定电阻网的后端；其它两段铺设方法与第一段相同。隔离变压器第一输出端4与电阻网的第一段电阻网7的前端连接，隔离变压器第二输出端5与第一段电阻网7的后端和第二段电阻网8的前端连接，隔离变压器第三输出端6与第二段电阻网8的后端和第三段电阻网9的前端连接，隔离变压器第一输出端4与第三段电阻网9的后端连接，这样的接法和结构保证了在电阻网上所有方向上的步距电压均远小于安全电压。隔离变压器第一输出端4，隔离变压器第二输出端5，隔离变压器第三输出端6及其与电阻网连接的供电导线之间为300V电压，所以供电导线之间必须良好绝缘并穿管铺设在路边防止施工机械压破绝缘。然后铺洒粘层油，摊铺机和运沥青的车辆可以压在电阻网上摊铺面层沥青，因为不存在绝缘和部分压断电阻网影响用电安全和正常使用的问题，所以便于大面积铺设和机械化施工作业。

混凝土路面若能分层浇筑，可在浇面层之前将电阻网铺设并接好供电导线。

混凝土路面若不分层一次浇筑，可在混凝土振捣摊平后，初凝前，用电阻网振动铺摊机进行铺设，电阻网振动铺摊机将通过压住定距杆并振动，使电阻网沉入混凝土中到一定的深度，然后表面进行抹面处理。

图1中10为隔离变压器，其次边接成星形接法，中性点浮空，以保证电阻网与路面不形成危险的步距电压，确保用电安全。隔离变压器的输出与电阻网之间有电力控制开关，如图1中14，可根据路面下雪和结冰情况进行人工或自动分合控制，从而达到融雪化冰的目的。

在山区桥面或背阴面的冰雪不容易融化，且有长坡，极易发生车辆失控，为延长化冰雪路面的长度，本发明的电阻网可按车辙宽度进行灵活铺设，在不增加施工难度和供电功率的情况下可铺设更长的距离，而现有技术中其它方法很难做到这一点。

Claims (6)

1.一种用于路面除冰雪的电阻网设施，包括路面层及其面承层，电阻网；其特征在于：所述电阻网是由柱状金属定距杆（13）与电阻丝（12）网状结构连接，并在电阻丝（12）的两端头连接有铜质条状体（11）构成；所述路面层及其面承层之间按照三段及三段的倍数段铺设，并分别在三段铜质条状体（11）端头连接有隔离变压器中的第一输出端（4），第二输出端（5）和第三输出端（6），输出电压小于电阻网单段长度L（m）与长度电压系数K=36（v/m）的乘积。

2.如权利要求1所述的用于路面除冰雪的电阻网设施，其特征在于：所述路面层是沥青路面层或者是混凝土路面层。

3.如权利要求1所述的用于路面除冰雪的电阻网设施，其特征在于：所述柱状金属定距杆的金属是铜、铝和铁中的一种。

4.如权利要求1所述的用于路面除冰雪的电阻网设施，其特征在于：所述电阻丝（12）是铁铬铝合金材质或是镍铬合金材质。

5.如权利要求1所述的用于路面除冰雪的电阻网设施，其特征在于：所述网状结构是带状电阻丝（12）与柱状金属定距杆（13）按正交方式焊结而成，其电阻丝间距为3~10cm，金属定距杆间距为 4~100cm，电阻丝正交方向的两个端头，分别压焊有铜线。

6.一种实施权利要求1所述的用于路面除冰雪的电阻网设施的铺设供电方法，包括沥青路面和混凝土路面及其铺设方法和供电方法，其特征在于：

所述沥青路面电阻网的铺设方法是在面承层铺完后，铺设电阻网，并在每段电阻网的两端与地面固定，再将电阻网端头连接的铜质条状体（11）与供电导线连接，然后撒粘层油，铺面层；或是

所述混凝土路面电阻网的铺设方法是在混凝土浇入模板內，将接好供电导线的电阻网一端振动压入混凝土內并固定，然后由振动压网机将电阻网边铺边压入混凝土中3~10cm；

所述铺设方法是电阻网中电阻丝方向沿路面车辆运动方向分段铺设，铺设分为三段铺设，或是三的倍数段铺设；

所述供电方法是采用隔离变压器，隔离变压器的输入接电网；电网三相分别接入第一相电接入端（1），第二相电接入端（2）和第三相电接入端（3）；隔离变压器输出三相中点浮空，隔离变压器第一输出端（4）与第一段电阻网（7）前端连接，隔离变压器第二输出端（5）与第一段电阻网（7）后端和第二段电阻网（8）前端连接，隔离变压器第三输出端（6）与第二段电阻网（8）后端和第三段电阻网（9）前端连接，第三段电阻网（9）的后端与隔离变压器第一输出端（4）连接，三段以上的电阻网四的前端与隔离变压器第一输出端（4）连接，隔离变压器第二输出端（5）与电阻网四后端和电阻网五前端连接，以此递推，输出电压小于电阻网单段长度L（m）与长度电压系数K=36（v/m）的乘积。

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