CN104153274A

CN104153274A - 一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置

Info

Publication number: CN104153274A
Application number: CN201410419459.5A
Authority: CN
Inventors: 刘永才; 郑少鹏; 房锐; 李亚军; 田雪梅; 程志豪; 周沛延; 张莹莹; 李东莲; 黎晓
Original assignee: BROADVISION ENGINEERING CONSULTANTS
Current assignee: BROADVISION ENGINEERING CONSULTANTS
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明涉及一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，属除冰工具领域和公路养护装置领域。其特征在于控制开启和停止装置1连接调节装置2、超声波发生装置3、换能装置4相互连接，共同构成成套单元12，温度传感器5通过联结装置11连接成套单元12，湿度传感器6通过联结装置11连接成套单元12，结冰厚度传感器7通过联结装置11连接成套单元12，蓄能电池8连接成套单元12，外接电源9连接电源适配器10，电源适配器10连接成套单位和蓄能电池8，控制开启与停止装置接收传感器信号并通过调节装置2、超声波发生装置3、换能装置4间的协调控制使换能装置4产生高频机械振荡，使路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，阻止路面结冰。

Description

一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置

技术领域

本发明涉及一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，具体涉及超声波防冰除冰技术的公路路面配件，属于除冰工具领域和公路养护装置领域。

背景技术

道路结冰已成为世界性难题，路面结冰对高速公路行驶安全带来严重的影响，路面结冰不仅会造成交通通行能力的下降，而且还是交通安全的重要隐患。据不完全统计，冬季30%的交通事故与路面结冰有关，造成了严重的人员伤亡和经济损失，2008年1月，我国南方遭受罕见的低温雨雪冰冻极端天气，使得如湖南、贵州、安徽、江苏、江西等南方数省的大部分高速公路、机场等道路封闭，所造成的经济损失达到数百亿元。在寒冷地区结冰不仅会经常造成高速公路全线封闭或机场关闭，给国民经济和人民生活造成较大的影响，而且还是交通安全的重要隐患。目前国内外解决路面结冰常采用的方式是撒工业盐或其他融冰盐；撒工业盐或其他融冰盐，主要是在路面出现结冰时撒布工业盐或者其他融冰盐，降低冰点，防止路面结冰造成交通事故及人员经济损失；撒工业盐或其他融冰盐是最常用路面除冰方式，但是撒工业盐或其他融冰盐会严重的腐蚀路面材料及地下钢筋、管道，同时又给交通基础设施和周围的土壤、植物的生长带来了严重的危害，增大修复费用，经济损失巨大。目前尚在研究阶段的除冰措施主要是对路面材料进行各种方式的加热使其升温，防止路面结冰，但是加热路面消耗的电能较大，并且在高速公路面层（13）维修洗刨时，路面加热材料就会被破坏，必须重新布置，造成较大的浪费，为了防止高速公路路面结冰造成的交通事故，保证交通安全，同时保护环境和节约能源，迫切需要研发一种节能高效且耐久性好的高速公路路面用防冰除冰装置。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术不足，提供一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置。

本发明通过下列结构完成：一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置包括：控制开启和停止装置（1），调节装置（2），超声波发生装置（3），换能装置（4），温度传感器（5），湿度传感器（6），结冰厚度传感器（7），蓄能电池（8），外接电源（9），电源适配器（10），联结装置（11）和成套单元（12）构成，其中：控制开启和停止装置（1）连接调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）相互连接，共同构成成套单元（12），温度传感器（5）通过联结装置（11）连接成套单元（12），湿度传感器（6）通过联结装置（11）连接成套单元（12），结冰厚度传感器（7）通过联结装置（11）连接成套单元（12），蓄能电池（8）连接成套单元（12），外接电源（9）连接电源适配器（10），电源适配器（10）连接成套单位和蓄能电池（8），控制开启与停止装置接收传感器信号并通过调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）间的协调控制使换能装置（4）产生高频机械振荡，使路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，阻止路面结冰。

所述的成套单元（12）为若干个相互并联连接，置于公路面层（13）内部下方。

所述的成套单元（12）之间相互间隔距离L长度为（n+1/4）λ，其中：n为整数，λ为超声波波长。

所述的成套单元（12）安置于公路联结层上方，公路面层（13）内部。

所述的超声波防除冰成套合成装置（12）安装在人工推车或者具有驱动力的机械设备上，采用人工和机械的方面来去除路面结冰。

工作原理为：高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置包括：控制开启和停止装置（1），调节装置（2），超声波发生装置（3），换能装置（4），温度传感器（5），湿度传感器（6），结冰厚度传感器（7），蓄能电池（8），外接电源（9），电源适配器（10），联结装置（11）和成套单元（12）（路面用超声波防防冰除冰成套合成装置）构成，

其中：控制开启与停止装置连接调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）相互连接，共同构成成套单元（12），温度传感器（5）通过联结装置（11）连接成套单元（12），湿度传感器（6）通过联结装置（11）连接成套单元（12），结冰厚度传感器（7）通过联结装置（11）连接成套单元（12），蓄能电池（8）连接成套单元（12），外接电源（9）连接电源适配器（10），电源适配器（10）连接成套单位和蓄能电池（8），控制开启与停止接收传感器信号并通过调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）间的协调控制使换能装置（4）产生高频机械振荡，使路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，阻止路面结冰；

控制开启和停止装置（1），可以控制超声波发生装置（3）的开启和停止。调节装置（2），可以根据路面结冰的实际情况调节超声波发生装置（3）的功率大小；超声波发生装置（3），可以发射适应不同条件的不同频率超声波；换能装置（4），可以在超声波的激发下产生不断反复的高频机械振荡，将电能转化为机械能；温度传感器（5），可以监测路面的温度，并将信号反馈给控制开启和停止装置（1）；湿度传感器（6），可以监测路面的湿度，并将信号反馈给控制开启和停止装置（1）；结冰厚度传感器（7），可以监测路面结冰的厚度，并将信号传递给调节装置（2）；蓄能电池（8），可以在没有外接电源（9）的条件下，向各装置供电，由外接电源（9）给蓄能电池（8）充电；外接电源（9），可以为各装置供电；电源适配器（10），可以将外接入的交流电转换为需要的直流电，供应各装置模块的用电，同时给蓄能电池（8）充电；联结装置（11），可以使得各部分衔接起来，协同作业；路面用超声波防除冰成套单元（12），是整个超声波防除冰装置核心部件的合成，换能装置（4）产生高频机械振荡，使得路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，有效地阻止路面结冰，波头进一步飞散导致液体雾化，一旦路面结冰，超声波高频机械振荡会使得路面材料发生微小变形，在路面与冰层界面处瞬间会产生较大的剪切力，加之空化效应产生的冲击力和热效应产生的热能，可以有效的粉碎路面结冰层（14）。

所述的成套单元（12）为若干个相互并联连接，置于公路面层（13）内部，所述的成套单元（12）之间相互间隔距离L为（n+1/4）λ，其中：n为整数，λ为超声波波长，目的是为了设备在工作时，成套单元（12）之间产生的超声波相遇时产生叠加增强效应，有利于加强路面防冰除冰的效果。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为发明的平面布局图。

图3为本发明的立面布局图。

图中：1—为控制开启和停止装置，2—为调节装置，3—为超声波发生装置，4—为换能装置，5—为温度传感器，6—为湿度传感器，7—为结冰厚度传感器，8—为蓄能电池，9—为外接电源，10—为电源适配器，11—为联结装置，12—为成套单元，13—为公路面层，14—为结冰层，L—为成套单元（12）之间相互间隔距离。

具体实施方式

实施例1，如图1-3所示，在高速公路路面预先埋置成套单元12，控制开启和停止装置1连接调节装置2、超声波发生装置3、换能装置4相互连接，共同构成成套单元12，所述的成套单元12为若干个相互并联连接，置于公路面层13内部，成套单元12之间相互间隔距离L长度为（n+1/4）λ，其中：n为整数，λ为超声波波长，所述的成套单元12安置于公路联结层上方，成套单元12上方为公路面层13，成套单元12的下方的公路层依次为：联接层、基层、底基层、垫层、土基；

接通外接电源9，电源适配器10将外接入的交流电转换为需要的直流电，供应各装置模块的用电，同时给蓄能电池8充电，在没有外接电源的情况下可以开启备用电源使用，各个部分通过联结装置11衔接起来，协同作业。在高速公路路面防冰除冰时，通过温度传感器5和湿度传感器6检测路表面的温度和湿度，当路面温度接近于冰点且路面湿度满足结冰的条件，温度、湿度传感器反馈信号给控制开启和停止装置1开启超声波发生装置3，结冰厚度传感器7将监测信号传递给调节装置2，可以根据公路面层13上的结冰层14的实际情况，通过调节装置来调节超声波的功率大小，在超声波的激励下，换能装置4产生高频机械振荡，使得路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，有效地阻止路面结冰，波头进一步飞散导致液体雾化，一旦路面结冰，超声波高频机械振荡会使得路面材料发生微小变形，在路面层13与结冰层14界面处瞬间会产生较大的剪切力，加之空化效应产生的冲击力和热效应产生的热能，可以有效的粉碎路面结冰层14，尤其是对路面的薄冰效果更佳，从而达到防止和除去路面结冰的目的，保障高速公路行车安全。当温度和湿度传感器监测到外界达不到路面结冰条件时，将监控信号传递给控制开启和停止装置，停止超声波发生装置工作，关闭整个装置。

Claims

1.一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，其特征在于：包括：控制开启和停止装置（1），调节装置（2），超声波发生装置（3），换能装置（4），温度传感器（5），湿度传感器（6），结冰厚度传感器（7），蓄能电池（8），外接电源（9），电源适配器（10），联结装置（11）和成套单元（12）构成，

其中：控制开启和停止装置（1）连接调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）相互连接，共同构成成套单元（12），温度传感器（5）通过联结装置（11）连接成套单元（12），湿度传感器（6）通过联结装置（11）连接成套单元（12），结冰厚度传感器（7）通过联结装置（11）连接成套单元（12），蓄能电池（8）连接成套单元（12），外接电源（9）连接电源适配器（10），电源适配器（10）连接成套单位和蓄能电池（8），控制开启与停止装置接收传感器信号并通过调节装置（2）、超声波发生装置（3）、换能装置（4）间的协调控制使换能装置（4）产生高频机械振荡，使路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，阻止路面结冰。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，其特征在于所述的成套单元（12）为若干个相互并联连接，置于公路面层（13）内部下方。

3.根据权利要求2所述的一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，其特征在于所述的成套单元（12）之间相互间隔距离L长度为（n+1/4）λ，其中：n为整数，λ为超声波波长。

4.根据权利要求3所述的一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，其特征在于所述的成套单元（12）安置于公路联结层上方，公路面层（13）内部。

5.根据权利要求3所述的一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，其特征在于超声波防除冰成套合成装置（12）安装在人工推车或者具有驱动力的机械设备上，采用人工和机械的方面来去除路面结冰。