CN104195915B - 一种高速公路路面融雪化冰成套装置及其除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高速公路路面融雪化冰成套装置其除冰方法。包括防渗蓄液池、温度传感器、湿度传感器、积雪厚度传感器、结冰厚度传感器、液位传感器、控制开关装置、抽液泵、调节装置、外接电源、联结件。该装置布置于高速公路两侧路面以下深度五米左右处，通过温度传感器和湿度传感器检测路表面的气温和湿度，控制开关装置开启抽液泵，防冻液经过防腐钢管抽至路面中循环流动，将其吸收的热量传递给路面，达到融雪化冰的目的。本发明的使用可以有力地保障道路畅通及行驶安全，减少因路面积雪结冰而造成的交通事故，降低人员伤亡和经济损失。

Description

一种高速公路路面融雪化冰成套装置及其除冰方法

技术领域

本发明属于交通运输工程中公路工程技术领域，具体地说是一种高速公路路面融雪化冰成套装置及其除冰方法。

背景技术

道路积雪结冰已成为世界性难题，路面积雪结冰对高速公路行驶安全带来严重的影响，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。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。道路积雪结冰对交通的影响是显而易见的。在寒冷地区积雪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，据不完全统计，冬季大约30％的交通事故与路面冰雪有关。

目前国内外解决路面积雪结冰常采用的方式是人工除冰雪、机械除冰雪、撒工业盐或其他盐类融雪剂。人工除冰雪，主要依靠人工扫雪除冰。机械除冰雪，主要依靠除雪车来清除路面冰雪。撒工业盐或其他盐类融雪剂，主要是在路面出现积雪时及时撒布工业盐或者其他盐类融雪剂，降低冰点，防止路面结冰。

人工除冰雪的缺点是效率低，费时费力，需要封闭中断交通具有较大的滞后性，不能及时开放交通，影响交通通行能力和安全行驶。机械除冰雪的缺点是，需要封闭中断交通，具有一定滞后性，在低温条件下无法彻底清除路面积雪，在路表面往往会出现一层薄冰，影响路面行驶安全，并且除雪机械（主要依靠进口）只有少数城市如哈尔滨、沈阳、乌鲁木齐等拥有，其他城市则几乎无除雪机械，不经济。撒工业盐或其他盐类融雪剂是最常用除冰雪的方式，但是撒工业盐或其他盐类融雪剂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，增加修复费用，经济损失巨大。目前尚在研究阶段的除冰雪措施主要是对路面材料进行各种方式的加热使其升温，防止路面积雪结冰，但是加热路面消耗的电能较大，并且在高速公路面层维修洗刨时，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积雪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融雪化冰成套装置及其除冰方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路路面融雪化冰成套装置及其除冰方法，以解决道路主动融雪化冰的技术难题，提高道路行车的安全性能，减少道路交通事故，降低道路养护费用。

本发明的技术方案为：一种高速公路路面融雪化冰成套装置包括防渗蓄液池、温度传感器、湿度传感器、积雪厚度传感器、结冰厚度传感器、液位传感器、控制开关装置、抽液泵、调节装置、外接电源、联结件；抽液泵连接防渗蓄液池，调节装置连接抽液泵，调节装置连接并联的积雪厚度传感器和结冰厚度传感器，调节装置连接防腐钢管，抽液泵的一端连接外接电源，抽液泵的另一端连接并联的温度传感器和湿度传感器，在抽液泵与温度传感器和湿度传感器之间的连接管道上设有控制开关装置，液位传感器连接在防渗蓄液池与控制开关装置之间。

高速公路路面融雪化冰的方法：

将高速公路路面融雪化冰成套装置布置于高速公路两侧路面以下深度五米左右处，此时防渗蓄液池里的防冻液在大地加热作用下温度要显著高于路面，通过温度传感器和湿度传感器监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时，温度、湿度传感器反馈信号给控制开关装置开启抽液泵，将防冻液经过防腐钢管抽至另一侧防渗蓄液池，通过液位传感器监测蓄液池里的防冻液液面位置，当一侧防冻液被抽完后，液位传感器将信号传递给控制开关装置关闭该侧抽液泵，同时另一侧液位传感器将信号传递给控制开关装置开启另一侧抽液泵，如此反复进行，使得防冻液经过防腐钢管在路面中循环流动，将防冻液的热量传递给路面，达到融雪化冰的目的；当温度和湿度传感器监测到外界达不到积雪结冰条件时，将监控信号传递给控制开关装置，停止抽液泵工作，关闭装置。

本发明带来的有益效果是：在出现冰雪天气时，首先无需封闭交通，通过温度和湿度传感器监测路表温湿度，主动开启装置，利用地热作用的防冻液在路面结构中循环流动将热量传递给路面，主动、及时、高效地除去高速公路路面积雪和结冰，达到融雪化冰的目的；其次本发明无需消耗电能加热，利用地热作用来加热防冻液，相比于其他加热路面的措施，消耗的电能小，起到了节能经济的效果；再者能够杜绝工业盐或者其他盐类融雪剂的使用，避免工业盐或者其他盐类融雪剂对道路和环境的负面影响，满足绿色环保要求。本发明的使用可以有力地保障道路畅通及行驶安全，减少因路面积雪结冰而造成的交通事故，降低人员伤亡和经济损失，为交通运输工程中解决陆地交通气象灾害提供相应的决策依据。附图说明

图1是本发明的高速公路路面融雪化冰成套装置结构示意图。

图2是本发明的高速公路路面融雪化冰成套装置平面布局示意图。

图3是本发明的高速公路路面融雪化冰成套装置立面布局示意图。

图中：1防渗蓄液池，2为防冻液，3为抽液泵，4为调节装置，5为温度传感器，6为湿度传感器，7为积雪厚度传感器，8为结冰厚度传感器，9为控制开关装置，10为液位传感器，11为外接电源，12为电源适配器，13为防腐钢管，14为联结件。

具体实施方式

如图1所示，本发明的高速公路路面融雪化冰成套装置包括防渗蓄液池1、温度传感器5、湿度传感器6、积雪厚度传感器7、结冰厚度传感器8、液位传感器10、控制开关装置9、抽液泵3、调节装置4、外接电源11、联结件14；抽液泵连接防渗蓄液池，调节装置连接抽液泵，调节装置连接并联的积雪厚度传感器和结冰厚度传感器，调节装置连接防腐钢管13，抽液泵的一端连接外接电源，抽液泵的另一端连接并联的温度传感器和湿度传感器，在抽液泵与温度传感器和湿度传感器之间的连接管道上设有控制开关装置，液位传感器连接在防渗蓄液池与控制开关装置之间。

在抽液泵与外接电源之间有电源适配器12。

调节装置可采用现有的装置和用现有技术来实现。其功能主要包括三个控制档位，分别为大档、中档和小档，用于控制抽液泵抽取防冻液的速度。当结冰厚度传感器监测到外界结冰厚度小于2mm或者积雪厚度传感器监测到外界积雪厚度小于4mm时，调节装置开启小档控制抽液泵以较小的速度抽取防冻液。当外界结冰厚度在2-4mm或者积雪厚度在4-6mm时，调节装置开启中档控制抽液泵以较大的速度抽取防冻液。当外界结冰厚度大于4mm或者积雪厚度大于6mm时，调节装置开启大档控制抽液泵以最大的速度抽取防冻液，加速冰雪的融化。

防渗蓄液池是存储防冻液的，为了防止防冻液渗透到路基中，对蓄液池作防渗处理，保证其密封性。防冻液可以将其在路表以下吸收的热量经循环流动传递到路面上，使得路面在低温条件下不发生结冰现象。抽液泵是将蓄液池里的防冻液经过防腐钢管抽至路面中，使得防冻液在路面两侧循环流动。调节装置以路面积雪厚度传感器和结冰厚度传感器传递的信号来调节抽液泵抽取防冻液的速度。温度传感器监测路面的温度，并将信号反馈给控制开关装置。湿度传感器监测路面的湿度，并将信号反馈给控制开关装置。积雪厚度传感器监测路面积雪厚度，并将信号传递给调节装置，调控抽液泵抽取防冻液的速度。结冰厚度传感器监测路面结冰的厚度，并将信号传递给调节装置，调节抽液泵抽出防冻液的速度。控制开关装置可以控制抽液泵的开启和停止。液位传感器，可以监测蓄液池里防冻液的液面位置，当液面低于一定程度时，液位传感器将信号传递给控制开关装置，停止抽液泵工作；当液面高于一定程度时，液位传感器将信号传递给控制开关装置，开启抽液泵，保证防冻液在路面两侧循环流动直至工作结束。外接电源提供电源，保证整个装置正常工作。电源适配器将外接电源转换为所需要的电压，供应各装置模块的用电。防腐钢管为防冻液提供流动管道，为保持其长期稳定工作性能，对其进行防腐蚀处理。联结件采用PVC管包裹的专用连接线路，将各个部件联结起来，协同作业，保证整个装置的顺利工作。

高速公路路面融雪化冰的方法：

在高速公路两侧预先建造距离路面以下深度为五米左右的防渗蓄液池1，在一侧蓄液池里装满防冻液2，由外接电源11和电源适配器12给装置各个部分提供电能。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时，温度、湿度传感器反馈信号给控制开关装置9开启抽液泵3，将防冻液经过防腐钢管13抽至另一侧防渗蓄液池，通过液位传感器10监测蓄液池里的防冻液液面位置，当一侧防冻液被抽完后，液位传感器将信号传递给控制开关装置关闭该侧抽液泵，同时另一侧液位传感器将信号传递给控制开关装置开启另一侧抽液泵，如此反复进行，使得防冻液经过防腐钢管在路面中循环流动，埋置路面以下五米左右深度处的防冻液在大地加热作用下温度显著高于路面，通过循环流动可以将防冻液吸收的热量传递到路表面，达到融雪化冰的目的。通过积雪厚度传感器7和结冰厚度传感器8的监测，并将信号传递给调节装置4，可以使得装置根据实际积雪厚度和结冰厚度来调控抽液泵抽取防冻液的速度，可以起到高效、节能的效果。当温度和湿度传感器监测到外界达不到积雪结冰条件时，将监控信号传递给控制开关装置，停止抽液泵工作，关闭装置。

所述的防冻液为乙二醇溶液，由乙二醇与纯净水配制而成，防冻液中乙二醇的含量一般为40%—60%，其配制出的防冻液冰点从-20℃～-50℃不等，可以根据不同地区选择不同的配比。

Claims (2)

1.一种高速公路路面融雪化冰的除冰方法，其特征在于将高速公路路面融雪化冰成套装置布置于高速公路两侧路面以下深度五米左右处，通过温度传感器和湿度传感器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时，温度、湿度传感器反馈信号给控制开关装置开启抽液泵，将防冻液经过防腐钢管抽至另一侧防渗蓄液池，通过液位传感器监测蓄液池里的防冻液液面位置，当一侧防冻液被抽完后，液位传感器将信号传递给控制开关装置关闭该侧抽液泵，同时另一侧液位传感器将信号传递给控制开关装置开启另一侧抽液泵，如此反复进行，使得防冻液经过防腐钢管在路面中循环流动，将防冻液的热量传递给路面，达到融雪化冰的目的；当温度和湿度传感器监测到外界达不到积雪结冰条件时，将监控信号传递给控制开关装置，停止抽液泵工作，关闭装置；

所述的高速公路路面融雪化冰成套装置，包括防渗蓄液池、温度传感器、湿度传感器、积雪厚度传感器、结冰厚度传感器、液位传感器、控制开关装置、抽液泵、调节装置、外接电源、联结件；抽液泵连接防渗蓄液池，调节装置连接抽液泵，调节装置连接并联的积雪厚度传感器和结冰厚度传感器，调节装置连接防腐钢管，抽液泵的一端连接外接电源，抽液泵的另一端连接并联的温度传感器和湿度传感器，在抽液泵与温度传感器和湿度传感器之间的连接管道上设有控制开关装置，液位传感器连接在防渗蓄液池与控制开关装置之间。

2.根据权利要求1所述的高速公路路面融雪化冰的除冰方法，其特征在于所述的抽液泵与外接电源之间有电源适配器。