CN115369717A - 一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法，涉及路面融冰雪技术领域，包括自动加热恒温水箱、输水管系统，所述自动加热恒温水箱通过输水管系统与沥青路面连接，所述输水管系统上设置有循环水泵，在沥青路面设置有第一温度传感器；所述输水管系统为蛇形加热管道，管材选用聚四氟乙烯管。本发明能够安全、稳定、高效地进行路面除冰雪，保障道路在冰雪等恶劣天气下的通行条件，并且在夏天时还可以利用水箱内的常温水进行路面降温，适应各种天气环境。

Description

一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法

技术领域

本发明涉及路面融冰雪技术领域，更具体的说是涉及一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法。

背景技术

寒冷的冬季，道路表面的积雪在低温与车辆荷载的共同作用下，极易形成薄冰，威胁道路交通安全。沥青路面附着系数在冰雪条件下将降低51％—74％。路面附着系数降低，汽车的制动方向稳定性变差，常导致车辆方向失控、刹车失灵，制动距离显著延长；而且驾驶者在冰雪路面上行驶，由于受到强光反射刺激，易产生“雪盲”现象，进而导致交通事故频繁发生，威胁人民群众生命和财产安全。

传统的道面除冰雪主要采用人工法、机械法和化学融雪剂法等被动除雪方式。主要存在除雪效率低、清除不彻底、污染环境、损坏道面等缺点。此外，被动除雪法多为雪后工作，易造成航班延误，对于通行能力要求较高的机场存在显著的局限性。

在流体加热沥青路面融冰雪技术研究中通常存在三个最为关键的技术及工程问题：

(1)由于沥青路面在施工时存在高温以及强大的机械作用力，因此管材选择尤为重要；

(2)由于实际工程存在一定的条件限制，管材的直径、埋深、布置形式等参数的选择会直接影响加热系统的运行效率；

(3)加热系统如何完好地放入沥青路面中。

因此，针对上述技术问题，提供一种安全、稳定、高效的高速公路沥青路面融冰雪系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速公路沥青路面融冰雪系统，包括自动加热恒温水箱、输水管系统，所述自动加热恒温水箱通过输水管系统与沥青路面连接，所述输水管系统上设置有循环水泵，在沥青路面设置有第一温度传感器；

所述自动加热恒温水箱、循环水泵、第一温度传感器分别与控制器连接。

可选的，所述第一温度传感器用于检测沥青路面的温度是否达到预设阈值。

可选的，自动加热恒温水箱包括第二温度传感器、电加热管。

可选的，所述输水管系统为蛇形加热管道。

可选的，所述输水管系统的管材选用聚四氟乙烯管。

可选的，路面结构包括沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层，沥青混凝土面层包括上面层、中面层和下面层，所述蛇形加热管道设置在沥青混凝土下面层顶部。

可选的，沥青混凝土上面层为4cm，沥青混凝土中面层为6cm，沥青混凝土下面层为7cm，所述蛇形加热管道为内径14mm*外径16mm，埋深为10cm。

一种高速公路沥青路面融冰雪方法，包括以下步骤：

步骤一、通过第一温度传感器检测沥青路面实时温度，并传输至控制器；

步骤二、控制器判断沥青路面实时温度与第一预设阈值、第二预设阈值的大小关系，若沥青路面实时温度位于第一预设阈值和第二预设阈值之间，则不进行操作；若沥青路面实时温度低于第一预设阈值，则进入步骤三；若沥青路面实时温度高于第二预设阈值，则进入步骤四；

步骤三、控制器发送控制指令至自动加热恒温水箱和循环水泵，自动加热恒温水箱和循环水泵开始工作，将恒温水泵入输水管系统对沥青路面进行加热，直至沥青路面实时温度高于第一预设阈值；

步骤四、控制器发送控制指令至循环水泵，循环水泵开始工作，将常温水泵入输水管系统对沥青路面进行降温，直至沥青路面实时温度低于第二预设阈值。

经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种高速公路沥青路面融冰雪系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明运用智能路/桥面冰雪控制及温度控制技术，在冬季提升路面的温度，对路/桥面进行有效的温度控制，使路面不结冰、不积雪，或对冰雪进行消融。本发明在道面系统中埋设合适的热源管道，当路面温度达到设定值时，启动热源管道，通过热传导的方式提升路面的温度，从而防止结冰积雪情况的发生，保证车辆的全天候通行；同时减少路面的低温裂缝；在夏天，还可以采用水箱内的常温水进行循环，以降低路面温度，减少路面车辙。

本发明能够安全、稳定、高效地进行路面除冰雪，保障道路在冰雪等恶劣天气下的通行条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为蛇形加热管道布设形式示意图；

图3为一种实施例的地理位置图；

图4为一种实施例的系统安装位置示意图；

图5为本发明的方法原理示意图；

其中，1表示自动加热恒温水箱，2表示循环水泵，3表示第一温度传感器，4表示沥青路面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种高速公路沥青路面融冰雪系统，参见图1，包括自动加热恒温水箱1、输水管系统，所述自动加热恒温水箱1通过输水管系统与沥青路面连接，所述输水管系统上设置有循环水泵2，在沥青路面设置有第一温度传感器3；所述自动加热恒温水箱1、循环水泵2、第一温度传感器3分别与控制器连接。其中，第一温度传感器3用于检测沥青路面的温度是否达到预设阈值，自动恒温水箱用于提供恒温水，传输至输水管系统，与沥青路面的进行热交换。

在一种具体实施例中，自动加热恒温水箱1包括第二温度传感器、电加热管，第二温度传感器用于检测水箱内的水温，根据当前水温，判断是否需要使用电加热管进行加热。其中，自动加热恒温水箱1内的固定水温可预先进行人工设置，所设定的温度根据当地气候情况、地理条件等进行合理设置，本发明对此不做限制。

在一种实施例中，输水管系统的管材选用聚四氟乙烯管。沥青路面在施工时，混合料摊铺、碾压的温度大致在130℃—150℃，因此在预先布设的管道上进行混合料的摊铺碾压时，需要管材在高温环境以及受到巨大冲击振动作用的情况下，保证其不变形、不破损、不漏水。聚四氟乙烯管具有耐高温高压、耐腐蚀、重量轻、柔软性强、抗破坏性强、经久耐用等优点，聚四氟乙烯管在经过高温辗压成型后，其完整性保持良好，未发生变形、熔融等情况，因此本发明选择其作为路面加热系统的导热管材，其性能参数参见表1。

表1聚四氟乙烯管参数

输水管系统选用蛇形布置方式，如图2所示。设计和布置的关键参数汇总参见表2。

表2导热管关键设计参数

在一种实施例中，路面结构包括沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层，沥青混凝土面层包括上面层、中面层和下面层，所述蛇形加热管道设置在沥青混凝土下面层顶部。

在另一实施例中还提供一种高速公路沥青路面融冰雪系统的安装方法，包括以下步骤：施工水泥稳定碎石基层和沥青混凝土下面层；在施工完成的沥青混凝土下面层布设蛇形加热管道；施工沥青混凝土中面层和沥青混凝土上面层，并设置第一温度传感器3；将蛇形加热管道通过预留的接口，连接自动加热恒温水箱1。

下面以具体实施地点进行举例，说明高速公路沥青路面融冰雪系统的安装过程：

选定流体加热系统的安装地点为京雄高速容易线互通的一处匝道，项目及流体加热装置具体安装位置如图3和图4所示。容易线互通位于雄安新区容城县薛庄村南，与容易路交叉。该互通主线交叉桩号为YK75+407.539，交角为119°45′46.9″，被交路为容易线，主线上跨；主线设计采用高速公路兼城市快速路标准，匝道设计车速40km/h；被交路容易线路基宽度34m，设计速度80km/h，一级公路。匝道铺设的路面结构为沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层，沥青混凝土上、中、下面层厚度分别为4cm、6cm、7cm。本流体加热沥青路面融冰雪系统埋置在沥青混凝土下面层顶部，管径为14mm(内径)*16mm(外径)，埋深为10cm。

为验证管材在高温热拌料中经压路机碾压后的完整性，在施工下面层前，提前埋置一截水管在已完成施工的水泥稳定碎石基层顶部，在施工下面层时进行管材的耐热耐压测试。经测试，水管可以正常工作，验证了管材选择的合理性以及施工方案的可行性。

完成管材测试的预实验后，使用管卡和螺钉安装流体加热路面试验段，将水管固定在已完成施工的沥青下面层顶部。该试验段宽2.5m，长10m，分为两段安装。管间距A最短25cm，最长60cm。

试验段安装完成后，施工中面层与上面层(4cm+6cm)。施工完沥青中上面层后测试水管是否能正常工作。经过测试，埋置在沥青路面内部的两段试验段水管均能正常工作。

埋设好水管后，已预留出接口。下一步连接加热水箱，形成完整的流体加热沥青路面融冰雪系统。

一种高速公路沥青路面融冰雪方法，参见图5，包括以下步骤：

步骤一、通过第一温度传感器3检测沥青路面实时温度，并传输至控制器；

步骤二、控制器判断沥青路面实时温度与第一预设阈值、第二预设阈值的大小关系，若沥青路面实时温度位于第一预设阈值和第二预设阈值之间，则不进行操作；若沥青路面实时温度低于第一预设阈值，则进入步骤三；若沥青路面实时温度高于第二预设阈值，则进入步骤四；所述第一预设阈值为最低温度阈值，当路面温度低于该最低温度阈值时，需进行路面加热，所述第二预设阈值为最高温度阈值，当路面温度高于该最高温度阈值时，需及时进行路面降温；

步骤三、控制器发送控制指令至自动加热恒温水箱1和循环水泵2，自动加热恒温水箱1和循环水泵2开始工作，将恒温水泵入输水管系统对沥青路面进行加热，直至沥青路面实时温度高于第一预设阈值；

步骤四、控制器发送控制指令至循环水泵2，循环水泵2开始工作，将常温水泵入输水管系统对沥青路面进行降温，直至沥青路面实时温度低于第二预设阈值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，包括自动加热恒温水箱、输水管系统，所述自动加热恒温水箱通过输水管系统与沥青路面连接，所述输水管系统上设置有循环水泵，在沥青路面设置有第一温度传感器；

所述自动加热恒温水箱、循环水泵、第一温度传感器分别与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，所述第一温度传感器用于检测沥青路面的温度是否达到预设阈值。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，自动加热恒温水箱包括第二温度传感器、电加热管。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，所述输水管系统为蛇形加热管道。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，所述输水管系统的管材选用聚四氟乙烯管。

6.根据权利要求4所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，路面结构包括沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层，沥青混凝土面层包括上面层、中面层和下面层，所述蛇形加热管道设置在沥青混凝土下面层顶部。

7.根据权利要求6所述的一种高速公路沥青路面融冰雪系统，其特征在于，沥青混凝土上面层为4cm，沥青混凝土中面层为6cm，沥青混凝土下面层为7cm，所述蛇形加热管道为内径14mm*外径16mm，埋深为10cm。

8.一种高速公路沥青路面融冰雪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过第一温度传感器检测沥青路面实时温度，并传输至控制器；

步骤二、控制器判断沥青路面实时温度与第一预设阈值、第二预设阈值的大小关系，若沥青路面实时温度位于第一预设阈值和第二预设阈值之间，则不进行操作；若沥青路面实时温度低于第一预设阈值，则进入步骤三；若沥青路面实时温度高于第二预设阈值，则进入步骤四；

步骤三、控制器发送控制指令至自动加热恒温水箱和循环水泵，自动加热恒温水箱和循环水泵开始工作，将恒温水泵入输水管系统对沥青路面进行加热，直至沥青路面实时温度高于第一预设阈值；

步骤四、控制器发送控制指令至循环水泵，循环水泵开始工作，将常温水泵入输水管系统对沥青路面进行降温，直至沥青路面实时温度低于第二预设阈值。

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