一種高速公路路面融雪化冰成套裝置及其除冰方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種高速公路路面融雪化冰成套裝置其除冰方法。包括防滲蓄液池、溫度傳感器、濕度傳感器、積雪厚度傳感器、結(jié)冰厚度傳感器、液位傳感器、控制開關(guān)裝置、抽液泵、調(diào)節(jié)裝置、外接電源、聯(lián)結(jié)件。該裝置布置于高速公路兩側(cè)路面以下深度五米左右處，通過溫度傳感器和濕度傳感器檢測(cè)路表面的氣溫和濕度，控制開關(guān)裝置開啟抽液泵，防凍液經(jīng)過防腐鋼管抽至路面中循環(huán)流動(dòng)，將其吸收的熱量傳遞給路面，達(dá)到融雪化冰的目的。本發(fā)明的使用可以有力地保障道路暢通及行駛安全，減少因路面積雪結(jié)冰而造成的交通事故，降低人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。
【專利說明】一種高速公路路面融雪化冰成套裝置及其除冰方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸工程中公路工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種高速公路路面融雪化冰成套裝置及其除冰方法。

【背景技術(shù)】
[0002]道路積雪結(jié)冰已成為世界性難題，路面積雪結(jié)冰對(duì)高速公路行駛安全帶來嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)造成交通通行能力的下降，而且還是交通安全的重要隱患。2008年I月，我國南方遭受罕見的低溫雨雪冰凍極端天氣，使得如湖南、貴州、安徽、江蘇、江西等南方數(shù)省的大部分高速公路、機(jī)場等道路封閉，所造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到數(shù)百億元。道路積雪結(jié)冰對(duì)交通的影響是顯而易見的。在寒冷地區(qū)積雪結(jié)冰不僅會(huì)經(jīng)常造成高速公路全線封閉或機(jī)場關(guān)閉，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成較大的影響，而且還是交通安全的重要隱患，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，冬季大約30%的交通事故與路面冰雪有關(guān)。
[0003]目前國內(nèi)外解決路面積雪結(jié)冰常采用的方式是人工除冰雪、機(jī)械除冰雪、撒工業(yè)鹽或其他鹽類融雪劑。人工除冰雪，主要依靠人工掃雪除冰。機(jī)械除冰雪，主要依靠除雪車來清除路面冰雪。撒工業(yè)鹽或其他鹽類融雪劑，主要是在路面出現(xiàn)積雪時(shí)及時(shí)撒布工業(yè)鹽或者其他鹽類融雪劑，降低冰點(diǎn)，防止路面結(jié)冰。
[0004]人工除冰雪的缺點(diǎn)是效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要封閉中斷交通具有較大的滯后性，不能及時(shí)開放交通，影響交通通行能力和安全行駛。機(jī)械除冰雪的缺點(diǎn)是，需要封閉中斷交通，具有一定滯后性，在低溫條件下無法徹底清除路面積雪，在路表面往往會(huì)出現(xiàn)一層薄冰，影響路面行駛安全，并且除雪機(jī)械(主要依靠進(jìn)口)只有少數(shù)城市如哈爾濱、沈陽、烏魯木齊等擁有，其他城市則幾乎無除雪機(jī)械，不經(jīng)濟(jì)。撒工業(yè)鹽或其他鹽類融雪劑是最常用除冰雪的方式，但是撒工業(yè)鹽或其他鹽類融雪劑會(huì)嚴(yán)重的腐蝕路面材料及地下鋼筋、管道，同時(shí)又給交通基礎(chǔ)設(shè)施和周圍的土壤、植物的生長帶來了嚴(yán)重的危害，增加修復(fù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)損失巨大。目前尚在研究階段的除冰雪措施主要是對(duì)路面材料進(jìn)行各種方式的加熱使其升溫，防止路面積雪結(jié)冰，但是加熱路面消耗的電能較大，并且在高速公路面層維修洗刨時(shí)，路面加熱材料就會(huì)被破壞，必須重新布置，造成較大的浪費(fèi)。為了防止高速公路路面積雪結(jié)冰造成的交通事故，保證交通安全，同時(shí)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源，迫切需要研發(fā)一種節(jié)能高效且耐久性好的高速公路路面用融雪化冰成套裝置及其除冰方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高速公路路面融雪化冰成套裝置及其除冰方法，以解決道路主動(dòng)融雪化冰的技術(shù)難題，提高道路行車的安全性能，減少道路交通事故，降低道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高速公路路面融雪化冰成套裝置包括防滲蓄液池、溫度傳感器、濕度傳感器、積雪厚度傳感器、結(jié)冰厚度傳感器、液位傳感器、控制開關(guān)裝置、抽液泵、調(diào)節(jié)裝置、外接電源、聯(lián)結(jié)件；抽液泵連接防滲蓄液池，調(diào)節(jié)裝置連接抽液泵，調(diào)節(jié)裝置連接并聯(lián)的積雪厚度傳感器和結(jié)冰厚度傳感器，調(diào)節(jié)裝置連接防腐鋼管，抽液泵的一端連接外接電源，抽液泵的另一端連接并聯(lián)的溫度傳感器和濕度傳感器，在抽液泵與溫度傳感器和濕度傳感器之間的連接管道上設(shè)有控制開關(guān)裝置，液位傳感器連接在防滲蓄液池與控制開關(guān)裝置之間。
[0007]高速公路路面融雪化冰的方法:
將高速公路路面融雪化冰成套裝置布置于高速公路兩側(cè)路面以下深度五米左右處，此時(shí)防滲蓄液池里的防凍液在大地加熱作用下溫度要顯著高于路面，通過溫度傳感器和濕度傳感器監(jiān)測(cè)路表面的溫度和濕度，當(dāng)路面溫度接近于冰點(diǎn)且路面濕度滿足結(jié)冰的條件時(shí)，溫度、濕度傳感器反饋信號(hào)給控制開關(guān)裝置開啟抽液泵，將防凍液經(jīng)過防腐鋼管抽至另一側(cè)防滲蓄液池，通過液位傳感器監(jiān)測(cè)蓄液池里的防凍液液面位置，當(dāng)一側(cè)防凍液被抽完后，液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置關(guān)閉該側(cè)抽液泵，同時(shí)另一側(cè)液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置開啟另一側(cè)抽液泵，如此反復(fù)進(jìn)行，使得防凍液經(jīng)過防腐鋼管在路面中循環(huán)流動(dòng)，將防凍液的熱量傳遞給路面，達(dá)到融雪化冰的目的；當(dāng)溫度和濕度傳感器監(jiān)測(cè)到外界達(dá)不到積雪結(jié)冰條件時(shí)，將監(jiān)控信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置，停止抽液泵工作，關(guān)閉裝置。
[0008]本發(fā)明帶來的有益效果是:在出現(xiàn)冰雪天氣時(shí)，首先無需封閉交通，通過溫度和濕度傳感器監(jiān)測(cè)路表溫濕度，主動(dòng)開啟裝置，利用地?zé)嶙饔玫姆纼鲆涸诼访娼Y(jié)構(gòu)中循環(huán)流動(dòng)將熱量傳遞給路面，主動(dòng)、及時(shí)、高效地除去高速公路路面積雪和結(jié)冰，達(dá)到融雪化冰的目的；其次本發(fā)明無需消耗電能加熱，利用地?zé)嶙饔脕砑訜岱纼鲆?，相比于其他加熱路面的措施，消耗的電能小，起到了?jié)能經(jīng)濟(jì)的效果；再者能夠杜絕工業(yè)鹽或者其他鹽類融雪劑的使用，避免工業(yè)鹽或者其他鹽類融雪劑對(duì)道路和環(huán)境的負(fù)面影響，滿足綠色環(huán)保要求。本發(fā)明的使用可以有力地保障道路暢通及行駛安全，減少因路面積雪結(jié)冰而造成的交通事故，降低人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，為交通運(yùn)輸工程中解決陸地交通氣象災(zāi)害提供相應(yīng)的決策依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明的高速公路路面融雪化冰成套裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的高速公路路面融雪化冰成套裝置平面布局示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的高速公路路面融雪化冰成套裝置立面布局示意圖。
[0011]圖中:1防滲蓄液池，2為防凍液，3為抽液泵，4為調(diào)節(jié)裝置，5為溫度傳感器，6為濕度傳感器，7為積雪厚度傳感器，8為結(jié)冰厚度傳感器，9為控制開關(guān)裝置，10為液位傳感器，11為外接電源，12為電源適配器，13為防腐鋼管，14為聯(lián)結(jié)件。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，本發(fā)明的高速公路路面融雪化冰成套裝置包括防滲蓄液池1、溫度傳感器5、濕度傳感器6、積雪厚度傳感器7、結(jié)冰厚度傳感器8、液位傳感器10、控制開關(guān)裝置
9、抽液泵3、調(diào)節(jié)裝置4、外接電源11、聯(lián)結(jié)件14 ;抽液泵連接防滲蓄液池，調(diào)節(jié)裝置連接抽液泵，調(diào)節(jié)裝置連接并聯(lián)的積雪厚度傳感器和結(jié)冰厚度傳感器，調(diào)節(jié)裝置連接防腐鋼管13，抽液泵的一端連接外接電源，抽液泵的另一端連接并聯(lián)的溫度傳感器和濕度傳感器，在抽液泵與溫度傳感器和濕度傳感器之間的連接管道上設(shè)有控制開關(guān)裝置，液位傳感器連接在防滲蓄液池與控制開關(guān)裝置之間。
[0013]在抽液泵與外接電源之間有電源適配器12。
[0014]調(diào)節(jié)裝置可采用現(xiàn)有的裝置和用現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。其功能主要包括三個(gè)控制檔位，分別為大檔、中檔和小檔，用于控制抽液泵抽取防凍液的速度。當(dāng)結(jié)冰厚度傳感器監(jiān)測(cè)到外界結(jié)冰厚度小于2_或者積雪厚度傳感器監(jiān)測(cè)到外界積雪厚度小于4_時(shí)，調(diào)節(jié)裝置開啟小檔控制抽液泵以較小的速度抽取防凍液。當(dāng)外界結(jié)冰厚度在2-4mm或者積雪厚度在4-6mm時(shí)，調(diào)節(jié)裝置開啟中檔控制抽液泵以較大的速度抽取防凍液。當(dāng)外界結(jié)冰厚度大于4mm或者積雪厚度大于6mm時(shí)，調(diào)節(jié)裝置開啟大檔控制抽液泵以最大的速度抽取防凍液，力口速冰雪的融化。
[0015]防滲蓄液池是存儲(chǔ)防凍液的，為了防止防凍液滲透到路基中，對(duì)蓄液池作防滲處理，保證其密封性。防凍液可以將其在路表以下吸收的熱量經(jīng)循環(huán)流動(dòng)傳遞到路面上，使得路面在低溫條件下不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。抽液泵是將蓄液池里的防凍液經(jīng)過防腐鋼管抽至路面中，使得防凍液在路面兩側(cè)循環(huán)流動(dòng)。調(diào)節(jié)裝置以路面積雪厚度傳感器和結(jié)冰厚度傳感器傳遞的信號(hào)來調(diào)節(jié)抽液泵抽取防凍液的速度。溫度傳感器監(jiān)測(cè)路面的溫度，并將信號(hào)反饋給控制開關(guān)裝置。濕度傳感器監(jiān)測(cè)路面的濕度，并將信號(hào)反饋給控制開關(guān)裝置。積雪厚度傳感器監(jiān)測(cè)路面積雪厚度，并將信號(hào)傳遞給調(diào)節(jié)裝置，調(diào)控抽液泵抽取防凍液的速度。結(jié)冰厚度傳感器監(jiān)測(cè)路面結(jié)冰的厚度，并將信號(hào)傳遞給調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)抽液泵抽出防凍液的速度?？刂崎_關(guān)裝置可以控制抽液泵的開啟和停止。液位傳感器，可以監(jiān)測(cè)蓄液池里防凍液的液面位置，當(dāng)液面低于一定程度時(shí)，液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置，停止抽液泵工作；當(dāng)液面高于一定程度時(shí)，液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置，開啟抽液泵，保證防凍液在路面兩側(cè)循環(huán)流動(dòng)直至工作結(jié)束。外接電源提供電源，保證整個(gè)裝置正常工作。電源適配器將外接電源轉(zhuǎn)換為所需要的電壓，供應(yīng)各裝置模塊的用電。防腐鋼管為防凍液提供流動(dòng)管道，為保持其長期穩(wěn)定工作性能，對(duì)其進(jìn)行防腐蝕處理。聯(lián)結(jié)件采用PVC管包裹的專用連接線路，將各個(gè)部件聯(lián)結(jié)起來，協(xié)同作業(yè)，保證整個(gè)裝置的順利工作。
[0016]高速公路路面融雪化冰的方法:
在高速公路兩側(cè)預(yù)先建造距離路面以下深度為五米左右的防滲蓄液池1，在一側(cè)蓄液池里裝滿防凍液2，由外接電源11和電源適配器12給裝置各個(gè)部分提供電能。通過溫度傳感器5和濕度傳感器6檢測(cè)路表面的溫度和濕度，當(dāng)路面溫度接近于冰點(diǎn)且路面濕度滿足結(jié)冰的條件時(shí)，溫度、濕度傳感器反饋信號(hào)給控制開關(guān)裝置9開啟抽液泵3，將防凍液經(jīng)過防腐鋼管13抽至另一側(cè)防滲蓄液池，通過液位傳感器10監(jiān)測(cè)蓄液池里的防凍液液面位置，當(dāng)一側(cè)防凍液被抽完后，液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置關(guān)閉該側(cè)抽液泵，同時(shí)另一側(cè)液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置開啟另一側(cè)抽液泵，如此反復(fù)進(jìn)行，使得防凍液經(jīng)過防腐鋼管在路面中循環(huán)流動(dòng)，埋置路面以下五米左右深度處的防凍液在大地加熱作用下溫度顯著高于路面，通過循環(huán)流動(dòng)可以將防凍液吸收的熱量傳遞到路表面，達(dá)到融雪化冰的目的。通過積雪厚度傳感器7和結(jié)冰厚度傳感器8的監(jiān)測(cè)，并將信號(hào)傳遞給調(diào)節(jié)裝置4，可以使得裝置根據(jù)實(shí)際積雪厚度和結(jié)冰厚度來調(diào)控抽液泵抽取防凍液的速度，可以起到高效、節(jié)能的效果。當(dāng)溫度和濕度傳感器監(jiān)測(cè)到外界達(dá)不到積雪結(jié)冰條件時(shí)，將監(jiān)控信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置，停止抽液泵工作，關(guān)閉裝置。
[0017]所述的防凍液為乙二醇溶液，由乙二醇與純凈水配制而成，防凍液中乙二醇的含量一般為40% — 60%，其配制出的防凍液冰點(diǎn)從-20°C?-50°C不等，可以根據(jù)不同地區(qū)選擇不同的配比。
【權(quán)利要求】
1.一種高速公路路面融雪化冰成套裝置，其特征在于包括防滲蓄液池、溫度傳感器、濕度傳感器、積雪厚度傳感器、結(jié)冰厚度傳感器、液位傳感器、控制開關(guān)裝置、抽液泵、調(diào)節(jié)裝置、外接電源、聯(lián)結(jié)件；抽液泵連接防滲蓄液池，調(diào)節(jié)裝置連接抽液泵，調(diào)節(jié)裝置連接并聯(lián)的積雪厚度傳感器和結(jié)冰厚度傳感器，調(diào)節(jié)裝置連接防腐鋼管，抽液泵的一端連接外接電源，抽液泵的另一端連接并聯(lián)的溫度傳感器和濕度傳感器，在抽液泵與溫度傳感器和濕度傳感器之間的連接管道上設(shè)有控制開關(guān)裝置，液位傳感器連接在防滲蓄液池與控制開關(guān)裝置之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路路面融雪化冰成套裝置，其特征在于在抽液泵與外接電源之間有電源適配器。
3.一種高速公路路面融雪化冰的除冰方法，其特征在于將權(quán)利要求1所述的高速公路路面融雪化冰成套裝置布置于高速公路兩側(cè)路面以下深度五米左右處，通過溫度傳感器和濕度傳感器檢測(cè)路表面的溫度和濕度，當(dāng)路面溫度接近于冰點(diǎn)且路面濕度滿足結(jié)冰的條件時(shí)，溫度、濕度傳感器反饋信號(hào)給控制開關(guān)裝置開啟抽液泵，將防凍液經(jīng)過防腐鋼管抽至另一側(cè)防滲蓄液池，通過液位傳感器監(jiān)測(cè)蓄液池里的防凍液液面位置，當(dāng)一側(cè)防凍液被抽完后，液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置關(guān)閉該側(cè)抽液泵，同時(shí)另一側(cè)液位傳感器將信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置開啟另一側(cè)抽液泵，如此反復(fù)進(jìn)行，使得防凍液經(jīng)過防腐鋼管在路面中循環(huán)流動(dòng)，將防凍液的熱量傳遞給路面，達(dá)到融雪化冰的目的；當(dāng)溫度和濕度傳感器監(jiān)測(cè)到外界達(dá)不到積雪結(jié)冰條件時(shí)，將監(jiān)控信號(hào)傳遞給控制開關(guān)裝置，停止抽液泵工作，關(guān)閉>j-U ρ?α裝直。
【文檔編號(hào)】E01C11/26GK104195915SQ201410490934
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】房銳, 鄭少鵬, 田波, 劉永才, 李亞軍, 田雪梅, 程志豪, 周沛延, 張瑩瑩, 韓立志, 李思李, 謝晉德, 李東蓮, 黎曉 申請(qǐng)人:云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所