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  路面结冰?雪天封路?已有新技术解决这些……  
  日期:2016-03-04    来源:中国交通报  
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    今年1月份,我国遭遇到大面积寒潮天气,道路积雪结冰,甚至部分道路封路,给百姓安全顺畅出行带来了困扰。但在这期间,贵州毕节境内高速公路全线通车,路面仅两侧路肩有雪,行车道上是干净的黑色路面。究其原因,是该路应用了路面凝冰预警及自动化处置系统。为此,记者于日前走访了该系统的研发单位——交通运输部科学研究院道路结构与材料研究中心,发现该技术已经在北京、重庆、云南、贵州、陕西、山东等多省市进行了推广应用,效果明显。此外,该中心还研发了抗凝冰沥青混合料技术和抗凝冰喷涂层技术,这些技术的综合应用和大规模推广为应对冰雪灾害,保障冬季道路出行安全带来了福音。

  预警设备控制系统。


  安装在路侧的喷洒装置。

  埋在路面下的冰点传感器。


  抗凝冰混合料路面与常规路面对比明显。


精准预警 
    除冰变“防冰” 
    “等路面结冰再进行处置,需要人力和时间,肯定会影响交通,所以这项研究的思路是精确预知道路的结冰时间,提前处置,把除冰变成‘防冰’。”交通运输部科学研究院道路结构与材料研究中心研发部副主任朱宝林博士介绍说,要精确预知路面结冰时间,需要在路侧用气象传感器收集道路温度、湿度、附近风速等各种气象信息,再用埋在路面下的传感器感知路面冰点,最后综合判断得出结果。预知路面结冰时间后,系统程序会自动控制安装在路侧的装置,在路面结冰前喷洒融雪剂,降低路面冰点,防患于未然。该系统可布置在山区桥梁、隧道进出口、高海拔背阴、长大纵坡和超高急弯等事故黑点路段,确保冬季道路出行安全。 
    据朱宝林博士介绍,该系统中的核心装置是埋在路面下的主动式凝冰预警传感器,该传感器可通过珀耳帖效应捕捉到不受路面介质影响的真实冰点,解决了国外传感器冰点预测不准问题,同时还可以预测凝冰厚度,技术达到国际领先。利用该智能传感器,再辅以红外图像能见度仪和温、湿度传感器,利用凝冰预警算法,就可提前预测出路面凝冰时间,提供准确预警信息。在喷洒融雪剂时,系统还可根据气温下降趋势和路面实时状况计算喷洒剂量,做到精确控制,减少融雪剂对路面的腐蚀和周边环境的影响。此外,道路管理者可以现场控制系统,还可以在监控中心或通过手机进行远程控制。 
    “这是物联网技术在公路网运行管理中得到成功应用的一个缩影。”据了解,该系统是交通运输部物联网重大专项研究成果之一,在项目成果验收时,以院士为主组成的专家组给出了上述评价。2014年10月该成果获得部科技司颁发的交通运输科技成果推广证书,并获得2015年中国公路学会科学技术奖二等奖。朱宝林博士告诉记者,该研究缘于2008年我国南方地区的雨雪冰冻灾害,经过多年艰苦攻关和大量应用试验,目前的设备系统已经可以产业化应用,并根据市场需求,形成了年产100套的凝冰预警与自动优化处置设备生产基地,成本仅为国外同类产品的1/4。 

    新型混合料 路面自融雪 
    半幅路白雪覆盖,半幅路纤尘不染。朱宝林博士用一张对比鲜明的照片向记者介绍说,有雪的是常规路面,没雪的是铺筑时添加了抗凝冰沥青混合料改性剂的路面,改性剂含有融雪成分。路面除雪的常规思路是雪后撒融雪剂。但把融雪剂添加到沥青混合料里直接铺在路上则是反其道而行,遇到下雪,无需再额外洒融雪剂,路上车碾压过去自动会把融雪成分析出,无需人力,起到自动融雪的效果。而且这种改性剂还有一个重要作用是可把路面的结冰点降低到零下20摄氏度,既融雪又抗冰,达到“小雪自融、大雪易清”的效果。此外,在融雪效果一样的前提下,这种沥青混合料析出的融雪剂仅仅是常规人工撒布量的2.5%到5%,大大减少了融雪剂对道路周边的植被、土壤和水源造成的破坏,同时可有效保护桥梁,防止腐蚀钢筋。 
    据介绍,该材料在推广应用时,业主单位担心,混合料里的改性剂如果很快析出用完怎么办,难道还要重新翻修添加?朱宝林博士解释说,为了解决这个问题,项目组专门研发了配合改性剂使用的缓释剂,在不降低融雪成分浓度的前提下,使改性剂缓慢释放,试验表明,改性剂的融雪效果可以达到14年。目前该材料已经在北京、云南、贵州、山东、内蒙古等12个路段进行了应用,时间最长的已有4年,融雪性能依然良好。 
    此外,项目组还特别研发出用于日常道路养护抗凝冰含砂雾封层材料。抗凝冰含砂雾封层适用于现役道路的预防性养护,采用雾封层高压喷洒车,将抗凝冰材料及雾封层材料同步喷洒在路面,经自然风干形成的一种路面表层处置封层,为原路面提供融雪化冰,保持路面抗滑性能的效果。抗凝冰含砂雾封层施工采用的全自动化智能设备,无需过多的人员机械,快捷,高效,封路时间短,对行车影响小。目前分别在山东、贵州等地进行了试验路的喷洒。

应用效果 
    沪渝高速公路交通事故减少一半 
    沪渝高速公路石柱冷水大桥下部悬空,散热迅速,在冬季极易形成桥面凝冰,为行车安全造成隐患。为此,重庆高速公路集团在该桥上安装了路面凝冰预警及自动化处置系统,其中喷头安装于中央防护栏处,全长107米,可对全桥面进行凝冰喷洒处置,保障了该大桥的冬季行车安全。据统计,该桥安装此系统后,因路面凝冰灾害造成的交通事故减少了50%以上,大大提高了高速公路的应急保通能力。 
    云南楚大高速公路通行效率提高六成 
    云南楚大高速公路环境温度基本在零摄氏度以上,但由于通过的大型车辆对轮毂洒水降温导致路面积水,当气温降低时,背阴路面易形成暗冰和结冰情况,给行车带来极大的安全隐患。据云南高速公路开发投资有限公司相关负责人介绍,2014年楚大高速公路安装了8套路面凝冰预警及自动化处置系统,大幅降低了该路段的交通事故率,并提升该路段的通行效率60%以上,被交通管理部门评价为“为云南省高速公路冰雪灾害整治工程打下了良好的开端”。

  
 
 
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