山东高速股份有限公司京台济南养护分中心 山东济南 250117
摘要：在冬季寒冷的雨雪天气里，高速公路和城市道路的高架桥或立交桥，更容易导致桥面冰冻，降低道路摩擦系数，极易引发道路交通事故。因此，在高架桥、立交桥和上下匝道等位置安装使用环保型智能动防冰除冰系统，可有效提高冬季冰雪效率，保障道路安全、畅通。
1、研究目的
随着我国社会经济的快速发展，交通运输对国民经济建设和国家安全的影响日益重要。据公安部交管局统计，截至 2015 年底，全国机动车保有量达 2.79 亿辆，机动车及驾驶人数量迅速增长，给人们生产生活带来便捷的同时，也带来不容忽视的安全隐患。冬季冰雪低温天气，冰雪、团雾、暴雨等恶劣气象条件对道路安全运行带来极大危害。尤其是高架桥和立交桥，在寒冷的雨雪天气，更容易导致桥面冰冻，降低道路摩擦系数，极易引发道路交通事故。因此，采取先进技术手段实现主动防冰、除冰，保障冰雪恶劣天气下的道路交通安全，已成为迫切需要解决的现实问题。
2、系统工作原理：
通过“路面气象信息子系统”连续监测路面的温度和路表摩擦力（路面湿滑系数），将监测的信息经“处理控制子系统”进行分析判别，当路面和或大气温度下降和路面的表面摩擦（路面湿滑系数）减至低于阈值水平，在桥面结冰将要危及行车安全的临界点时，实时、主动地控制 “ 喷淋子系统 ” 喷洒适量的环保型除冰剂，使路面无法结冰，从而有效降低桥梁冰雪灾害影响、提高桥梁行车安全。
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3 系统的基本功能
绕城高速立交、公铁立交桥梁霜冻、薄冰、积雪预警系统，针对影响道路行车安全及畅通的雾霾、强风、冰雪、暴雨天气进行信息采集系统设计构建及数据指标实验研究，其研究的目的就是针对国内公路智能交通（ITS）发展和交通安全管理的实际需要，通过 ITS 技术分析和市场调查，开展高速路、城市快速路、重大 典型桥梁在灾害性天气下运营安全的风险性分析及识别，并提出相应的对策：通过气象及路面状况监测数据分析建立短时路面结冰预警模型，实现危险道路况数据采集模气象、路况数 据采集模块、数据传输与处理数据处理数据处理模块、路交通状况的实时预警，并通过安装在关键节点的防冰除冰系统、道路能见度警示与预警系统等实现自动处置或瞬时通知运营管理人员，保证应急管理预案的提前启动。
4、桥梁防冰预警及自动处置系统初步实施方案
4.1预警系统布设范围
绕城高速 G2001（K21+685-K24+485），路段范围长度为 2800 米，双向四车道左右分离，主动除冰系统喷淋总长度为 2800*2=5600 米。
4.2除冰系统布置方案
1）泵站、配电站（箱）位置
泵站及管线布置平面图，由于喷洒长度较长（约 5.6km），因此，管道沿程损失较多，末端水压难以保证。若采用一个泵站，势必需要增大泵站容量，增大水泵功率，增加主管道内径。不仅影响美观，而且造价也大幅提高，喷淋效果也难以保证。
方案①按 3 套喷淋系统设计，路段中心点及两端六分点处个设置 1 套喷淋系统；储液罐及泵房室放置于桥梁下方空地，喷淋子系统管道、电力及信号传输线路沿左右副桥梁侧两侧混凝土护栏敷设，喷头固定在边护栏内侧，喷射距离为路面单幅宽（11.75 米），建设泵站、储液室 3 套，每套系统主管路覆盖长度、线路长度均为 930 米左右；埋设传感器 2 组。
方案②需要设置 1 号和 2 号两个泵站和配电箱，分别位于 G2001 K22+385 处和 K23+785 处。
2）管线布置
主管线采用 DN40 衬塑镀锌钢管（桥下）、高强度橡胶管（桥上），沿着主线和副线分界处由地面泵站敷设到路表，然后沿中央护栏或路侧护栏延伸。不钻孔，不埋设，对路面没有任何破坏。管线之所以选用衬塑镀锌钢管、橡胶管，是因为能够能适应恶劣条件，夏天防晒，冬季防冻，并耐雨、雪、雾腐蚀。
3）喷嘴布设
对路表面的固定喷嘴的技术要求如图 3.1-3.7 所示，每隔 9m 安装一个喷嘴，喷嘴安装于桥面两侧的路缘护栏上或中央护栏上。安装时，需确定喷嘴的射程和喷洒角度，使喷洒的除冰液均匀的覆盖图中所示的桥面区域，具体以施工设计图为准。
4）工程预算智能 防冰、除冰系统初步设计方案及预算
3 除冰剂的选取及使用
（1）环保型融雪剂
可以采用醋酸钾、醋酸钙镁、生物降解化除冰融雪剂，优点是：价格高、融雪效果好、适用范围广、用量少、对路面桥梁腐蚀很小、对环境污染小。按照1/5 配制成除冰液，中雪情况下，双向四车道每公里除雪成本 700 元/KM-1200 元/KM。
（2）“氯盐类”融雪剂
直接撒布氯化钙、氯化钾、氯化镁等融雪剂，价格低，缺点是腐蚀破坏性强，容易造成环境污染，危害人体健康。融雪剂价格每吨 1000 元左右，中雪情况下双向四车道每公里撒布量 1-1.2 吨，除雪成本 1100 元/KM。不建议使用该类融雪剂水融后配制的除冰液，成本虽低但是对环境污染严重，且极端低温下不宜使用。建议选用环保型融雪剂配制的除冰液，根据道路服务水平（安全行车限速等级）可以精准控制喷洒液的量，高效除冰。
结论：“道路凝冰预警与自动化喷洒系统”，可为公路管理者提供及时、准确的道路路表凝冰预测信息，并且能够根据预测的凝冰信息为路段自动喷洒液态防雪剂融，能够达到凝冰的预警并处治的一体化效果。同时，公路管理者可以根据系统提供的路表凝冰预测信息，使凝冰灾害处置工作从“被动”到“主动”，对整条高速公路冰雪灾害进行预先、快速、有效的处置，并及时与交警部门沟通，尽量避免高速公路封道。
参考文献：
[1]罗文孝，张文涛，王祺喆.高速公路施工安全管理研究[J].黑龙江科技信息，2014，07.
[2].朱彦军.关于高速公路施工安全管理的研究[J].交通世界（建养机械），2011，
[3]韦立天 关于高速公路施工安全管理分析[期刊论文]《城市建设理论研究》2013 年 10 期
论文作者:黄鹂,李宁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
标签：路面论文; 泵站论文; 道路论文; 系统论文; 除冰论文; 桥梁论文; 桥面论文; 《基层建设》2018年第7期论文;