路面自動熱控融雪除冰技術研究

摘要：我國絕大地區冬季寒冷，道路容易產生積雪和結冰，這對交通運輸安全有著嚴重的影響，現階段各種融雪和除冰的各種方法都有其缺點和不足，因此本文研究了一種新型的路面融雪除冰方法，即使用發熱電纜，配合自動控溫系統來進行路面融雪除冰。

關鍵詞：自動熱控 水泥路面 發熱電纜

本論文經過了大量的理論與實際分析，得出如下結論：陜西地區路面融雪溫度控制在2-3℃時，鋪筑功率控制在300W/m2上下，可以達到最佳效果。

1 研究意義

我國公路事業正在蓬勃發展，而我國大部分地區冬季氣溫會降到0°以下，這樣就會使路面上容易產生積雪結冰現象。據研究表明，路面在干燥時附著系數為0.6左右，而路面有積雪時附著系數只有0.2左右，結冰時則更低。汽車在路面上行駛必須保證路面有著足夠的附著系數，否則很容易發生危險。

2 發熱電纜的性能介紹

發熱電纜，顧名思義就是通過連通電源能夠產生熱量的一種設備。將這種設備鋪設在路面結構內部，當路面有積雪或者結冰的時候接通電源，便可以發熱來融雪除冰。本實驗采用的發熱電纜規格介紹如下：

①功率為37瓦/米。

②外表面包裹物為pvc護套。

③中間層為鐵皮。

④最里層的線分別是：零線與火線各1根（有白色絕緣層保護），發熱絲若干（白色金屬絲），具體見圖1。

■

圖1 實驗中所用發熱電纜

3 水泥混凝土路面板塊設計

3.1 結構設計

結構如表1：

表1 本實驗水泥混凝土板塊結構數據

■

3.2 鋪筑功率設計

通過變壓器對功率進行調節，實現多種方案的對比

3.3 施工圖（圖2）

3.4 溫度測定

采用ZDR-41型溫度傳感器測量，將探頭埋在上面層與下面層之間，具體如下圖：

■

圖3 溫度傳感器埋設方案

4 實驗及計算

4.1 實驗測得的數據

表2 水泥混凝土板在不同功率不同氣溫條件下達到

穩定溫度場需要的時間（小時）

■

表3 水泥路面不同功率不同氣溫完全融化10mm的

冰所需要的時間（小時）

■

4.2 假設模型

可以把發熱電纜融雪除冰系統簡化成圖4的計算模型。

■

表4給出了不同溫度，不同下雪等級條件下，下雪過程中將雪及時升溫并融化所需的功率。在實際計算中，可將該功率與氣象條件及道路上表面溫度等進行耦合，折算在表面綜合換熱系數中，具體的方法通過有限元分析得出。

表4 不同氣溫下雪升溫及融化所需的功率P（W/m2）

■

5 結論

5.1 通過相關具體的實驗，可以得出融雪效果在路面溫度達到2-3℃時為最佳。

5.2 與傳統的融雪除冰方法相比較，采用發熱電纜來融雪除冰，具有如下的優點：方便操作，對溫度的控制比較容易，在低溫情況下也可以使用，可以有效的解決融雪劑帶來的負面效應。

5.3 該實驗采用的融雪除冰的發熱功率為277.1 W/m2，在我國北方地區進行了相關的實驗，結果顯示，可以達到預期的融雪除冰效果。

5.4 本方法在一些特殊段，如橋梁，隧道進出口處使用，可以有效減少交通事故，保證冬季行車的安全。

參考文獻：

[1]傅沛興.北京道路冬季融雪問題研究.市政技術.2001（4）：54-

59.

[2]高一平.利用太陽能的路面融雪系統.國外公路.1999，17（4）.

[3]田晉躍.國外道路除雪機械技術發展概況.專用汽車.2001（4）：

43-44.

[4]劉宇娜，常洪林等.談新型融雪劑.純堿工業.2004（1）：24-25.

[5]王展意.我國公路橋梁建設的回顧與展望.中國公路學會橋梁和結構工程學會一九九九年橋梁學術討論會論文集.

作者簡介：

羅鵬（1984-），男，陜西大荔人，碩士，助教，楊凌職業技術學院交通與測繪工程學院任教，研究方向：道路與橋梁的課程。