高速公路凝冰預(yù)警及自動化處置技術(shù)

呂雙全

(山西交通控股集團(tuán)有限公司運城北高速公路分公司，山西運城 044000)

0 引言

在路面管理工作中，為了避免路面凝冰造成的通行能力降低以及交通中斷問題，相關(guān)部門要積極建立完整的管控規(guī)劃，合理性提升高速公路早期凝冰預(yù)警機(jī)制，從而減少惡性交通事故造成的危害，為人們出行安全提供保障。

1 高速公路早期凝冰預(yù)警及高危路段凝冰自動化處置技術(shù)系統(tǒng)功能

在對高速公路早期凝冰預(yù)警及高危路段凝冰自動化處置技術(shù)進(jìn)行全面分析的過程中，主要是借助路面凝冰機(jī)理的分析和凝冰形成環(huán)境條件的試驗，對環(huán)境條件進(jìn)行綜合分析，從而有效構(gòu)建和環(huán)境氣候因素、海拔參數(shù)、道路線路路形等相關(guān)因素的管控機(jī)制，保證能集中判定路面凝冰危險等級標(biāo)準(zhǔn)，從而建立自動化采集系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)管理平臺，特別是針對重大路面凝冰災(zāi)害問題進(jìn)行綜合監(jiān)管，從而提升高危路段凝冰自動化處理方案的應(yīng)用效率。

2 高速公路早期凝冰預(yù)警及高危路段凝冰自動化處置技術(shù)總體框架

本文選取京珠高速湖南耒宜段作為研究對象，對具體溫度進(jìn)行了分析(見圖1)。

在實際操作過程中，總體框架結(jié)構(gòu)如下。

圖1 溫度分析

2.1 路面凝冰環(huán)境條件

結(jié)合路面凝冰機(jī)理和凝冰環(huán)境條件分析研究，主要是采取恒溫恒濕環(huán)境箱進(jìn)行路面凝冰溫度的模擬和濕度、風(fēng)速等基礎(chǔ)參數(shù)的分析，從而借助顯微鏡、低溫掃描電鏡等進(jìn)行集中分析，有效對微觀結(jié)構(gòu)予以全面判定，從而進(jìn)一步了解路面凝冰的微觀形態(tài)，就能對物理特征有明確的分析和認(rèn)知。

2.2 信息采集技術(shù)

要對高速公路凝冰信息采集技術(shù)進(jìn)行綜合監(jiān)督，尤其是對信息采集凝冰要素因子展開判定，其中，空氣溫度、空氣相對濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降雨/降雪量以及日照強(qiáng)度等。要應(yīng)用氣候檢測傳感器進(jìn)行研發(fā)管理，并且對氣候檢測傳感器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性予以集中判定，從而夯實管理項目的基礎(chǔ)。最關(guān)鍵的是，在信息采集和傳輸方式優(yōu)化層面，相關(guān)人員要進(jìn)行移動通信系統(tǒng)優(yōu)化管理，并且保證能借助通用分組無線通信業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化項目監(jiān)督，從根本上維護(hù)管理結(jié)構(gòu)和控制要點的和諧化水平。

第一，高速公路凝冰信息采集技術(shù)，主要是借助相應(yīng)設(shè)備完成對應(yīng)參數(shù)的采集，從而判定具體工作要點。具體見表1。

表1 高速公路凝冰信息采集設(shè)備一覽表

最關(guān)鍵的是應(yīng)用被動傳感器也就是被動冰凍點測試儀器進(jìn)行項目測量，能在非接觸激光路面狀態(tài)下綜合應(yīng)用雙波長激光設(shè)備和紅外探測設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡的處理，有效對路面干燥度、潮濕程度、水害問題、冰雪問題等進(jìn)行集中管理。一般而言，技術(shù)參數(shù)要將路面溫度控制在±0.1℃，路況則要結(jié)合整潔度、潮濕度等進(jìn)行綜合判定，水膜厚度為分辨±1 mm［1］。

第二，進(jìn)行遙感探測技術(shù)的應(yīng)用管理，主要是借助遙感探測模塊技術(shù)指標(biāo)對相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行集中約束和管理控制。具體參數(shù)如下:1)路面狀況測量方式，借助激光設(shè)備或者是其他傳感器;2)溫度測量方法，利用半導(dǎo)體熱敏傳感器進(jìn)行測定;3)溫度測量范圍，從－60℃到100℃;4)系統(tǒng)防盜功能，主要是借助振動傳感器，振動在10 s～50 s以上進(jìn)行報警;5)數(shù)據(jù)采集頻率為10 s～60 min，能依據(jù)測量人員進(jìn)行自主性設(shè)定;6)存儲容量為1 000條，間隔為1 min;7)平均故障間隔時間為20 000 h;8)輸出接口位置要對圖像進(jìn)行處理，或者是借助4G技術(shù)完成GPRS跟蹤;9)能對50 g～100 g產(chǎn)生的振動進(jìn)行信號檢索;10)主機(jī)的功耗在5 W以下。

第三，在應(yīng)用主動傳感器進(jìn)行主動冰凍點測量的過程中，要對道路面的實際溫度和干燥情況等進(jìn)行綜合判定，并且分析水膜的基礎(chǔ)深度和液體導(dǎo)電的性能，一定程度上就能借助仿真?zhèn)鞲衅魍瓿蓴?shù)據(jù)的收集和整理，保證相應(yīng)測量分析可以作為預(yù)警機(jī)制的直觀依據(jù)［2］。

2.3 早期凝冰預(yù)警系統(tǒng)

為了提升高速公路的綜合應(yīng)用水平，要結(jié)合實際情況進(jìn)行高速公路早期凝冰預(yù)警及高危路段凝冰自動化處置技術(shù)的管理和研發(fā)，結(jié)合車速參數(shù)、路網(wǎng)通行能力、路線特征以及關(guān)鍵節(jié)點等基礎(chǔ)性因素建立對應(yīng)的危險性等級評估機(jī)制。

3 高速公路高危路段凝冰自動化處置技術(shù)體系

3.1 自動噴灑系統(tǒng)

為了有效維護(hù)高速公路高危路段凝冰自動化處置技術(shù)的運行，有效應(yīng)用自動噴灑系統(tǒng)，能對凝冰路段進(jìn)行整合處理。主要是在路面設(shè)置對應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)，完成灌體和泵站的應(yīng)用管理，利用微小噴嘴的噴灑頭有效完成相應(yīng)處理和操作。

第一，路面噴淋設(shè)備控制系統(tǒng)。首先要進(jìn)行工作模式選擇，主要分為自動噴灑、手動噴灑開啟以及手動噴灑停止。其次是工作參數(shù)的選擇，要對環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、設(shè)定溫度以及設(shè)定濕度進(jìn)行綜合管理。再次，能借助實時圖像對監(jiān)測路面進(jìn)行判定和狀況分析。最后，充分了解噴灑工作狀態(tài)和系統(tǒng)工作狀態(tài)。

第二，進(jìn)行融冰劑的噴灑，主要是將融冰劑以霧狀噴灑在路面上，道路行駛的車輛要結(jié)合除冰液進(jìn)行均勻化管理，有效提升噴灑帶的應(yīng)用控制效果，并且能覆蓋兩條基礎(chǔ)性車道，按照噴灑寬度以及覆蓋區(qū)域的實際情況進(jìn)行路況管理。需要注意的是，融冰劑噴灑過程的時間間隔要控制在30 s～3 min之間，若是30 s作為時間間隔，就要保證每平方米除冰液的實際散布量能達(dá)到2 g。

第三，在自動噴灑系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，也要對具體的參數(shù)進(jìn)行集中管理和約束監(jiān)督，保證相應(yīng)內(nèi)容都能落實到位，具體參數(shù)如下:1)管路壓力，0.2 MPa;2)噴灑時間為1 s～100 s，結(jié)合實際情況進(jìn)行實時性調(diào)節(jié);3)噴灑間隔要按照30 s～3 min進(jìn)行調(diào)整;4)噴灑裝置的距離間隔，要按照10 m～15 m進(jìn)行設(shè)定;5)噴灑寬度為5 m～7 m;6)儲罐容量則為500 L～1 000 L，結(jié)合實際情況進(jìn)行自動調(diào)整。值得一提的是，在結(jié)冰早期預(yù)警系統(tǒng)管理的過程中，要盡量結(jié)合路面的實際情況進(jìn)行統(tǒng)籌分析，從根本上提升具體管理工作的時效性，控制系統(tǒng)的底架變壓器也要符合要求，并且利用切換技術(shù)進(jìn)行電源管理，完善控制工作的基本水平［3］。

3.2 抗凝冰瀝青混合料

在高速公路高危路段凝冰自動化處置技術(shù)體系內(nèi)，抗凝冰瀝青混合料也較為關(guān)鍵，在實際應(yīng)用中要進(jìn)行抗凝冰改性劑的開發(fā)和優(yōu)化，并且依據(jù)混合料設(shè)計和施工技術(shù)進(jìn)行監(jiān)管，一定程度上減少路面不良隱患問題造成的影響。例如，在抗凝冰瀝青混合料處理的過程中，要進(jìn)行功能性試驗和路用性能試驗。

一方面，功能性試驗，要進(jìn)行下雪試驗，有效完成循環(huán)測試，并且對融雪功能進(jìn)行測定。

另一方面，要進(jìn)行路用性能試驗，對混合料級配設(shè)計機(jī)制進(jìn)行調(diào)整。在實際測定過程中，要對空中質(zhì)量、表干質(zhì)量、水中質(zhì)量、毛體積相對密度以及試件空隙率等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行集中分析，有效判定穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高具體問題具體處理的綜合效果［4］。

4 結(jié)語

在高速公路早期凝冰預(yù)警及高危路段凝冰自動化處置技術(shù)研發(fā)和落實的過程中，要結(jié)合技術(shù)要素和管理機(jī)制建構(gòu)完整的監(jiān)督控制體系，確保能夯實管理基礎(chǔ)，突出管控模式的綜合價值，有效執(zhí)行具體技術(shù)系統(tǒng)操作要點，減少路面危險的同時，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，為交通事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。