高速公路凝冰預警及自動化處置技術

呂雙全

(山西交通控股集團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，相關部門要積極建立完整的管控規劃，合理性提升高速公路早期凝冰預警機制，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警及高危路段凝冰自動化處置技術系統功能

在對高速公路早期凝冰預警及高危路段凝冰自動化處置技術進行全面分析的過程中，主要是借助路面凝冰機理的分析和凝冰形成環境條件的試驗，對環境條件進行綜合分析，從而有效構建和環境氣候因素、海拔參數、道路線路路形等相關因素的管控機制，保證能集中判定路面凝冰危險等級標準，從而建立自動化采集系統和預警系統管理平臺，特別是針對重大路面凝冰災害問題進行綜合監管，從而提升高危路段凝冰自動化處理方案的應用效率。

2 高速公路早期凝冰預警及高危路段凝冰自動化處置技術總體框架

本文選取京珠高速湖南耒宜段作為研究對象，對具體溫度進行了分析(見圖1)。

在實際操作過程中，總體框架結構如下。

圖1 溫度分析

2.1 路面凝冰環境條件

結合路面凝冰機理和凝冰環境條件分析研究，主要是采取恒溫恒濕環境箱進行路面凝冰溫度的模擬和濕度、風速等基礎參數的分析，從而借助顯微鏡、低溫掃描電鏡等進行集中分析，有效對微觀結構予以全面判定，從而進一步了解路面凝冰的微觀形態，就能對物理特征有明確的分析和認知。

2.2 信息采集技術

要對高速公路凝冰信息采集技術進行綜合監督，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、風向風速、降雨/降雪量以及日照強度等。要應用氣候檢測傳感器進行研發管理，并且對氣候檢測傳感器的穩定性和準確性予以集中判定，從而夯實管理項目的基礎。最關鍵的是，在信息采集和傳輸方式優化層面，相關人員要進行移動通信系統優化管理，并且保證能借助通用分組無線通信業務進行系統化項目監督，從根本上維護管理結構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，主要是借助相應設備完成對應參數的采集，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備一覽表

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

第二，進行遙感探測技術的應用管理，主要是借助遙感探測模塊技術指標對相應內容進行集中約束和管理控制。具體參數如下:1)路面狀況測量方式，借助激光設備或者是其他傳感器;2)溫度測量方法，利用半導體熱敏傳感器進行測定;3)溫度測量范圍，從－60℃到100℃;4)系統防盜功能，主要是借助振動傳感器，振動在10 s～50 s以上進行報警;5)數據采集頻率為10 s～60 min，能依據測量人員進行自主性設定;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行處理，或者是借助4G技術完成GPRS跟蹤;9)能對50 g～100 g產生的振動進行信號檢索;10)主機的功耗在5 W以下。

第三，在應用主動傳感器進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行綜合判定，并且分析水膜的基礎深度和液體導電的性能，一定程度上就能借助仿真傳感器完成數據的收集和整理，保證相應測量分析可以作為預警機制的直觀依據［2］。

2.3 早期凝冰預警系統

為了提升高速公路的綜合應用水平，要結合實際情況進行高速公路早期凝冰預警及高危路段凝冰自動化處置技術的管理和研發，結合車速參數、路網通行能力、路線特征以及關鍵節點等基礎性因素建立對應的危險性等級評估機制。

3 高速公路高危路段凝冰自動化處置技術體系

3.1 自動噴灑系統

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

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

第二，進行融冰劑的噴灑，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合除冰液進行均勻化管理，有效提升噴灑帶的應用控制效果，并且能覆蓋兩條基礎性車道，按照噴灑寬度以及覆蓋區域的實際情況進行路況管理。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到2 g。

第三，在自動噴灑系統應用的過程中，也要對具體的參數進行集中管理和約束監督，保證相應內容都能落實到位，具體參數如下:1)管路壓力，0.2 MPa;2)噴灑時間為1 s～100 s，結合實際情況進行實時性調節;3)噴灑間隔要按照30 s～3 min進行調整;4)噴灑裝置的距離間隔，要按照10 m～15 m進行設定;5)噴灑寬度為5 m～7 m;6)儲罐容量則為500 L～1 000 L，結合實際情況進行自動調整。值得一提的是，在結冰早期預警系統管理的過程中，要盡量結合路面的實際情況進行統籌分析，從根本上提升具體管理工作的時效性，控制系統的底架變壓器也要符合要求，并且利用切換技術進行電源管理，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體系內，抗凝冰瀝青混合料也較為關鍵，在實際應用中要進行抗凝冰改性劑的開發和優化，并且依據混合料設計和施工技術進行監管，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，要進行功能性試驗和路用性能試驗。

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

另一方面，要進行路用性能試驗，對混合料級配設計機制進行調整。在實際測定過程中，要對空中質量、表干質量、水中質量、毛體積相對密度以及試件空隙率等基礎參數進行集中分析，有效判定穩定性的基礎上提高具體問題具體處理的綜合效果［4］。

4 結語

在高速公路早期凝冰預警及高危路段凝冰自動化處置技術研發和落實的過程中，要結合技術要素和管理機制建構完整的監督控制體系，確保能夯實管理基礎，突出管控模式的綜合價值，有效執行具體技術系統操作要點，減少路面危險的同時，發揮技術優勢，為交通事業健康可持續發展奠定堅實基礎。