一种小型机动除冰装置的设计[含全套图纸】【答辩毕业资料】

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一种小型机动除冰装置的设计【PDF】【含全套CAD图纸】【答辩毕业资料】.rar

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在城市地区的积雪清除处理部门的设计.pdf---(点击预览)

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减速长轴

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第一套除冰机构

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铲冰刀装配体gb-Gb A3 标题栏.pdf---(点击预览)

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带凹槽的曲柄滑块-Gb A4 标题栏.pdf---(点击预览)

第二套除冰机构

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关键词：: 一种小型机动除冰装置设计 pdf 全套 cad 图纸答辩毕业资料

资源描述：

目录
摘要 1
Abstract 2
前言 3
1 概论 4
1.1 道路除冰技术的发展 4
1.2 国外道路除冰设备的研究现状 6
1.3 国内道路除冰设备的研究现状 7
1.4 道路除冰技术的发展趋势 8
1.5 小型除冰装置的研制现状和发展 8
2 路面压实冰雪物理力学性质 10
2.1 路面压实冰雪成因与影响因素 10
2.1.1 路面压实冰雪分类 10
2.1.2 路面压实冰雪成因 10
2.1.3 影响因素 11
2.2 路面压实冰雪力学性质 12
2.2.1 抗压强度 12
2.2.2 抗切强度 12
2.2.3 相关系数 13
2.3 压实冰雪破坏准则 14
2.4 除冰作业性能参数 17
3 小型机动除冰装置总体设计 19
3.1 除冰装置整体方案设计 19
3.1.1 除冰装置的结构特性和工作原理 19
3.1.2 除冰装置的功率分配 20
3.1.3 机架设计 20
3.1.4 行走装置设计 20
3.1.5 动力装置选定 20
3.1.6 传动装置选定 21
4 主要部件的设计及计算 22
4.1 传动比的确定 22
4.2 铲冰装置设计 22
4.2.1 曲柄连杆机构 22
4.2.2 铲冰刀刀具的设计 22
4.3 碎冰装置设计 27
4.4 主要部件结构参数的确定及计算 28
4.4.1 汽油机计算功率的确定 28
4.4.2 带传动计算 28
4.4.3 铲冰刀理论铲冰频率和碎冰刀盘理论转速 29
4.4.4 减速长轴的尺寸和强度校核 30
4.5 设计考虑因素 31
4.5.1 生产效率 31
4.5.2 除净率 31
5 结论 32
参考文献 33
致谢 35

摘要
在我国东北、西北的大部分地区，冬季持续低温，积雪数月不化和路面湿滑成为堵塞交通甚至引发恶性事故的重要因素。因此，在寒冷地区如何快速清除公路和城市道路冰雪已成为保证公路安全和畅通的重要任务。
目前，世界各国采用的除冰（雪）方法，应用最普遍的有两种，即融解除冰（雪）法和机械除冰（雪）法。融解法是依靠热作用或撒布化学药剂使冰雪融化，其优点是除净率高，但这种方法成本高，且容易造成环境污染。虽然环保型融雪剂已经问世，对环境和植被的影响减少了，但并未彻底根除，因此使用范围受到一定的限制。机械法是通过机械直接作用解除冰雪的危害，虽然除净率较低，但是对环境及植被无污染，能实现冰雪的异地转移，应用范围比较广。针对目前国内外的除雪或除冰车结构复杂、售价高、使用维修成本大、推广和普及困难的发展现状，成功研制具有：机动灵活，操作简单，价格低廉，适合于小型公路和街道的使用的小型机动除冰装置具有广阔的发展前景。
关键词：道路；机械除冰（雪）法；机动的；除冰装置；除净率

Abstract
In most parts of China's Northeast and Northwest, winter continues to be cold, that months ofsnow and the road surface is wet become important factors for blocking traffic or even cause afat-al accident. Therefore, how to quickly clear roads in cold regions and urban road snow and ice h-as become to ensure road safety and the smooth flow of important tasks.
At present, there are two of the most popular methods of removing ice and snow are adoptedin the world, that is melting ice(snow) method and mechanical deicing(snow) method. Melting ice(snow) method depends on the rmalor spreading chemical agents to make the ice and snow melted,the benefit is that the removing ice net rate is high, but this approach brings the high costs, and
it is likely to cause environmental pollution. Eco-friendly snow-melting agents have greater reducedimpact on the environment and vegetation, but not completely eradicated, sousing range is subject to certain restrictions. Mechanical method is a direct role by means of machinery to get rid of hazards of ice and snow, while the removing ice net rate is lower, and there is no pollution to the environment and vegetation, snow off-site transfer and abroad errange of applications could be achieved. In terms of the deicer for ice and snow removal has complex structure at home and abroad,high prices, high maintenance costs and difficult popularization and universal development, successfully create a flexible, simple operation, lowprice, suitable for use on small roads and streets of thesmall motor deicer has broad prospects for development.
Keywords:Road; Mechanical deicing(snow) method; Flexible; Deicer; Removing ice net rate

前言
在我国北方冬季普遍降雪，特别是一些高寒地区降雪期长达（5-6）个月，积雪给道路、机场及人们出行带来极大的不便，甚至造成交通中断，屡屡发生事故。
目前，除雪的常用方式有：机械除雪、融雪除雪、综合式除雪等。机械除雪是通过机械设备清除积雪的方法；融雪除雪是利用热能或撒布化学药剂而使积雪融化的一种方法；综合式除雪是机械除雪与融雪除雪相结合的一种除雪方法。机械除雪应用最为广泛。其除雪效率高、成本低、无污染、但对结冰路面及低等级路面除雪效果差。除雪车在国外已有很多厂家生产如:瑞士的某公司和美国的某公司；德国的某公司。
国内在除冰机械的开发和生产比除雪机械的时间还要短，除冰机械按其工作原理可分为以下几种类型。振动式：液压系统驱动振动马达，带动偏心块的旋转，在离心力的作用下，使得振动轮沿圆周径向运动。静碾压裂式：通过悬挂于装载机前端滚压轮上的组合刀片将冰层压碎。柔性链条击打式：采用特制链条，前端安装吊环，在主机的驱动下，链条作高速旋转，对路面进行柔性抽打，从而获得破冰效果。
纵观除雪破冰机械的发展现状，现有设备绝大部分功能单一、外形大、价格高。所以研制具有：小巧轻便，操作简单，价格低廉，适合于小型公路和街道的使用且同时具有扫雪除冰功能的设备具有广阔的发展前景。

内容简介：: 文献综述题目：道路除冰雪技术现状及思考沈阳农业大学学士学位论文文献综述道路除冰雪技术现状及思考摘要：道路路面积雪结冰给交通和行车安全造成严重威胁。总结分析了国内外道路除冰雪技术的现状及发展方向，可以看出:使用融解法和机械法除冰雪是普遍的方法，但存在环境污染和不能及时清除的弊端。关键词：道路；除冰雪技术；清除；设备0 引言中国北方气候寒冷，冬季较长，降雪量大，部分地区降雪期甚至长达5-6个月。积雪覆盖路面常会引起堵车、交通事故、交通中断等一系列问题。因此，冬季除雪是公路、铁路、机场等交通管理部门，甚至是政府部门一项重要的工作任务。在长期的除雪过程中，除雪方法经历了从最原始的人工除雪到融雪剂除雪，再到机械除雪的过程。其中，在“2010年第八届城市道路、机场铲冰应急管理办法研讨会”上，由于融雪剂因其会造成严重的环境污染，受到大部分环保人士的质疑；同时，除雪设备逐步向低强度、高效率、环保无污染等方向发展。目前，公路和城市道路上使用的除雪机械主要存在整机利用率低、使用成本高、作业速度慢、避障功能不理想以及对路面的保护能力差等缺点。我国目前使用的方法仅限在使用融雪剂和机械这两个方面，且很多地方也是机械设备配备不足，撒融雪剂也是靠人工进行，冬季养护缺乏系统规划，道路冰雪预报严重不足，这对冬季保障交通是不利的。在热力融雪化冰方面，我国的研究还处于起步阶段，实际应用更是未见报道。我们对最新的研究成果进行总结分析，以期为我国道路冰冻灾害防治提供借鉴1。1 道路除冰雪现状分析在世界各国长期的除冰雪工作中，人们不断总结，寻求有效的除冰雪方法，逐渐摸索出一条适用的除冰雪思路。首先是使用机械除冰雪。机械化除冰雪是社会发展的必然选择。随着科技的日益发展和人们环保意识的日益增强，科技含量较高且无污染的机电一体化设备已走进人们的生活2。集成了传感器技术的机械除冰雪设备可以大大降低人们除冰雪作业的劳动强度，提高作业质量，缩短除冰雪时间，减少对路面的破坏，消除对环境的不利影响3。其次要做到及时除冰雪。目前欧、美等发达国家基本都采用“实时清雪”技术，即边下雪边清理，避免路面积雪被碾压成实雪或冰，降雪过程也就是清雪过程，雪停后除雪工作也基本完成，实现“雪中路通、雪停路清”的目标。从工程学的角度看，积雪被压实需要消耗大量能量，要把它从地面清除掉就要消耗更大的能量和更多的时间，清除压实后的积雪是一种效率极低的除冰雪方式。相比较而言，实时清雪所消耗的能量只有前者的几十分之一，是一种效率高且省时省力的除冰雪方法，这一理念已逐渐被越来越多的人所认识和接受。最后要兼顾经济环保。不可否认，融雪剂有污染环境的危害，即使现在所谓的环保型融雪剂也不例外；但在目前还没有替代物的情况下，严格控制融雪剂的使用量是最好的办法(在格外重视环保的发达国家正是这样做的)。“使用”不等同于“滥用”，科学使用是关键，国内有关人士呼吁禁止使用融雪剂，实际上是反对过量使用和使用不当。2 道路除冰雪方法分类目前，世界各国应用最普遍的除冰雪方法概括起来有两种，即融解法和机械法。其中融解法又分为热力法、化学法和物理法三种，见图1。热力法：电加热、微波加热和红外线加热等溶解法物理法：如沙子、炉渣等除冰雪方法化学法：化学性融雪剂，如各种氯化物等机械法图1 常见的除冰雪方法2.1 热力法除冰雪热力法破冰除雪是依靠加热使路面的积雪或积冰融化。按热源的不同，可分为电加热、高温气体加热、微波加热和红外线加热等。电加热法采取在路面下方埋设电热管、使用导电混凝土等方式来加热路面。高温气体法采用诸如发动机热尾气等高温、高压空气流加热路面，使路面冰雪层融化。辐射换热不需要媒介，向外界散失的热量少，容易控制辐射能量的空间分布，且辐射直接作用于受热体，能避免加热周围空气而产生的热量损耗，是一种高效率的加热方式。微波加热和远红外线加热是最值得采用的两种辐射加热方法。热力法除冰除净率高，但由于能耗大、成本高，难以大面积推广。美国和一些欧洲国家小范围使用一种电热法，在建桥修路时，预先在路面下埋设导电发热的设备，靠导热来融化积雪。2.2 物理法除冰雪物理法除冰雪是指用沙子、炉渣等天然的防滑材料达到除冰除雪的目的。首先，它们很容易嵌入雪中或冰层，达到防滑的目的；另外，它们的吸热性能良好，在冬天强光的照射下达到吸热融雪的效果。使用这些防滑材料的初期成本很低廉，但是大量使用后需要清扫，工作量较大，甚至会造成城市下水道淤塞，所以物理法在城市道路的除雪工作中很少应用。通常对于冰冻天气融雪机械无法作业的区域，或道路狭窄、崎岖不平、作业等级较低的状况，可以使用防滑料作业；对于坡陡地段(山地急弯道路)，抛撒防滑材料也是保证交通流量的有效措施。2.3 化学法除冰雪化学法除冰雪就是常见的用融雪剂融雪，其原理是利用融雪剂降低水的结冰温度，在降雪过程中融化新雪，防止积雪结冰。由于除雪剂的冰点较低，直接撒在路面的冰雪上，可以使冰冻的冰层积雪消融成水，是一种有效的防冰、融雪化冰手段。使用融雪剂是目前各国使用最广的一种融雪化冰方法。融雪剂主要分为氯盐型、非氯盐型和混合型三大类，基本原理是融雪剂可以降低溶剂(雪水的蒸汽压，从而使整个溶液的凝固点(冰点)降低4。国外于20世纪30年代开始使用融雪剂，主要集中氯盐，氯化钠用量最多。目前，美国有5种通用融雪剂，其中3种是氯盐(氯化钠、氯化钙、氯化钾)，另两种为非氯盐型(乙酸镁钙和尿素)，但后者由于效率低、用量大、费用高,未能得到广泛应用。日本于20世纪60年代开始使用氯化钠，1995年开始使用氯化钙5。我国撒盐融雪有近30年历史，最初采用氯化钠，到2000年以后才逐渐采用氯化钙、氯化钾、氯化镁等融雪剂，而且使用量呈现明显增长趋势。以北京市为例，自2002年以来，每年平均融雪剂用量为8000-10000t，2010年更是达到t；但在2011年北京市大大减少了融雪剂的使用，投入元购置了大量清雪除冰机械，机械化除雪作业率达90%6。沈阳等地也开始逐渐降低融雪剂的使用。这是适应环保要求的良性改变，在有条件的城市应该提高除冰除雪的机械化程度。融雪剂是双刃剑，除雪融冰的同时给环境、建筑物、植被等产生了不利影响。氯盐融雪剂对路面结构(钢筋、混凝土、沥青等)具有强烈的腐蚀性，通常在10-15 年之内就会严重破坏桥梁结构，是目前威胁道桥安全的主因之一。每使用1t融雪剂，就会造成615美元道桥腐蚀损失、113美元车辆腐蚀损失和75美元植物腐蚀损失7。鉴于氯盐融雪剂的诸多负面作用，世界各国制定了相应的技术规范与约束制度。化学法除冰雪的实施时机和实施方法如下。(1)雪前撒布。雪前撒布融雪剂可以防止雪降落后在路面结冰，是近几年除雪方法中的新兴养护技术，即防冰法。其最大优点是可成倍地节省融雪剂的用量，加快除雪速度，减少交通阻塞，起到事半功倍的效果。当然，气象预报的不准确性会给决策带来困难。但是至少要在一开始下雪就马上撒布，撒布过程应实行“少量、多次、逐步接近目标量”的做法。另外，只在坡路、立交桥等重点部位撒布，平路尽量不用，以减少融雪剂的用量。(2)采用先进的融雪剂撒布机(图2)，禁止人工撒布。目前国内仍有地方采用人工抛撒融雪剂，造成融雪剂使用严重浪费，也无法做到融雪剂的均匀撒布。采用先进的撒布机，其撒布量可以实现实时调整，保证与车速的同步性，并且撒布均匀，避免融雪剂的浪费。(3)采用湿式撒布技术，即在撒布固态盐之前，先与盐水混合后再撒布。湿式撒布技术具有见效快、持续时间长的优点，同时可以增加固态盐的粘性，减少固态盐撒布时因“弹跳”、“散落”产生的浪费。湿式撒布技术已在国外大量使用，国外的应用经验表明:湿式撒布的融雪剂用量比干式撒布节约30%。图2 融雪剂撒布机2.4 机械法除冰雪机械法除雪是通过机械方法直接移除冰雪，达到道路畅通的目的。机械除雪具有机动灵活、速度快、不受气温限制、适用范围广等特点，且不污染环境，是人类传统的、也是迄今为止应用最广泛的除雪方法8。随着机械自动化水平的不断提升，人们环保意识的提高，以及对融雪剂危害认识的加深，机械除雪受到更多的关注9。3 常用的除冰雪机械3.1 除冰雪机械分类除冰雪机械的研制历来是冬季降雪国家的一个重要课题，除雪机的种类很多，可按工作原理、用途、底盘类型和行走方式的不同分类。(1)按照工作原理分类。按工作原理的不同，除雪机械大致可分为犁式除雪机、扫刷式除雪机和转子式除雪机三种，这些都是用于清除浮雪或密实度较小的雪。针对压实雪或冰，可以区别称为除冰机械，大致可分为滚压式、锤击式、铲剁式。中国通过近几年的设备和引进，在除雪机械方面取得了迅速发展，而除冰机械的开发和生产比除雪机械的时间还要短，目前还没有出现能够被市场普遍接受的产品。犁式除雪机具有结构简单、性能可靠和价格低廉等特点，因而受到广大用户的认可，得以广泛使用。转子式除雪机需用动力较大，结构较复杂，主要用于清除厚雪，在大到暴雪的场合有着重要的应用。扫刷式除雪机主要适用于较薄或犁式除雪机工作后残留的积雪，即使路面凸凹不平，也能获得无残雪的清除效果。(2)按用途分类。按照除雪机械的用途可把除雪机分为泛用除雪机、人行道除雪机、铁道除雪机和高速公路除雪机。(3)按底盘分类。根据除雪机械的底盘不同，可以把除雪机分为专用底盘和兼用底盘两种。(4)按行走机构分类。根据除雪机械的行走机构差异，可以把除雪机分为轮胎式和履带式两种。目前，从除雪的作业过程来看，除雪机理、技术方法已趋于成熟，但在具体工作过程中，往往受到路面状况、雪层厚度、气温高低等条件的限制，使用一种机械难以清除各种路面的冰雪，从而使除雪机的应用存在许多局限性。各种除雪机械的适用范围见表1。表1 除雪机械的特点及适用范围名称特点适用范围犁式除雪机以雪犁或刀板为主要除雪方式。可推雪、刮雪可装在卡车、推土机、平地机、拖拉机、装载机等底盘上，适合清除100-300mm厚的积雪转子式除雪机以高速风扇转子的抛雪为主要除雪方式，抛雪或装车新雪、厚雪厚度大于300mm，或与犁式除雪机配合扫刷式除雪机以旋转扫刷为主要除雪方式新雪、薄雪厚度不超过100mm组合式除雪机多种除雪方式的组合新雪、压实雪吹风式除雪机以鼓风机高速气流为主要除雪方式新雪融雪剂撒布机以融雪剂化雪，防结冰为主要除雪方式薄雪、薄冰加热式除雪机把雪收集，加热融化成水特殊场合固定除雪装置在特殊地段安装的永久性除雪装置特殊地段3.2 常用除冰雪机械3.2.1 犁式除雪机犁式除雪机有单向犁、v型犁、变向犁、刮雪刀及复合犁等多种形式，适用于卡车、拖拉机、装载机、推土机、平地机等多种底盘。除雪铲一般安装在车辆前部、中部或侧面，靠主机推动前行，工作装置的提升、降落靠液压控制。该机价格低廉、结构简单、工作可靠、换装容易、机动灵活、作业效率高，适宜于清除未经压实的积雪，特别是密度较小的新降积雪，是使用最广泛的除雪机械。目前常见的犁式除雪机为单向犁(图3)，由铲板、铲刀、主架等部分组成。大多数犁式除雪机都装有自动避障机构，还设有滑靴或支撑轮机构，以减少铲刀的磨损，为了延长铲刀的使用寿命，一般均采用耐磨钢制造。此外，为了保护路面及路面设施，有些铲刀选用特制耐磨橡胶。图3 单向犁式除雪机在犁式除雪机的设计中，避障是其重要功能，否则路面的凸凹不平以及污水井盖等很容易造成机械的损坏。目前常用的避障结构有如下三种。(1)铲刀翻转式。这是一种比较简单的避障方式，除雪铲的铲刀和铲板铰接。两者通过弹簧固连，当雪犁工作过程中遇到障碍物时，铲刀由于受到阻力的作用，向后翻转；越过障碍后，在弹簧的作用下恢复原状。此机构具有结构简单、更换方便、维修性好等优点，但在越障高度上有一定的限制，见图4(a)。(2)铲板翻转式。思路与铲刀翻转类似，只是遇到障碍后铲板会翻转，实现避障。如图4(b)的结构中，铲板与固定架的轴管铰接，两者通过弹簧固连。当雪犁工作过程中遇到障碍物时，铲板整体受到阻力向后绕轴管翻转；越过障碍后，在弹簧的作用下恢复原状。此机构具有结构简单、避障高度大等优点，但有避障幅度大、回位困难、高速施工安全性差等缺点。(3)四连杆越障式。四连杆越障式在结构上比较复杂，主要由摆动架、推雪铲和两个连杆组成一个四杆机构。雪铲在推雪时受到雪的反压力和地面的支撑力使四杆机构保持平衡；当遇到障碍物时，破坏了原有的平衡，雪铲向上运动，达到越障的目的，见图4(c)。图4 犁式除雪机规避结构3.2.2 转子式除雪机转子式除雪机主要适用于降雪量很大的场合，清除较厚积雪，清除雪阻(山区道路)或将犁式除雪机推起的雪抛出路外，少数装有特殊齿刃螺旋的除雪机也可以清除较厚硬雪。转子式除雪机的工作范围极广，工作能力强大，其工作幅宽可达3.0m以上，除雪功率可达上千马力，抛扬距离从最大为45 m以上，其特殊功效往往是其他除雪机械无法替代的。图5为转子式除雪机的工作情景。图5 转子式除雪机正在工作转子式除雪机工作装置的基本结构由抛雪装置和集雪装置组成，辅助结构还包括控制抛雪方向的抛雪筒、控制接地的铲刃和滑靴机构等。工作装置的动力既有自身具备的，也有靠主机提供的。在抛雪装置中部或一侧有离心式风机，依靠其高速旋转产生的机械离心力和高速气流的综合作用将积雪抛出，多数只采用一套风扇结构；集雪装置风扇前方，一般由一对或两对同轴对称螺旋将两侧积雪集送给中部的抛雪风扇，也有一些集雪设备只靠风扇前方一侧或左右两侧的斜置导板在主机推力作用下将积雪引导到抛雪风扇内抛出，可称作无螺旋结构。两种转子式除雪机的结构见图6。图6 两种转子式除雪机构旋转式除雪机的抛雪筒用来调整抛雪方向和距离。改变抛雪方向的方法有两种:一种是将抛雪筒与转子壳体做成一体，并使之可沿转子作回转圆周转动，这样抛雪方向就可以改变了；另一种是将抛雪筒制成可以绕自身立轴回转的形式，以达到改变抛雪方向的目的。旋转式除雪机结构见图7。图7 旋转式除雪机构3.2.3 扫刷式除雪机扫刷式除雪机(图8)是利用旋转的扫刷将雪扫至路边，主要适用于薄的浮雪，或者是犁式除雪机除雪后的残雪，非常适合道路上进行无残雪的除雪作业10。其结构主要包括机架部分、扫刷部分和动力部分。扫刷可左右摆动，以实现左侧扫雪或右侧扫雪，扫刷材料通常是由钢丝和尼龙混装而成11。图8 旋转式除雪机正在工作4除冰雪机械的发展方向(1)加强对雪的特性的研究，建立道路气象系统。为了提高除雪除冰机械的设计水平，需要对冰雪的力学性质和物理特性进行深入研究，特别是对压实积雪的理论研究。此外应建立道路气象信息系统，该系统是由设置在各地的传感器与具有先进软件的微机构成，用于预测道路的冻结和除雪状况，利用其传感器可获取路面温度、湿度、风向、风速等方面的信息，这样能够及时、准确地掌握路面状况，以便灵活、高效地使用除雪机械。(2)向一机多能、机电液一体化方向发展。在现有情况下，可以对汽车、拖拉机、装载机和推土机等设备进行改装，冬季降雪时用来除雪作业，其余时间可用作公路养护或其他作业，提高设备的利用率；采用机、电、液技术，提高除雪机械的科技含量，减轻工人的劳动强度。(3)向大型、小型和高速高效方向发展12。中国地理环境复杂，各地冬季降雪情况不同，加之各个城市道路建设布局各异，在除雪设备的选取上也不尽相同。因此要开发出大型和小型除雪机械以满足不同地区和工况的除雪要求，同时要开发出清除效率高的机械，避免除雪作业时引起交通拥挤。5结论与建议道路积雪结冰是一个世界性的难题,各国都在努力进行研究除雪技术，并将之付诸实践。我国除了在融雪剂及机械除雪这两个方面与其他国家相差不大外，其他环保型、高成本型技术都还处于初步研究阶段。目前我国大量使用融雪剂，给环境造成了很大压力，个别有条件的城市开始逐渐提高机械除雪的比率，这是一个发展趋势。在当前技术条件下，我国应对冰雪灾害天气应该采取如下措施：(1)交通管理部门应提前制定融雪化冰计划，加强重点路段、桥段的冬季养护；(2)发展健全道路冰雪灾害气象预警系统；(3)开展环保、智能融雪

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