高速公路早期凝冰预警及自动化处置技术

高速公路早期凝冰预警及自动化处置技术研究

交通运输部科学研究院

2013年01月1冬季公路养护技术交流汇报内容1.研究背景3.研究成果4.应用情况2.研究主要内容5.结论路面凝冰会导致路面抗滑能力大幅度降低，削弱道路的通行能力，严重时还会造成交通中断，使道路使用者的生活和生产无法正常进行；甚至可能导致恶性交通事故发生，危害人民生命和财产安全。1.项目背景1.1项目背景1.1项目背景通过对路面凝冰机理及凝冰形成环境条件的试验分析，研究高速公路产生路面凝冰的环境条件；建立与环境气候、海拔、道路线形等相关的路面凝冰危险等级标准；建立高速公路凝冰信息自动化采集系统与预警系统管理平台；针对重大路面凝冰灾害，提出依托工程高危路段凝冰自动化处置技术实施方案。1.2研究目的凝冰挠自动墓化处阔置技脖术研坚究高速睁公路禁早期犯凝冰芹预警葱及高牺危路性段路面傍凝冰片机理移与凝冰掀环境忽条件研究高速维公路弓早期凝冰腹预警系统哄开发特殊爸高危贿路段术凝冰赌自动描化处宅置技偏术高速异公路捧凝冰庆信息敏采集隔技术窄研究抗凝烘冰沥穗青混叉合料傍研究1.愚3研究部内容2.萄1路面福凝冰懒机理每与凝冰它环境怪条件研究开展捉了凝椅冰形呢成的途气象浊方面斗的已民有研饥究和冤路面也凝冰怨处置锤情况肢调研伶工作京珠蚂高速锣湖南浆耒宜棉段调耗研重庆锹石忠劈燕高速敞调研2.研究折内容2.研究教内容2.拘1路面饿凝冰间机理罚与凝冰故环境染条件研究采用侵恒温域恒湿矮环境饮箱模耻拟产冬生路页面凝苗冰的谜温度瘦、湿垃度及蚕风速企等要刺素，倒借助坏显微行镜、遣低温害扫描殖电镜由等微足观结未构试德验的患分析心方法洽，分届析了糠路面堆凝冰系形成则的微辅观形终态，饮对路咳面凝煎冰的次物理踢特征嫂进行刻了研偏究。2.研究鼻内容2.木2高速洪公路桨凝冰信息板采集技术误研究对信云息采塑集的衔凝冰正要素怕因子岛进行保了分休析研淡究；栽如空气者温度维、空野气相相对湿煌度、稼风向浑和风钩速、迅能见袜度、回降雨说量、龟降雪镇量、址雾霜区、日说照度村等气总候检扛测传妥感器哭的研机发和珍借鉴连，试饥验验惑证气每候检雾测传巧感器邀的稳睛定性朽、准侧确性乎和精狡度。对凝支冰的绩要素承信息袖采集伪与传依输方烟式进增行了货优化歇研究全球好移动发通信茎系统通用梨分组图无线析通信怎业务电话闸线光缆2.研究笔内容2.拔2高速译公路厉凝冰信息管采集技术损研究降水下雪相对股湿贿度气衣温风蹄速风吉向能见掩度雾和接霜降水斩量太阳杰辐射下雪杀厚度其它2.研究序内容非接馋触激棍光路附面状软态传揉感器影采用爸双波壤长激慎光器搭、红舱外探丛测器恋、数土据采对集卡路面推干燥潮湿水冰雪技术形参数:道面同温度:±浮0.纱1℃路况(脏，饭潮湿善以及稠湿度3个等屈级)水膜册厚度叠：分瓦辨±公1m离m冰点躺温度逆（计寸算）报警(计算)辨别叙路面惑状况分：结然冰:暗冰,道路肺结冰,白霜,冻雪.干燥被动想传感忌器－被动虎冰冻派点测裳量2.研究企内容2.铺2高速飞公路缘瑞凝冰信息朽采集技术蹄研究路面状况输出信号幅值（单位：V）冰面（表面无水）2.5干燥路面2.1潮湿路面1.45结冰路面（表面含水）1.35雪上撒灰1.17干净雪0.69脏雪0.65水面0.42.研究稠内容2.贿2高速系公路忘凝冰信息齿采集技术穴研究遥感探测模块主要技术指标路面状况测量方法激光

其他传感器温度测量方法半导体热敏传感器温度测量范围-60到100℃系统防盗功能震动传感器震动>10～50g报警数据采集频率10s～60min可设存储容量1000条（1分钟间隔）平均故障间隔时间20000h输出接口图像、RS232或GPRS（3G）防盗震动>50～100g主机功耗<5W2.研究证内容2.垮2高速僻公路库凝冰信息判采集技术敬研究测量:道面凶温度道面缴情况证（干饱，潮吴，湿测）水膜焦深度液体舞导电柏性能主动哭测量它结冰远点,通过南仿真刘传感器室冷却叙使得剖温度喉比道珠面低2°右C根据准传感倍器的头测量茶进行佩报警主动锦传感亲器－主动喊冰冻化点测闹量2.研究列内容2.刷2高速衰公路乞凝冰信息阅采集技术稠研究2.将3高速旨公路膜早期凝冰骂预警系统外开发依据浪车速面、路脸网通刻行能毕力、阶路线差特点著、关另键节骡点等搞因素危，研忌究划搂分所南依托厨高速气公路闯的凝疯冰高写危路侦段，议并对勾其危糟险性敬等级湾进行了评定全。针对燥特殊俭高危尖路段棵，建川立路惜面凝贴冰预警系统管理腥平台，发恐布凝绿冰预浅警信辫息，匠在凝内冰发圆生前盒采取待相应浸的处更治措暖施，即减少嫂恶性决交通散事故格发生重。2.研究蝴内容报警1：冬季道面监或空指气温雄度小利于0刑°C游，道悼面湿滑报警2：主动霉道面汤结冰豪传感应器结钩冰警能报（是比道报面低2°妄C）决定抚除冰带作业!道面甜危险来临或已躬经结忆冰报警3：报警株系统高速犁公路喂凝冰遭危险讨性等低级评单价研仰究2.研究厚内容HistoricalData历史数据Nowcast预报2.弄3高速选公路杀早期凝冰搂预警系统萌开发2.研究谈内容2.衡3高速腊公路鸡早期凝冰蜻预警系统腾开发2.研究见内容2.英4特殊挂高危伸路段凝冰拖自动城化处映置技术研发识了自催动喷临洒系暮统研河究试验俘路特染殊高村危路难段（耒宜具高速阵天池冰地大织桥、劈燕石忠柔路冷得水桥）凝芒冰自拒动喷稍洒方浓案2.研究制内容自动现喷洒奏系统200m20甜x浑5竿m灌体优和泵叹站带有若微小加喷嘴闭的喷朴洒头预警极系统2.研究梦内容实时期图像残可以法监测袍路面摧状况喷洒傲工作狮状态系统下工作睡状态工作盟模式吐可以扛选择工作买参数苗可以炊选择融冰辱剂以挑雾状晌喷洒晕到道粘面上苗。道钟面上锋行使贸的车豪辆使逆得除穗冰液陆更加贩均匀适的分碑布在这道面刘上。秤一条雁喷洒骗带，度可以济覆盖志两条钓车道节，可调径的喷医洒宽展度和洋覆盖凭区域旧以满限足路秆况要迁求。融冰脖剂喷枝洒间佣隔时授间30秒到3分钟菠可调僻，如30秒间口隔，苍每平鲜米的馅除冰键液撒仿布量原约为2克。80斜20装0扇形析喷雾短测试.M朴OV融冰筑剂喷密洒喷洒弯视频坟（双衔击播享放）喷洒锣图示2.研究伟内容性能遇参数自动喷洒模块主要技术指标管路压力0.2MPa喷洒时间1～100S（可自动调整）喷洒间隔30S～3Min可调喷洒装置距离间隔10～15M喷洒宽度5～7M储罐容量550～1000升（可定制）喷头个数依据现场情况定制结冰早期预警系统自动启动当道面达到危险状态时(如液体达到冰点，实际道面温度低于0.2℃，检测到白霜，积雪，冻雨及其他情况)控制系统底架80伏安;带断流器和90/230V变压器电源+15V/1A-15V/0.5A+5V/0.5A；采用切换技术2.熔5抗凝故冰沥默青混广合料规研究抗凝染冰改欠性剂殊开发抗凝剑冰沥抚青混戚合料套设计象与施咬工技僚术研妖究2.研究垦内容2.淋5抗凝叫冰沥疫青混才合料喷研究功能蚀性试霞验路用恳性能请试验2.研究良内容功能蛾性试孩验进行拣了重问复下皱雪试决验，纹最多拴做了12次循钉环，箩融雪铁功能摆明显馅。2.研究灯内容2.悬5抗凝振冰沥犹青混翅合料酸研究抗凝绒冰沥拼青混钉合料顾级配滑设计竖方法2.研究搁内容路用誓性能毫试验名称单位符号123456空中质量gma1206.11208.81208.21211.81209.11202.4表干质量gmf1208.51210.61210.01213.41210.21202.7水中质量gmw705.4705.0705.4706.3703.7703.4毛体积相对密度无量纲rf2.3972.3912.3942.3902.3872.408毛体积密度g/㎝3ρf2.3972.3912.3942.3902.3872.408吸水率%Sa0.480.360.360.320.220.06理论最大相对密度无量纲rt2.5132.5132.5132.5132.5132.513试件的空隙率%VV4.64.94.74.95.04.2理论最大密度g/㎝3ρt2.5132.5132.5132.5132.5132.513试件中沥青的体积百分率%VA10.910.810.810.810.810.9矿料间隙率%VMA15.515.715.615.715.815.1试件沥青饱和度%VFA70.269.069.768.868.472.3马歇尔稳定度试件稳定度（MS）试件流值（FL）MS=7.43(kN)FL=4.33(mm)MS=8.6(kN)FL=3.9(mm)MS=10.28(kN)FL=5.05(mm)MS=11.01(kN)FL=5.19(mm)MS=4.45(kN)FL=5.55(mm)MS=10.09(kN)FL=5.65(mm)马歇尔稳定度平均值—MS=9.33(kN)FL=4.6(mm)MS1=7.72(kN)FL1=5.6（mm)浸水残留稳定度MS0MS0=(7.72/9.33)*100=83%备注:1)骨料加热170°，沥青160°，掺融雪剂，拌合温度165°2)试件成型(双面击实75下)后保温25°24h3)水浴保温60°30-40分钟4)试件5、6做浸水残留试验,浸水48h后，试件骨料发散，易碎，抗压强度低。2.研究洗内容沥青混合料车辙试验左轮(45min变形量)Ⅳ左轮(60min变形量)Ⅳ-1.259840012-1.249679923-1.437640071-1.61544013-1.706879973-1.706879973-1.859280109-2.164079905-2.341880083-2.39267993-2.712719917-3.383280039-4.084320068-4.130039692-4.490719795-5.638800144-4.72947979-6.187439919-5.085080147-6.847840309-6.05535984-7.432040215变形平均值（mm)-3.25120-3.88620动稳定度(次/mm)9922.研究义内容

组类劈裂抗拉强度（MPa）劈裂抗拉强度比（%）加未进行冻融循环组1.2491.9进行冻融循环组1.142.研究驶内容抗滑缝性能仔试验摆式腔摩擦愈仪：95～10乘52.研究誉内容3.研究蹦成果35路面组状态袖遥感缎传感懒器及唯自动斩喷洒沈控制四系统胶具有胆自主舞知识愧产权乱，已讨申请俊专利承；建立颠了高孩速公姿路凝疫冰信罚息采刮集与僚预警遍系统练管理狮平台;编写孩了抗远凝冰显沥青抓混合储料设杆计施斑工技书术指尸南;发表革了3篇相彩关论枣文。位于G5夜0高速蚁公路荒重庆舰石忠灿段从截冉家墓坝到鸣冷水虚乡的欢部分聚；全限程共床计70公里布的山布区路疾段4.应用苍情况示范欠工程业为G5酸0重庆丝式段石能柱冷岔水大吧桥。尝该地灵区地五处山眨区，耽气候燥变化厘异常基，下连雪期沫长。己该桥卡地处胃于长胞下坡赠弯道拾路段巾，事脏故频妄发，困其主生要原排因，煎环境估温度席在零逼度以脂上，惨在没描有下抄雪的闯情况谜下，冰由于孩通过漆的大惕型车文辆对柱轮毂豆洒水叮降温弃造成佩路面发有水散，当谨气温哀降低杜时，骡路面革易形鸟成暗佩冰和钥结冰段情况无，给向行车厨带来郑极大趁的危湾险性暂。4.应用跨情况4.抗凝烧冰沥督青混超合料踩研究门头抬沟G1钞09喉K盯73＋75召0～73＋95剂0处进荷行了泉试验习路的晓铺筑4.应用现情况凝冰皇信息孕预警鸽与自浮动化辰喷洒老技术调结论(1汤)非接妇触式羞进行伯路面删状况桐探测拒，无雅需破门坏路任面以遥及因决施工雁影响识道路享正常酷通行聋；(2鞭)实时谷采集危险路面岔状况信息，系统自动删控制北（也趴可人末