高速公路凝冰预警及自动化处置技术

吕双全

(山西交通控股集团有限公司运城北高速公路分公司，山西运城 044000)

0 引言

在路面管理工作中，为了避免路面凝冰造成的通行能力降低以及交通中断问题，相关部门要积极建立完整的管控规划，合理性提升高速公路早期凝冰预警机制，从而减少恶性交通事故造成的危害，为人们出行安全提供保障。

1 高速公路早期凝冰预警及高危路段凝冰自动化处置技术系统功能

在对高速公路早期凝冰预警及高危路段凝冰自动化处置技术进行全面分析的过程中，主要是借助路面凝冰机理的分析和凝冰形成环境条件的试验，对环境条件进行综合分析，从而有效构建和环境气候因素、海拔参数、道路线路路形等相关因素的管控机制，保证能集中判定路面凝冰危险等级标准，从而建立自动化采集系统和预警系统管理平台，特别是针对重大路面凝冰灾害问题进行综合监管，从而提升高危路段凝冰自动化处理方案的应用效率。

2 高速公路早期凝冰预警及高危路段凝冰自动化处置技术总体框架

本文选取京珠高速湖南耒宜段作为研究对象，对具体温度进行了分析(见图1)。

在实际操作过程中，总体框架结构如下。

图1 温度分析

2.1 路面凝冰环境条件

结合路面凝冰机理和凝冰环境条件分析研究，主要是采取恒温恒湿环境箱进行路面凝冰温度的模拟和湿度、风速等基础参数的分析，从而借助显微镜、低温扫描电镜等进行集中分析，有效对微观结构予以全面判定，从而进一步了解路面凝冰的微观形态，就能对物理特征有明确的分析和认知。

2.2 信息采集技术

要对高速公路凝冰信息采集技术进行综合监督，尤其是对信息采集凝冰要素因子展开判定，其中，空气温度、空气相对湿度、风向风速、降雨/降雪量以及日照强度等。要应用气候检测传感器进行研发管理，并且对气候检测传感器的稳定性和准确性予以集中判定，从而夯实管理项目的基础。最关键的是，在信息采集和传输方式优化层面，相关人员要进行移动通信系统优化管理，并且保证能借助通用分组无线通信业务进行系统化项目监督，从根本上维护管理结构和控制要点的和谐化水平。

第一，高速公路凝冰信息采集技术，主要是借助相应设备完成对应参数的采集，从而判定具体工作要点。具体见表1。

表1 高速公路凝冰信息采集设备一览表

最关键的是应用被动传感器也就是被动冰冻点测试仪器进行项目测量，能在非接触激光路面状态下综合应用双波长激光设备和红外探测设备进行数据采集卡的处理，有效对路面干燥度、潮湿程度、水害问题、冰雪问题等进行集中管理。一般而言，技术参数要将路面温度控制在±0.1℃，路况则要结合整洁度、潮湿度等进行综合判定，水膜厚度为分辨±1 mm［1］。

第二，进行遥感探测技术的应用管理，主要是借助遥感探测模块技术指标对相应内容进行集中约束和管理控制。具体参数如下:1)路面状况测量方式，借助激光设备或者是其他传感器;2)温度测量方法，利用半导体热敏传感器进行测定;3)温度测量范围，从－60℃到100℃;4)系统防盗功能，主要是借助振动传感器，振动在10 s～50 s以上进行报警;5)数据采集频率为10 s～60 min，能依据测量人员进行自主性设定;6)存储容量为1 000条，间隔为1 min;7)平均故障间隔时间为20 000 h;8)输出接口位置要对图像进行处理，或者是借助4G技术完成GPRS跟踪;9)能对50 g～100 g产生的振动进行信号检索;10)主机的功耗在5 W以下。

第三，在应用主动传感器进行主动冰冻点测量的过程中，要对道路面的实际温度和干燥情况等进行综合判定，并且分析水膜的基础深度和液体导电的性能，一定程度上就能借助仿真传感器完成数据的收集和整理，保证相应测量分析可以作为预警机制的直观依据［2］。

2.3 早期凝冰预警系统

为了提升高速公路的综合应用水平，要结合实际情况进行高速公路早期凝冰预警及高危路段凝冰自动化处置技术的管理和研发，结合车速参数、路网通行能力、路线特征以及关键节点等基础性因素建立对应的危险性等级评估机制。

3 高速公路高危路段凝冰自动化处置技术体系

3.1 自动喷洒系统

为了有效维护高速公路高危路段凝冰自动化处置技术的运行，有效应用自动喷洒系统，能对凝冰路段进行整合处理。主要是在路面设置对应的预警系统，完成灌体和泵站的应用管理，利用微小喷嘴的喷洒头有效完成相应处理和操作。

第一，路面喷淋设备控制系统。首先要进行工作模式选择，主要分为自动喷洒、手动喷洒开启以及手动喷洒停止。其次是工作参数的选择，要对环境温度、环境湿度、设定温度以及设定湿度进行综合管理。再次，能借助实时图像对监测路面进行判定和状况分析。最后，充分了解喷洒工作状态和系统工作状态。

第二，进行融冰剂的喷洒，主要是将融冰剂以雾状喷洒在路面上，道路行驶的车辆要结合除冰液进行均匀化管理，有效提升喷洒带的应用控制效果，并且能覆盖两条基础性车道，按照喷洒宽度以及覆盖区域的实际情况进行路况管理。需要注意的是，融冰剂喷洒过程的时间间隔要控制在30 s～3 min之间，若是30 s作为时间间隔，就要保证每平方米除冰液的实际散布量能达到2 g。

第三，在自动喷洒系统应用的过程中，也要对具体的参数进行集中管理和约束监督，保证相应内容都能落实到位，具体参数如下:1)管路压力，0.2 MPa;2)喷洒时间为1 s～100 s，结合实际情况进行实时性调节;3)喷洒间隔要按照30 s～3 min进行调整;4)喷洒装置的距离间隔，要按照10 m～15 m进行设定;5)喷洒宽度为5 m～7 m;6)储罐容量则为500 L～1 000 L，结合实际情况进行自动调整。值得一提的是，在结冰早期预警系统管理的过程中，要尽量结合路面的实际情况进行统筹分析，从根本上提升具体管理工作的时效性，控制系统的底架变压器也要符合要求，并且利用切换技术进行电源管理，完善控制工作的基本水平［3］。

3.2 抗凝冰沥青混合料

在高速公路高危路段凝冰自动化处置技术体系内，抗凝冰沥青混合料也较为关键，在实际应用中要进行抗凝冰改性剂的开发和优化，并且依据混合料设计和施工技术进行监管，一定程度上减少路面不良隐患问题造成的影响。例如，在抗凝冰沥青混合料处理的过程中，要进行功能性试验和路用性能试验。

一方面，功能性试验，要进行下雪试验，有效完成循环测试，并且对融雪功能进行测定。

另一方面，要进行路用性能试验，对混合料级配设计机制进行调整。在实际测定过程中，要对空中质量、表干质量、水中质量、毛体积相对密度以及试件空隙率等基础参数进行集中分析，有效判定稳定性的基础上提高具体问题具体处理的综合效果［4］。

4 结语

在高速公路早期凝冰预警及高危路段凝冰自动化处置技术研发和落实的过程中，要结合技术要素和管理机制建构完整的监督控制体系，确保能夯实管理基础，突出管控模式的综合价值，有效执行具体技术系统操作要点，减少路面危险的同时，发挥技术优势，为交通事业健康可持续发展奠定坚实基础。