[发明专利]公路除凝冰和冰雪以及消雾灾害设施

说明书

本发明属公路设施技术，是抗御各种天气的不良影响，保证公路环境安全和交通畅通的必备设施。

2008年初的、致使我国20多个省的公路遭受损害的凝冰灾害，使数以万计的旅客滞留在冰天雪地，严重影响人民的正常生活和生产，由于交通中断，再加上电网损坏，这场凝冰灾害给我国造成几千亿元的损失。为此，国家支撑计划项目“云贵川高原潮湿山区路面凝结冰防治技术研究”于2009年6月18日启动。该项目由贵州省交通规划勘察设计院和贵州省高等级公路管理局共同承担，武汉理工大学和哈尔滨工业大学等上百名科技人员参加。该项目将建“凝冰监控预警系统”，开发出新的抗凝冰路面材料，提出切实可行的凝冰路面及其附属物防护、修复技术。该项目的目的是，解决我国高原潮湿山区冬季行车安全问题，并确保道路及附属构造物的使用性能。本人评述：该项目研究方案错误，技术路线复杂，可能(？)达到的目的，也只是对非严寒地区的凝冰灾害的防治，对北方冬季的冰雪灾害的防治并无价值，因而经济与社会效益很有限。

在北方，冬季严寒，冰雪灾害对交通运输(包括公路、航空和铁路)的危害是极大的，其中公路受冰雪灾害影响和经济损失就极为惊人。仅辽阳收费站管辖的153km路段内的情况就可窥其一斑：2008年完成收费70亿元，2009年由于新增高速公路路段，预计收费将达80来亿。但每年由于冰雪造成的损失很大。处理每场雪的专门费用(即不算在籍职工工资)：小雪30万，中雪50万，大雪80万元上下。平均一年至少3场雪，每场雪平均撒盐150t，全年撒盐几千吨。每次因冰雪灾害封路，损失3-6千万元。撒盐除雪，影响路桥寿命(辽阳朝光立交桥6年就翻修，当然与工程质量差也有关)，路面也受损。由于盐分污染环境，沿路两侧果树死亡，农民起诉。但至今国内外没有更好的办法来防治寒冷地区的冰雪对公路交通的严重影响。

凝冰和冰雪都是水遇到零下温度时凝结成的固态水，前者是雨水或融雪水或雾变成的冰；后者是高空形成的雪花降落到地面和设施上的雪堆积，或部分融化后结成的冰的总称，但严寒地区冬季只有积雪。凝冰和冰雪都可因遇到0℃以上温度而融解；这是常识，但至今没有人能利用加温来消除冰和雪的灾害，主要障碍在于空旷的公路上要使它们变成水流走，耗能太大。

近年太阳能发电和风能发电的技术已很成熟，特别是风电成本已降至煤电价，光电价原为煤电的10来倍，但最近也在迅速降低，故用风电和光电制热来融化冰雪，在经济上已可行。风电、光电取代网电，不排放CO₂，这是一种绿色除冰雪方法。影响风电和光电用于除冰雪，还必须解决热能的贮存问题。风和光都不稳定，时强时弱，时有时无，它们供给的电也不稳定、不连续。冰雪的出现，其随机性更大。这供热方与需热方均有随机性引起的问题也已解决，这就是利用本人的另一发明专利：太阳热能高效连续贮存与取用技术。在本项目条件下，将风电和光电并联，输入地下的加热元件，由它完成电热转换并将热能贮于路面结构层中。加热元件的组成：电热丝埋置在绝缘导热材料管中，管子上铺设导热金属板(此金属板位于公路结构层中的联结层位置)，此金属板将绝缘导热材料管上的热量由下而上的传导到它上面的公路面层下层、层面上层和磨耗层。寒冷季节(一般为11月到3月)，风电和光电在加热元件的作用下，转换成热能，此热能应使公路的磨耗层保持40-50℃以下的温度(重交通道路石油沥青AH-130的软化温度为40-50℃)。当雨雪水降落到此磨耗层时，雪当即融化，水不结冰，而是当即沿公路横向流向路肩下的浅沟排走。若降雨停止，磨耗层的温度使路面很快干燥，确保路面状况有利安全。当雪花落到磨耗层时，雪花随即融化成水，横向流向路肩。为节省热能，加热元件两侧和下面均铺绝缘和耐热的材料，可置于瓷土烧成的横断面为凹形的瓷槽。此加热元件埋设于公路的中间带的中央分隔带，不承受车辆的重量。加热元件之上的金属板则应部分伸入行车通道，它要承受行车的重量。为保持中间带两侧的路绿带上的树木，可在栽树时在地下的树干部分包以泡沫塑料。泡沫塑料的作用：防止树木受高温；泡沫塑料可变空间可供树干长大。