[发明专利]太阳能光伏融雪路面集成系统

说明书

技术领域

本发明涉及交通安全领域，具体是在雪天环境下利用太阳能技术融化路面积雪的系统。

背景技术

国内外交通部门一直非常重视季冻和寒冷地区路面的交通事故和抗滑问题，尤其是在路面积雪结冰地区，并作了大量研究，探索出多种抑制路面积雪结冰的方法。目前国内外常用的融雪化冰方法包括清除法和融化法。清除法又可分为人为清除法和机械清除法两种；融化法包括化学融化法和热融化法。具体可以分为以下几点。

1、撒布融雪剂

该方法是国际上较常用的一种路面除冰雪的手段，通过在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点，使冰雪融化，进而清除积雪和积冰。国内外常用的融冰雪剂主要有盐类和醇类。

从实际使用效果来看，在一定的环境条件下，撒布融雪剂可以有效清除道路冰雪，改善道路安全状况，提高道路运输效率。但是，醇类融雪剂的除冰雪效果受环境温度影响较大，并具有反结冰现象，即一旦环境温度下降，被融化的积雪会再冻结成冰，使路面更滑，交通事故率更高。如果环境温度过低或降雪量过大，融雪剂自身很难快速溶解、融化，须借助车辆轮胎的碾压作用，所以融冰雪持续时间长，效果差，导致综合成本大幅度升高。

绝大多数的盐类融雪剂产品都存在腐蚀性，易腐蚀破坏道路结构和机动车辆，还会对土壤、水体和大气等造成污染，破坏生态环境。根据美国的一项统计报告，在每年使用1000万吨融雪剂的情况下，会对道路、车辆造成29亿～59亿美元的损失，对停车场造成0.75亿～1.5亿美元的损失，导致5％～10％的植物病变甚至枯死。另外，融雪剂的使用曾造成北京2003年有4000多棵大树和4万多株灌木死亡，草地受害面积达3万多平方米，直接经济损失1500多万元。

这种方法对冰雪清除较彻底，但效率低，费用高，作业时影响车辆通行及行车安全，不能长时间作业，适用于雪量较小时或重点难点路段的冰雪清除。

2、撒布砂石材料

在冰雪路面上撒布一定粒径的砂石材料，如砂、石屑、炉灰、煤渣和砂盐混合料等，能提高冰雪路面的摩擦系数。砂石的存在一方面使冰雪层的冻结强度不均匀，另一方面，砂石在冰雪层的运动使得雪不易压实，达到了抗滑的目的。该方法对积雪清除较彻底，但效率低、费用高、影响交通通行及行车安全、且不能长时间作业，主要适用于小雪及难点路段的积雪清除，且该方法是被动方式操作，具有滞后性。

3、机械清除方法

机械清除法由于采用机械设备(机械车辆铲、推、扫等)故设备效率高，适合于大面积机械化清除作业，但当气温较低时，由于冰与路面之间的粘结力较大，单独使用机械除雪效果并不好，对冰面清除不彻底，不能从根本上解决路面的抗滑能力，行车安全得不到有效保障。而机械吹雪方式虽然除雪安全环保，但只适用于机场等便于管理、较小范围、未经碾压过、厚度较薄的路面积雪，一般是边下雪边作业，机械需求量大、费用高，而且积雪一旦被碾压或结冰则无能为力，该方式不适合交通量较大的公路和城市道路除雪。可见，机械式除雪需要大量的人力、物力和设备，且属于被动式滞后操作，需要一定时间才能使交通恢复正常，且除雪机械受季节影响强、使用频率低、经济效益较差。

4、热力融冰雪方法

此种方法利用热水、燃气、电等产生的热量使冰雪融化，如喷洒热水法、喷洒融雪剂法、汽车加热-机械融化法等。

此类方法融雪化冰虽效果较好，但这些方法往往耗能较大，且融化的雪水进入路面结构时会将路表的灰尘等杂质带入，在路面结构内部积存，进而堵塞孔隙，致使排水不畅，影响雪水的排除。

5、自应力路面抑制冰雪技术

主要通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料，改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过路面在外荷载作用下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰。此类技术中常用的弹性材料多为由废旧轮胎加工而成的橡胶颗粒。这不但可以有效提高路面的除冰雪能力，提高道路安全性能和运输效率，而且为废旧弹性材料的回收利用提供科学、合理的新途径，利于环境保护，节省资源。这是一种被动融雪方式，融雪的效果不太好。

6、导电铺面融冰雪技术

在路面铺装材料中掺入聚合物类、碳类或金属类导电掺合料，使高绝缘性的路面铺装材料具备热和电的感知和转换能力，将电能转变为热能，热能通过铺面材料与冰雪的接触面向上传导，冰雪吸收热量后温度逐渐升高，实现融雪(冰)的目的，该方法耗能较大，路面绝缘材料的研究和应用也没有完成，其研究和推广值得进一步的探讨和升华。

7、能量转化型融冰雪技术