[发明专利]一种测定路面微波除冰性能的可移动式试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于城市道路、机场道路和公路等的融雪除冰技术领域，具体涉及到一种测定路面微波除冰性能的试验装置及试验方法。

背景技术

我国大部分地区的公路、城市道路和机场道路等在冬季都会受到冰雪影响。道路的积雪结冰不仅导致交通中断，还容易引发交通事故，带来严重的经济和生命财产损失。近年来，由于全球气候变暖等因素的影响，持续强降雪等极端恶劣天气呈现不断增加的趋势，而且波及和影响的范围也越来越广。道路积雪结冰时，路面的摩擦系数降低，使得车辆行驶、制动困难，极易发生交通事故。对世界主要大中城市进行调查得出，因道路结冰造成的交通事故占冬季交通事故总量的35%以上。因此，世界上地处高纬度地区的各国都在研究有效清除道路冰雪的方法。

在传统的融雪除冰方式中，喷撒各种融雪剂等化学融冰雪法往往带来巨大的环境危害；人工和机械除冰雪法，速度慢，效率低，而且耗费巨大的人力物力，面对紧急情况，往往难以应付。微波融雪除冰是一项具有环保、节能等特点的技术，利用微波除冰车可以边行走边除冰，在除冰过程中，微波车发射的微波可以穿过冰层直接作用在冰层与路面的结合部，使路面发热、融化结合部冰层，冰层与路面随之脱离，实现融雪除冰的目的。微波除冰技术除冰效率高，且对清除厚冰层具有优势，因此得到越来越多的研究和应用。

不同道路路面材料对微波的吸收和发热效率有很大的差别，直接影响微波除冰的效率。目前尚没有能够直接测定路面材料微波除冰性能的试验装置和试验方法，使得研究人员只能采用间接的试验方法对其进行估计，如利用微波直接加热路面材料，测定路面材料的微波发热效率，并据此判断路面材料的微波除冰性能。经过大量试验研究发现该方法存在如下缺陷：（1）微波加热过程中，路面材料未覆盖冰层，与实际除冰情况不符，且不同冰层厚度覆盖下路面材料的发热效率有较大差别；（2）路面材料的微波发热效率指标不能够为微波除冰车的发射功率、行走速度等指标提供依据。综上所述，路面材料的微波发热效率与微波除冰性能是两个不同指标，二者不能互相替代。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种路面材料微波除冰性能的试验装置和试验方法，能够准确的测定路面材料的微波除冰性能，从而可以从提高道路微波除冰效率的角度优选出适用于微波除冰的路面材料，并为微波除冰车的使用提供如微波发射频率、发射功率、行驶速度等技术参数。

为实现上述目的，本发明的试验装置包括试件成型装置和可移动式微波除冰装置。

所述的试件成型装置包括四边形底板，底板的四边垂直设有侧板，底板和侧板之间、侧板和侧板之间设有密封垫片，用螺丝紧固连接。侧板上设有液位计。

所述可移动式微波除冰装置包括控制系统、微波加热系统和移动装置。

所述的控制系统包括总电源、数据处理与控制单元、微波加热功率控制模块、加热频率控制模块、加热时间控制模块和移动速度控制模块；

所述的总电源对整个微波除冰装置进行供电并控制；

数据处理与控制单元包括红外测温仪、拉力传感器、测速器；红外测温仪用于测定封闭加热方式下路面材料的表面温度；拉力传感器用于测定冰层与路面材料试件表面之间的粘结力；测速器用于测定微波除冰装置的行驶速度；数据处理与控制单元能够接收和显示采集的信息；

加热功率、加热频率、加热时间控制模块与微波加热系统连接，控制微波除冰的加热功率大小，加热频率选择和加热时间的长短；

移动速度控制模块与移动装置连接，控制移动装置的前进或后退等移动、制动及移动速度；

所述的微波加热系统包含不同频率的多个磁控管、微波天线、加热腔、散热装置和屏蔽装置；

微波加热系统的加热腔为两用型，包括封闭加热模式和开放加热模式，封闭加热模式下加热腔底板封闭，开放加热模式下加热腔底板为打开状态。

所述移动装置承载整个微波除冰性能试验装饰，包括橡胶轮、制动器、电动机、传动器和电磁屏蔽帘；

电动机与种植系统连接，能够接受指令，通过传动链条驱动橡胶轮前进或后退；

电磁屏蔽帘用以防止微波泄漏。

一种测定路面材料微波除冰性能的试验方法，其特征在于利用上述试验装置，按照以下步骤进行：

（1）试件制备

①按照交通运输部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中的T0703－2011轮碾法成型沥青混凝土试件，试件尺寸为300×300mm×40mm，试件个数根据实际需要确定；