黎聰，劉宗戰(zhàn)，張春暉，牟國(guó)良

(1.總裝工程兵軍代局駐天津地區(qū)軍事代表室，天津300240；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊830052)

0 前言

每年冬季我國(guó)很多地區(qū)遭受到冰雪的襲擊，導(dǎo)致路面的摩擦系數(shù)降低，使得車(chē)輛行駛、制動(dòng)困難產(chǎn)生打滑，容易引發(fā)交通事故給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。為了保證交通順暢和行車(chē)安全，提高道路通行能力和運(yùn)營(yíng)效益，避免或減少交通事故，必須采取有效的措施清除路面冰雪［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，15%左右的交通事故與路面冰雪有關(guān)，嚴(yán)重影響了交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。路面冰雪問(wèn)題已成為困擾各地區(qū)交通管理部門(mén)的重要問(wèn)題，因此，研究開(kāi)發(fā)科學(xué)、有效的路面除冰雪技術(shù)，具有非常重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值［2］。

1 冰雪清除技術(shù)的使用情況

目前，國(guó)內(nèi)常用的道路冰雪清除方法有化學(xué)法、機(jī)械法、熱力法和熱力機(jī)械復(fù)合法等四種方法［3-4］，如圖1所示。每種方法在實(shí)際的應(yīng)用中各有利弊。

圖1 路面常用除冰雪技術(shù)

1.1 化學(xué)冰雪清除方法

化學(xué)除冰雪法是通過(guò)在路面上撒布化學(xué)藥劑(通常采用融冰雪劑)來(lái)降低冰雪融點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)路面冰雪的融化和清除?；瘜W(xué)法實(shí)施簡(jiǎn)單、方便，在一定的環(huán)境條件下效果明顯可有效的清除路面冰雪，改善路況，提高路面的通過(guò)性。但融冰雪劑受到溫度的影響較大，容易出現(xiàn)反結(jié)冰現(xiàn)象并且對(duì)混泥土路(橋)面和鋼橋面有腐蝕作用以及污染環(huán)境。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年在使用1 000萬(wàn)噸融冰雪劑的情況下，將會(huì)對(duì)路面和車(chē)輛造成29～59億美元的損失，對(duì)停車(chē)場(chǎng)造成0.75～1.50億美元的損失，并且導(dǎo)致5%～10%的植物出現(xiàn)病變枯死。北京曾因使用融冰雪劑導(dǎo)致4 000多棵樹(shù)和4萬(wàn)多株灌木死亡，草地受害面積多大3萬(wàn)m2，直接經(jīng)濟(jì)損失1 500多萬(wàn)元［5］。

化學(xué)冰雪清除方法雖對(duì)冰雪的清除比較徹底，但存在效率低，費(fèi)用高等問(wèn)題，影響車(chē)輛通行機(jī)安全，不適合長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)，只適用于重點(diǎn)路段以及冰雪量較小的冰雪清除。

1.2 機(jī)械冰雪清除方法

機(jī)械冰雪清除方法是機(jī)械裝置直接對(duì)路面冰雪直接作業(yè)，目前常用的機(jī)械除冰方法按作用方式分為刷掃式、鏟刮式、旋切式、鏟剁式等類(lèi)型。

1)刷掃式 其工作原理為利用刷子將路面冰雪進(jìn)行掃除。該方法作業(yè)效率相對(duì)較低，適用范圍狹窄；軟刷只能用于清除浮雪，硬刷只能用于清除高硬度的冰雪并且在作業(yè)時(shí)易對(duì)路面造成損傷［6］。

2)鏟刮式 利用機(jī)械前進(jìn)提供的動(dòng)力將冰雪從路面上刮削下來(lái)。該方法在路面平整，積雪與路面粘著性低的作業(yè)環(huán)境下作業(yè)效率高；但壓實(shí)積雪和融凍冰雪對(duì)鏟刮阻力較大，故清除冰雪厚度受到限制。

3)旋切式 由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滾輪旋轉(zhuǎn)，滾輪上的斜齒或直尺相對(duì)壓實(shí)積雪或融凍冰雪進(jìn)行碾壓銑刨，使路面硬質(zhì)冰雪破碎，然后清除，但其鏟刃磨損較快，對(duì)路面也有一定的破壞作用。

4)鏟剁式 只適用于中等密實(shí)度的冰雪清除作業(yè)，且作業(yè)效率低，路面冰雪殘留明顯，不適合進(jìn)行高速作業(yè)，若下剁力調(diào)節(jié)不合適，很容易損傷路面。因此，剁鏟式冰雪清除設(shè)備的應(yīng)用范圍受到限制［6］。

1.3 熱力冰雪清除方法

熱力法是利用熱能將路面冰雪融化，并采用相應(yīng)的收集裝置將融化冰雪收集。根據(jù)不同的加熱介質(zhì)可分為電加熱和流體加熱兩種方式［7］。

1)流體加熱主要采用包括燃煤(油)、天然氣和可再生能源等提供熱能，以及采用鍋爐和熱泵機(jī)組等加熱裝置。與化學(xué)除冰雪方法相比，該法融除冰雪效果好、不破壞路面、不污染環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，但是存在初投資高、能源利用率低等缺點(diǎn)。

2)電加熱主要材料為礦物質(zhì)絕緣電纜和電阻線(xiàn)。礦物質(zhì)絕緣電纜為無(wú)機(jī)耐久電纜，具有良好的熱穩(wěn)定性。電阻線(xiàn)通常是聚乙烯或絕緣層硅橡膠的銅芯線(xiàn)。

流體加熱除冰雪法是近年來(lái)發(fā)展的新方法，與電加熱相比的明顯優(yōu)勢(shì)為節(jié)約成本。試驗(yàn)表明，融化100單位面積、25.4mm厚的冰雪，電加熱、天然氣及燃油加熱花費(fèi)的成本為1.57、0.54和0.59美元。

1.4 復(fù)合冰雪清除方法

在對(duì)現(xiàn)有除冰雪的方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，黃鐘岳，陳光等人提出了熱力復(fù)合除雪除冰方案并進(jìn)行相應(yīng)的研究［8］。周建釗、黎聰?shù)热颂岢隽藷崃Α淞骺焖偃诔姆椒?其方法為通過(guò)熱力水射流將路面積冰切成菱形然后用機(jī)械銑削除冰裝置其路面覆冰清除)［1］［9］，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。

2 國(guó)內(nèi)除冰雪機(jī)技術(shù)存在的問(wèn)題

這幾年我國(guó)除冰雪機(jī)械雖有了很大發(fā)展，但其總體水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，產(chǎn)品數(shù)量、品種及性能還有很大的差距，適應(yīng)不了我國(guó)公路的發(fā)展需求，主要表現(xiàn)在以下幾方面［10］:

1)除冰雪機(jī)的品種不全。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有些種類(lèi)的除冰雪機(jī)械還是空白或者處在研制階段，現(xiàn)有的設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足公路、機(jī)場(chǎng)等地的作業(yè)要求，嚴(yán)重制約了國(guó)內(nèi)除雪機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)。

2)功能單一。目前國(guó)內(nèi)的一些除冰雪機(jī)械只具有單一除雪功能或除冰功能，不僅加大作業(yè)成本而且加重了路面養(yǎng)護(hù)的負(fù)擔(dān)。

3)生產(chǎn)量少。我國(guó)雖然有很多廠(chǎng)家和單位生產(chǎn)除冰雪機(jī)械，但其總產(chǎn)量不多，與公路、城市道路和機(jī)場(chǎng)除冰雪的需要相差很大，很多除冰雪機(jī)械產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間處還試驗(yàn)階段，沒(méi)有能夠形成產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)。

4)技術(shù)水平低。由于我國(guó)對(duì)除冰雪機(jī)械的研究起步比較晚，使得除冰雪機(jī)械在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、零部件供應(yīng)，使用管理等方面都存在技術(shù)水平相對(duì)較低的問(wèn)題，致使除雪機(jī)械可靠性差，故障多、效率低、壽命短、成本高，嚴(yán)重影響了除雪機(jī)械的發(fā)展［11］。

3 除冰雪機(jī)技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外道路冰雪清除技術(shù)的研究情況，路面冰雪清除設(shè)備的發(fā)展具有以下趨勢(shì):

1)高效化 包括作業(yè)效率高效化和冰雪清除效率的高效化。只有提高設(shè)備的作業(yè)效率和路面清除效率，才能夠保證及時(shí)快速的清除路面冰雪，保障道路安全和通過(guò)能力。

2)低能耗 資料統(tǒng)計(jì)表明，設(shè)備在清除路面冰雪時(shí)所消耗的能量占總成本的80%以上。因此降低能量的消耗是降低成本最直接有效的方法。

3)多功能化 對(duì)目前現(xiàn)有的除冰雪設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)研究，使其向一機(jī)多能、機(jī)電液一體化發(fā)展。工作方法的多功能可完成各類(lèi)冰雪的清除，降低投入資金；采用機(jī)、電、液技術(shù)提高設(shè)備作業(yè)能力，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)。

4)環(huán)?；?環(huán)保已經(jīng)成為了當(dāng)前的主流，綠色機(jī)械將成為社會(huì)的主旋律。冰雪清除機(jī)械的環(huán)保包括機(jī)械對(duì)環(huán)境影響和清除方法對(duì)環(huán)境影響兩部分。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，道路建設(shè)也取得了相應(yīng)的發(fā)展。人們對(duì)道路的要求也越來(lái)越高，如何快速有效的清除路面冰雪已成為道路養(yǎng)護(hù)的一個(gè)重要課題。但我國(guó)對(duì)冰雪機(jī)械研究、生產(chǎn)起步都比較晚，目前我國(guó)路面冰雪清除大部分仍處于傳統(tǒng)作業(yè)方式。因此需要加強(qiáng)對(duì)除冰雪機(jī)械的研究，逐步向高效化、低能耗、多功能化和環(huán)保方向發(fā)展。

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