劉桂麗，黃文博，陳培文，薛紹華

(青島理工大學　汽車與交通學院，山東　青島　266520)

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高速公路霧、霾凈化技術研究

劉桂麗，黃文博，陳培文，薛紹華

(青島理工大學汽車與交通學院，山東青島266520)

摘要：對霧、霾產(chǎn)生原因及特點進行了分析，將高速公路地上、地下設施與除濕、過濾裝置相結合，研究了高速公路霧、霾凈化技術。凈化方案提出了新型防護欄設計, 使其兼?zhèn)淇諝鈬?、吸氣導管作用，地下空間設置除霧、過濾裝置并與上部管道相連接。利用吸氣導管吸入安全行車視距空間內(nèi)的空氣，通過除濕、過濾裝置對道路上空霧、霾進行凈化處理，將霧水及微小顆粒引入排水管線，處理后的干燥氣體經(jīng)過鼓風機加壓后由噴氣導管噴向道路上空以凈化空氣, 以滿足高速公路霧、霾天氣下的能見度要求, 提高道路通行能力，降低交通事故率。在新型邊坡防護措施中增加了太陽能發(fā)電和儲能裝置，降低了造價，提高了適用性。

0引言

高速公路的安全運營是關系到國計民生的大事，隨著汽車保有量的日益增長，煙塵懸浮物和汽車尾氣等污染物排放的不斷增加，致使高速公路及周邊區(qū)域的大氣污染日益加劇，交通運營環(huán)境日益惡化。據(jù)權威部門統(tǒng)計，近幾年來，全國高速公路每年發(fā)生交通事故約43 257起，死亡6 269人，受傷18 867人，根據(jù)對交通事故因素的分析，惡劣天氣造成事故約占總數(shù)的50%，其中，因霧、霾天氣導致的交通事故比例高達30.8%[1]。除此之外，霧、霾天氣還造成高速公路封閉、通行能力下降、車輛擁堵等現(xiàn)象，嚴重威脅著交通的安全運營和人民的正常生活。

霧是近地面層空氣中水汽凝結或凝華的產(chǎn)物，是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)。霾是由大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象，其核心物質是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學上稱之為氣溶膠顆粒[2-3]。霧、霾的形成需具備3個基本條件：空氣濕度、環(huán)境溫度和微顆粒含量。目前，國內(nèi)外對大霧天氣條件下高速公路的管理基本上采用控制行車的措施，如交警現(xiàn)場指揮交通、封閉路段、限制車速、采用除霧車流動除霧等[4-5]，上述方法均未能從根本上改變霧、霾天氣下的行車安全問題，且存在投資高、成效低、水滴在路面沉積造成濕滑和冬季噴灑防凍劑解凍等問題。因此，如何及時高效地改善霧、霾天氣條件下高速公路的交通運行環(huán)境成為亟待解決的問題。

本文從道路安全行車所需的視距空間具有局域性的特點出發(fā)，結合現(xiàn)有的空氣除濕、過濾技術，且充分考慮對原有道路設施的改造，對高速公路霧、霾凈化技術進行研究，凈化處理道路上空駕駛員安全視線內(nèi)的霧、霾氣體，以改善高速公路交通運行環(huán)境，實現(xiàn)霧、霾天氣條件下高速公路安全、高效運行的目的。

1總體設計

1.1問題分析

霧、霾天氣使空氣能見度降低，從而導致駕駛員的視距急劇變短，使駕駛員觀察能力和判斷能力下降，無法做出正確判斷；高速公路車輛行駛速度降低，嚴重時高速公路封閉，通行能力降低，導致高速公路的運營效益和服務水平下降；霧天導致高速公路的附著系數(shù)減小，使車輛制動距離增長，易造成高速公路連環(huán)追尾或特大交通事故的發(fā)生，導致巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。通過破壞霧、霾形成條件可實現(xiàn)霧、霾的凈化處理。霧、霾的形成往往面積大、范圍廣，如果要將空中的霧氣全部消除，從方法、成本、效率等方面來說都不具備可行性。由于道路安全行車所需的視距空間具有局域性，因此，只要能保證駕駛員視距空間范圍內(nèi)有良好的能見度，霧、霾天氣條件下車輛就能達到高速、安全行駛?；诖藯l件，本方案提出技術控制措施，將霧氣處理空間控制在道路上空駕駛員安全視線范圍內(nèi)，從而減少霧氣的處理總量，降低能源消耗，且充分考慮對原有道路設施進行改造，以減少新增設施建設，實現(xiàn)霧、霾凈化和降低資金投入的雙重目的。

1.2設計思路

充分利用現(xiàn)有的信息控制、氣象檢測、空氣除濕和過濾技術，在高速公路上引入霧、霾凈化技術方案，破壞霧、霾形成條件，對高速公路上空局部空間進行消霧。新型防護欄兼?zhèn)涞厣蠂?、吸氣導管的作用，與置于地下的除濕、過濾裝置連接，吸氣導管吸入霧氣并引入地下除濕、過濾裝置進行處理，處理后的干燥、潔凈氣體經(jīng)鼓風機加壓后由噴氣管道排入道路上空；具有一定壓力和溫度的潔凈氣流形成氣幕阻隔霧氣的進一步侵入，從而確保設定的除霧范圍；處理后形成的水滴和微塵引入高速公路地下排水管線直接排除；新型邊坡防護設施與太陽能電池板相結合，充分利用太陽能發(fā)電裝置為霧、霾凈化提供所需能量，以減少能源消耗。

1.3技術方案

高速公路上存在霧的路段有局域性特點，全路段可設計為由多個獨立結構單元和控制中心組成。單位里程(1 km)內(nèi)的各個結構單元依次編號，相互之間無關聯(lián)，以便于控制中心對各個結構單元工作狀態(tài)分別進行控制。每個結構單元由地上和地下兩部分組成，見圖1。

圖1　技術方案效果圖Fig.1　Impression drawing of technic scheme

地上主要為新型防護欄結構，由數(shù)根豎向鋼管和兩根橫向鋼管組成，橫管上按一定距離和角度安裝噴氣頭和吸氣頭，在滿足自身原有防護功能的基礎上兼?zhèn)浼夹g方案中噴、吸氣管道的作用。布置在高速公路中央分隔帶和兩側路肩處(詳細布置及結構設計見管線模塊)。每個獨立單元在吸氣口附近安裝氣象指標檢測裝置，檢測空氣濕度、能見度、微顆粒含量等氣象信息，處理后的氣象信息數(shù)據(jù)傳送至控制中心以控制地下除濕、過濾裝置的工作狀態(tài)。

路下結構是技術方案中的核心構件——初效過濾器、除濕器、深效過濾器(霾過濾裝置)和鼓風機。由于霧、霾氣體中通常會夾雜粒徑較大的固體顆粒，為了防止固體顆粒進入除濕器，影響其正常工作而降低其使用壽命。首先將吸入的霧、霾氣體通過初級過濾器，然后再進入除濕器和深效過濾器進行凈化處理，最后經(jīng)鼓風機加壓后排出。因此新型防護欄與地下初效過濾器入口端相連，初效過濾器出口端依次連接除濕器、深效過濾器和鼓風機，除濕器與過濾器均與地下排水管道連接，凈化處理后形成的水及微塵引入地下排水管線。

1.4工作流程

總體工作流程如圖2所示。實時監(jiān)測空氣濕度、能見度、微顆粒含量等大氣指標，將檢測數(shù)據(jù)傳遞給控制中心，由控制中心進行數(shù)據(jù)處理和判斷。當檢測數(shù)據(jù)達到預設值時，控制中心接通能源模塊，相應路段的霧、霾凈化裝置啟動，各個組件進入工作狀態(tài)，此時防護欄的吸氣導管吸入霧、霾氣體，經(jīng)過初效過濾器過濾后傳送到除濕器進行干燥處理，然后經(jīng)深效過濾器進行霾顆粒的凈化處理，處理后產(chǎn)生的水分和微顆粒雜質引入高速公路地下排水管道中；對處理后的干燥潔凈氣體經(jīng)鼓風裝置進行加壓后，再經(jīng)防護欄的噴氣導管按一定角度噴向高速公路上空，形成的氣幕起到阻隔或減緩霧氣進一步下降的作用。以此循環(huán)，直至檢測到的大氣數(shù)據(jù)滿足預定指標。本方案利用電能輔助太陽能的模式為組件提供能源，太陽能電池板實時吸收太陽能并存入儲能裝置。當儲能裝置電量充滿，可開啟變電裝置為沿線線路供電，霧、霾處理裝置啟動后，先由儲能裝置提供能源；當電量不足時，控制中心接通道路沿線供電系統(tǒng)，繼續(xù)為凈化裝置提供能源。

圖2　技術方案工作流程圖Fig.2　Working process of technic scheme

2模塊設計

高速公路霧、霾凈化技術方案的每個獨立結構單元均由核心模塊(初效過濾器、除濕器、深效過濾器和鼓風機)、控制模塊(檢測裝置、控制中心)、能源模塊(太陽能電池板、儲能裝置、變電裝置、沿線的供電設施)、管線模塊(噴、吸氣導管、排水管道)組成。

2.1核心模塊

(1)核心模塊的構成組件和工作流程

本技術方案按固體顆粒大小分為粗、中、細3級過濾。防護欄吸氣口處設置濾網(wǎng)，過濾路面揚塵、柳絮等粗顆粒，然后經(jīng)初效過濾器進行 5 μm 以上細顆粒的2級過濾，最后由深效過濾器進行2.5 μm 以下霾顆粒的深效過濾。

初效過濾器見圖3，從壓縮機出來的壓縮空氣被引進導流板，導流板上有均勻分布的類似風扇扇葉的斜齒，迫使高速流動的壓縮空氣沿齒的切線方向產(chǎn)生強烈的旋轉，混雜在空氣中的液態(tài)水和雜質在強大的離心力作用下分離出來，甩到水杯的內(nèi)壁上，流到水杯的底部[6]，然后從出口輸出除去液態(tài)水和雜質的壓縮空氣。傘形擋水板將水杯分隔成上、下兩部分，下部保持壓力靜區(qū)，可以防止高速旋轉的氣流吸起杯底的水。聚集在杯底的水從排水閥排入高速公路的排水管道。排水閥的開關由安裝在杯底的重力傳感器控制，當過濾的雜物重量達到一個預設值時，重力傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳遞到控制中心，控制中心控制排水閥打開，將雜物排入管道，若管道關閉期間因吸氣口處閥門損壞等原因使得雨、雪水或微塵進入管道，亦可由此排水閥排出。

1—金屬保護外殼；2—固定軸；3—球形初效過濾器；4—傘形擋水板；5—隔板；6—自動排水閥；7—過濾填充介質；8—進氣道濾網(wǎng)；9—空氣壓縮器；10—球形過濾器濾網(wǎng)層圖3　初效過濾裝置Fig.3　Primary efficient filtering device

除濕裝置見圖4，由中效過濾器、熱交換器、風扇、電機、機殼、加熱器等組成。是本技術方案路下結構部分中的核心消霧構件。經(jīng)過中效過濾(過濾 5～2.5 μm微顆粒)后的霧氣，由轉動軸系帶動風扇抽入中效過濾器進一步過濾，然后進入熱交換器，經(jīng)由內(nèi)部結構管道和網(wǎng)芯使空氣中的水分冷凝成水珠[7]，然后從出水口排入地下排水導管，產(chǎn)生出干燥空氣經(jīng)過電熱管加熱后進入深效過濾器。

1—轉動軸系；2—保溫外層；3—排氣管道；4—金屬加熱網(wǎng)；5—電熱管；6—硅膠干燥劑；7—緩沖濾網(wǎng)；8—內(nèi)部結構管道；9—網(wǎng)芯；10—中效過濾器；11—進氣管道圖4　除濕裝置Fig.4　Dehumidification device

深效過濾器是本方案路下結構部分中 2.5 μm 以下霾顆粒的處理裝置。安裝在除濕器與鼓風機之間，利用裝置內(nèi)部的銅線圈通電制造靜電場，借助線圈產(chǎn)生的靜電場來吸附氣體中的懸浮顆粒物，實現(xiàn)道路除霾的目的。最后將吸附的微塵排入排水管道中。

為保證排出的潔凈氣體具有一定的壓力，在深效過濾器后設計鼓風機，以形成穩(wěn)定氣幕阻隔霧、霾氣流下降，最終實現(xiàn)限定的除霧范圍(駕駛員安全行車所需的視線空間)。

(2)核心結構連接與布置

為了便于各組件的后期維護，初級過濾器、除濕器、深效過濾器和鼓風機順序平行連接，安裝在道路兩側路肩和中央分隔帶下側。除濕器、初效過濾器和深效過濾器底部均與地下排水管道相接，為了防止排水管道中的水倒流進入核心部件內(nèi)，需在管道與地下排水管道連接位置安裝單向閥門(見圖5)，鼓風機與噴氣口之間同樣安裝單向閥門，以防止異物從噴氣口進入連接管道，影響凈化裝置的正常運行。

1—進氣管道；2—初效過濾器；3—冷卻器；4—溝槽連接管件；5—單向止回閥；6—排水管道；7—卡箍和緊鎖螺栓；8—連接管道；9—加熱器；10—深效過濾器；11—鼓風機；12—排氣導管圖5　地下核心部件連接Fig.5　Connection of underground key parts

2.2管線模塊

(1)新型防護欄設計

技術方案創(chuàng)新性地將噴、吸氣導管與防護欄進行一體化設計，防護欄在完成自身功能的同時，兼?zhèn)鋰?、吸氣導管的作用，這種新型防護欄間隔一定距離設為一個獨立單元，以便實現(xiàn)對不同路段的控制。

新型防護欄由豎向鋼管和上、下兩根平行橫鋼管組成(見圖6)。豎向鋼管為支撐和連接桿件，與地面剛性連接；距離地面1 m的上橫管為噴氣管道，與地下鼓風裝置連接；距離地面0.5 m的下橫管為吸氣管道，與地下初效過濾器連接；兩橫管之間設置防護擋板，固定于管壁外側以增強新型防護欄的防護功能，防護擋板亦可阻止道路行車道外側氣流進入，確保氣幕的形成，實現(xiàn)限定的除霧范圍；噴、吸氣橫管上每間隔3 m安有噴、吸氣頭，上、下彼此交錯，避免噴、吸氣相互干擾。為了防止凈化裝置關閉期間雨、雪、霜或空中雜物從噴、吸氣口進入管道損壞凈化裝置，每個噴吸氣口均安裝一個由控制中心控制開關的蓋板。凈化裝置啟動期間蓋板打開，否則，蓋板關閉。

圖6　新型防護欄效果圖Fig.6　Impression drawing of new type of guardrail

(2)管線結構連接

圖7　管線連接效果圖Fig.7　Impression drawing of connected pipeline

如圖7所示,地上新型防護欄與路面采用剛性連接，以確保其防護功能，考慮到防護欄受到運行車輛等外力撞擊時發(fā)生的變形和位移會對地下設施造成連帶破壞，方案設計采用柔性接頭連接地上管線與地下設施，結合目前現(xiàn)有的柔性連接材料和工藝進行設計，使其可產(chǎn)生橫向、軸向、角向位移，避免管道不同心和法蘭不平行的限制[8]，滿足道路運行環(huán)境的需要。為了后期維護和破壞后維修方便，地上管線之間采用拆裝靈活的法蘭聯(lián)接和承插聯(lián)接兩種連接方法，并在連接部位進行柔性處理，在滿足防撞效果的同時，提高吸振能力，減少管線彼此之間的干擾。

(3)噴、吸氣頭角度設計

噴、吸氣頭角度是控制霧、霾凈化范圍(即滿足道路行車安全的視線范圍)的重要指標。氣流運動需考慮氣、液、固3相運動的耦合作用，利用氣溶膠粒子運動理論建立數(shù)學模型，綜合空氣流動、車速及車道寬度、氣流壓力等因素的影響，確定路上噴、吸氣導管端部角度、孔口高度等指標，以控制氣流運動軌跡，形成的氣幕保障道路安全行車所需的消霧空間。以道路橫截面與防護欄軸線交點為原點，建立直角坐標系。利用上述原理確定噴氣口噴出熱氣軌跡方程，再利用導數(shù)和正切函數(shù)的性質，求得噴氣導管和吸氣導管角度。

2.3控制模塊

控制模塊由檢測裝置和控制中心兩部分組成。檢測裝置為數(shù)據(jù)采集部件，間隔一定距離安裝在防護欄吸氣導管周邊，實時檢測氣象數(shù)據(jù)并傳送給控制中心。霧的能見度檢測器見圖8，利用紅外線散射技術測量經(jīng)過大粒子或小粒子中的散射光總數(shù)來測量能見度，傳感器通過測量微小懸浮顆粒和大顆粒計算大氣消光系數(shù)[9]，從大氣消光系數(shù)導出氣象光學視程和能見度，再將采集的數(shù)據(jù)傳送到控制中心?？刂浦行牡闹饕毮苁切畔⒔邮?、匯集、統(tǒng)計、分析、判斷、確認、指令發(fā)布等，除霧裝置的控制模塊程序流程圖見圖9。

圖8　能見度傳感器Fig.8　Visibility sensor

2.4能源模塊

能源模塊即霧、霾凈化技術方案采用電能輔助太陽能的模式為各裝置提供能源。首先利用能量來源于太陽能電池板的儲能裝置提供能量，該模塊由太陽能電池板(見圖10)、充電控制器、儲能裝置、變電裝置、沿線的供電設施組成。太陽能電池板安裝在高速公路邊坡，兼?zhèn)涓咚俟纷o坡的作用。系統(tǒng)關閉期間，當儲能裝置能量存儲滿后，多余的能量由線路傳給變電裝置，再由變電裝置傳遞給沿線的用電設施。系統(tǒng)運行過程中，當儲能裝置供電不足時，則直接由沿線的線路供電，保證除霧各裝置正常運行。

圖10　太陽能電池板Fig.10　Solar panel

3工程方案實效分析

3.1霧、霾凈化空間計算

以山東省內(nèi)的濟青高速公路(見圖11)為例進行具體分析，其他高速公路可借鑒該模式及結果。

圖11　濟青高速公路Fig.11　Jinan-Qingdao expressway

根據(jù)交通運輸部《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，重型、中型載貨汽車的高度從地面起不得超過4.0 m，載運集裝箱車輛不得超過4.2 m[10]，且我國載運汽車一般靠右行駛，故右側車道邊緣設為4.2 m；高速公路左側車道一般小轎車居多，駕駛員視線高度為1.5～2.0 m。為了快速消除駕駛員視線前的霧氣，方案將緊急車道右側上空霧氣高度設為2.0 m。

通過模擬氣流運動軌跡發(fā)現(xiàn)，噴出的干燥潔凈氣流按近似拋物線軌跡運行。以高速公路橫截面與防護欄軸線交點為原點，建立直角坐標系(見圖12)。設θ1為噴氣管頭角度，y1為空氣質點距離路面的高度，x為空氣質點距離防護欄的水平距離，已知A，B，C，D，E，F(xiàn)的坐標以及拋物線的性質，求得噴氣口噴出熱氣的運行軌跡方程為：

y1=-102.9x2+1 312.5x+1 000。

(1)

圖12　霧、霾凈化空間計算示意圖(單位:mm)Fig.12　Schematic diagram of calculating fog and haze purification space (unit: mm)

利用導數(shù)及正切函數(shù)的性質，計算可得噴氣導管角度θ1為41°，同理可得設計吸氣導管角度θ2為11°。綜合考慮空氣流動、車道寬度和氣流壓力等因素的影響，最終確定噴氣口的角度取值范圍為35°～45°，吸氣口的角度取值范圍為8°～15°。

3.2能源裝置匹配

為了保證太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供足夠的能源，需根據(jù)各裝置的功率[11]合理布置太陽能發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池板以100 W為輸出功率，按每天平均有效工作5 h計算，平均每天輸出功率p1為500 W，考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板使用功率p2為0.3p1，即150 W。

假設每個單元需要設置n塊太陽能電池板，則每個單獨除霧裝置每年需耗電量為：

Ps=p2×365×24×n。

(2)

初步統(tǒng)計本方案中各裝置功率總和∑pi、 濟青高速公路青島地區(qū)全年霧、霾出現(xiàn)的天數(shù)d(即各裝置工作時間)及每天系統(tǒng)有效工作時間h，則本方案每套裝置每年需耗電量為：

(3)

若要滿足用電需求，則需滿足Ps≥Pd，即可解得所需太陽能電池板塊數(shù)n。

計算結果如表1所示。

表1　太陽能電池板計算結果匯總

3.3實效分析

高速公路霧、霾凈化技術方案的經(jīng)濟效益分析需將霧天導致的損失與該裝置的建設、運行費用進行比較。經(jīng)濟損失包括兩部分，一是由于霧、霾直接或間接(起重要作用)造成的車禍所造成的經(jīng)濟損失，二是由于霧、霾導致封路所造成的經(jīng)濟損失。裝置花費按市場同類產(chǎn)品價格進行估算。

(1)霧天導致的經(jīng)濟損失

①車禍損失y

車禍損失y包括大型貨車車禍導致的嚴重損失和小型貨車損傷導致的輕微損失。從2006年至2013年12月，在濟青高速路段上，因為霧、霾原因導致發(fā)生了5次大型貨車車禍，造成184輛車追尾相撞，車輛損傷嚴重，6人死亡，多人受傷。由道路交通事故賠償標準[12]，估算這5次大型貨車車禍造成的直接經(jīng)濟損失大約為800萬元，則平均每年損失為100萬元。據(jù)統(tǒng)計，霧、霾天氣導致的濟青高速公路的車輛剮擦、追尾等小型車輛損傷大約為每年500起[13]，每起車輛損傷的直接經(jīng)濟損失約為200元，則年均損失為10萬元。

因此，由于車禍造成的直接經(jīng)濟損失y為110萬元。

②霧天封路導致的路費損失z

濟青高速公路南線貫穿山東9個市(縣、區(qū))，全線設立了22個收費站，駕乘人員可以就近上、下高速公路。濟青高速公路南線總長307 km，全程通行費120元[14]。由于該線翻山越嶺，全線共有特大橋4座、隧道4條，全線的4條隧道將收取部分橋(隧)通行費用。以小轎車型為代表的一類車橋(隧)通行費收費標準為每車次15元，二、三、四、五類車型特大橋(隧道)收費標準在一類車基礎上遞加5元[15]。

濟青高速公路青島地區(qū)年平均霧、霾日為51.5 d，濟南地區(qū)年平均霧天為20 d，霧、霾天氣導致的封路約為每年4 d左右。2012年至2013年，濟青高速公路北線日車流量達到過5萬多輛。2013年1月至9月濟青高速公路的車流量同比增長14%，日均車流量為39 297輛[16]。路費收入同比也增長9%，達17.15億元。

按照2013年收入額保守估計，在收入不計增長量的情況下，2013年平均每天收入額z0為475萬元。

因霧天關閉導致的路費損失z即為1 900萬元(按4 d計算)。霧天導致的損失總和W為上述兩者相加，即2 010 萬元。

(2)裝置所需費用

每套裝備所需費用為3.3萬元，加上每單元所需管線1 000 m(目前濟青高速公路為雙向六車道，寬度為33.5 m)，按市場價3元/m計算，每個單元管線所需費用為3 000元，則每個單元所需費用為3.6萬元，按10 a的使用壽命計算，每年的投入約為0.36萬元。濟青高速公路總長318 km，則需布置636個單元，濟青高速公路上總需裝置費用W0即為114.48萬元。

因此，總裝置費用W0遠低于霧天導致的損失總和W，表明此方案在經(jīng)濟上具有良好的可行性。

4結論

(1)技術方案利用新型防護欄及邊坡防護等高速公路原有附屬設施，實現(xiàn)了原有功能基礎上兼?zhèn)湮?、噴氣管道和太陽能發(fā)電的功能；處理后具有一定壓力和溫度的潔凈氣流形成氣幕，阻隔霧氣的進一步侵入，從而確保設定的除霧范圍，減少霧氣處理總量，降低能源消耗；儲能裝置儲滿電后，多余的電能可用于沿線的供電設施。設計方案可減少新增設施投入和能源消耗，提高了適應性和經(jīng)濟性。

(2)檢測模塊實時檢測氣象數(shù)據(jù)，實時反映天氣變化情況，適時開啟凈化裝置進行霧、霾凈化處理；吸入道路上空的潮濕霧、霾氣體，通過除濕、過濾裝置噴出干燥、潔凈的氣體，使高速公路視線空間內(nèi)快速實現(xiàn)氣體交換，霧、霾的消散比傳統(tǒng)模式更加及時、高效。

(3)方案由無數(shù)個結構單元組成，每個結構單元負責相應路段，可獨立運行，各部分構造連接拆裝靈活方便，以便各裝置的后期維護和更新。各個結構單元與沿線的供電線路相連接，實現(xiàn)電能輔助太陽能的模式為組件運行提供能源，因此方案具有良好的可控性。

(4)該凈化技術把除霧、霾產(chǎn)生的水和微塵直接排入地下排水管道中，和原有除霧方法相比，不會導致水在路面沉積而造成因路面附著系數(shù)減小而使車速降低、冬天路面結冰使車輛制動距離增加等問題，增加了行車安全性。

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關鍵詞：環(huán)境工程；霧霾凈化；技術研究；高速公路；防護欄

Research of Fog and Haze Purification Technology for ExpresswayLIU Gui-li, HUANG Wen-bo, CHEN Pei-wen, XUE Shao-hua

(School of Automobile and Transportation, Qingdao Technological University, Qingdao Shandong 266520, China)

Abstract：The causes and characteristics of fog and haze are analyzed, combining the ground and underground facilities on expressway with dehumidification and filtration devices, the fog and haze purification technology for expressway is researched. In the purification scheme, a new type of guardrail is designed. The guardrail acts the function as both air spray pipe and air suction pipe, in the underground space of expressway, dehumidification and filtration devices are installed to connect with these pipes, inhaling the air within safely driving visual space from the suction pipes, and dehumidifying and filtering the fog and haze though dehumidification and filtration devices, the mist and small particles are leaded into the drainage pipeline, the processed dry gas pressurized by blower with high pressure and temperature is sprayed on the road through the spray pipes for air purification to meet the requirements of air visibility, improve traffic capacity and reduce accident rate on expressway in hazy and fog weather. In the new type of slope protection measure, a solar power generation and energy storage system is added to reduce the cost and improve the applicability of the technic scheme.

Key words：environment engineering; fog and haze purification; technology research; expressway; guardrail

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0268(2016)02-0143-08

中圖分類號：X513

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.02.022

作者簡介：劉桂麗(1976-)，女，山東安丘人, 副教授. (1526976986@qq.com)

基金項目：國家自然科學 (51178231)；國家高技術研究發(fā)展計劃(八六三計劃)項目(2007AA11Z219)

收稿日期：2014-05-05