一种高速公路互通匝道无人值守除雪站的制作方法

1.本发明涉及一种高速公路互通匝道无人值守除雪站，涉及到路桥施工维护技术领域。


背景技术：

2.高速公路枢纽互通是不同高速公路相交叉的位置，存在互通匝道转弯半径较小的情况，转弯较急容易发生交通事故。高速公路出现降雪后，一般会根据降雪状况对高速公路进行封闭，禁止社会车辆上路，而后高速公路养护工区会开展除雪作业，封闭高速后的一段时间里，高速上依然存在未下高速的社会车辆行驶，特别是高速公路枢纽互通一般降雪量不会封闭，当社会车辆行驶到枢纽互通转弯半径较小的匝道时因雪情湿滑，容易造成车辆失控进而发生交通事故。
3.因此，如按照风险等级，枢纽互通匝道相比主线作为除雪保通区域的除雪首要度是更高的，但枢纽互通匝道处于非主线位置，除雪作业人员设备一般无法第一时间到达作业现场，为了解决这一情况，需要在重要匝道处设置无人值守除雪站，通过喷洒液体融雪剂进行除雪作业。
4.而目前市场上采用融雪剂主要有两种，有机融雪剂和氯盐类融雪剂，有机融雪剂对基础设施没有腐蚀作用，由于价格过高，只是在机场、高尔夫球场等场所少量施用；在城市、高速公路中融雪应用较广的是氯盐类融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作“化冰盐”，其优点是价格便宜，仅相当于有机类融雪剂的1/10，但它对大型公共基础设施的腐蚀是很严重的，并且融化后的雪或冰变成液体，流入下水设施、农田等，危害极大，存在危害农田、绿化带、缩短道路寿命、污染环境等问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种设计合理，降低能耗，且能随时保证枢纽互通匝道等重点区域无积雪的高速公路互通匝道无人值守除雪站。
6.为达到上述技术问题的目的本发明所采取的技术方案是：一种高速公路互通匝道无人值守除雪站，其包括设置在匝道附近的储液装置、进液口与所述储液装置连通的动力装置、与所述动力装置出液口连通的喷液装置以及与所述动力装置连接的控制装置；所述储液装置内预设有地热源热交换装置。
7.进一步的，所述地热源热交换装置采用重力热管，所述重力热管包括设置在地下的热管蒸发段、设置在储液装置内的热管冷凝段以及连接所述热管蒸发段和热管冷凝段的热管绝热段。
8.进一步的，所述热管蒸发段上周设有第一换热翅片。
9.进一步的，所述热管冷凝段上周设有第二换热翅片。
10.进一步的，所述动力装置包括进液口与储液装置连通的水泵、与所述水泵连接的
蓄电池组以及与所述蓄电池组连接的太阳能电池板组，所述水泵上设置出液口。
11.进一步的，所述水泵与出液口之间设置止回阀。
12.进一步的，所述喷液装置包括与出液口连通的喷液主管，所述喷液主管由一段以上的主管道组装而成，所述喷液主管的主管道上设置与主管道连通的喷液支管，所述喷液支管上均设有喷头，所述喷液主管一端连接出液口，另一端连接储液装置的加液口。
13.进一步的，所述喷液支管的内径小于喷液主管的内径。
14.进一步的，所述喷液主管和喷液支管外侧包覆保温层。
15.进一步的，所述控制装置包括与水泵连接的plc控制器，所述plc控制器与水泵连接，所述plc控制器与蓄电池组连接，所述plc控制器与路面状况传感器连接。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明针对高速公路互通匝道无法第一时间进行除雪作业的问题，设计高速公路互通匝道无人值守除雪站，由plc控制器、储液装置、水泵、喷液管路等等组成，天气晴好时，太阳能电池板组发电并利用蓄电池组进行储电，蓄电池组为plc控制器和水泵等提供电能，在路面有积雪后，路面状况传感器检测到雪情，将信号传输给plc控制器，plc控制器控制水泵自动启动、调整，带动储液装置内的液态融雪剂从喷头喷出，喷口可以设置在匝道转弯外侧护栏处，融雪后产生的水流可按照坡度由高处流向低处，实现自动化除雪作业，自动化程度高，无需人员操作，大大降低了高速公路互通匝道处积雪无法及时清理导致的驾驶风险的问题。
17.本发明针对融雪剂污染严重的问题，采用结合储存罐与地源热配合，提高液体融雪剂的温度，加快融雪效率，降低液态融雪剂中氯盐类融雪剂的浓度用量要求，进而减少氯盐类融雪剂的用量，减少其带来的环境污染。
18.本发明通过采用若干重力热管垂直预设安装，热管蒸发段位于地下深处用以吸收地源热，热管冷凝段用以加热储液装置内的液态融雪剂，通过热管将地源热热量高效传导给储液装置内的液态融雪剂，吸收热量后的液态融雪剂温度升高，在融雪时可以加快融雪效率，依靠重力热管持续零能耗的将地源热转移到液态融雪剂中，其设计合理，节能高效，并且具有一次投资长期受益的特点，并且通过热管的形式加热储液装置内的液态融雪剂，大幅度减少地源热泵主机设备等投入，降低配电需求，具有良好的经济社会效益。
19.本发明的喷液装置由一段以上的喷液主管组装而成，便于安装和检修维护，喷液主管连通内径较小的喷液支管，并通过plc控制器控制水泵变频，保证喷口喷液压力，并可按照设定要求周期变频，保证液态融雪剂均匀覆盖喷洒，加快融雪效率。
20.本发明的喷液主管和喷液支管外侧包覆保温层，减少液态融雪剂从储液装置中出来后在喷液装置中的热量损失，保证融雪效率。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；图2为本发明储液装置结构示意图；图3为本发明喷液装置结构示意图；图4为本发明喷液装置安装结构示意图；图5为本发明重力热管俯视分布结构示意图；
其中，1、储液装置，101、热管蒸发段，102、热管冷凝段，103、热管绝热段，104、第一换热翅片，105、第二换热翅片，106、加液口，2、水泵，201、进液口，202、出液口，203、蓄电池组，204、太阳能电池板组，205、止回阀，206、电动节流阀，3、喷液装置，301、喷液主管，302、喷液支管，303、喷头，4、plc控制器，5、路面状况传感器。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明做进一步说明。
23.如附图1-5所示，本实施例提供一种高速公路互通匝道无人值守除雪站，其包括设置在匝道附近的储液装置1、进液口与所述储液装置1连通的动力装置、与所述动力装置出液口连通的喷液装置3以及与所述动力装置连接的控制装置；所述储液装置1内预设有地热源热交换装置，所述控制装置包括与水泵2连接的plc控制器4，所述plc控制器与水泵2连接，所述水泵2为变频泵，所述plc控制器与蓄电池组203连接，所述plc控制器与路面状况传感器5连接，所述路面状况传感器5型号采用jci-1600-ri，所述针对高速公路互通匝道无法第一时间进行除雪作业的问题，设计高速公路互通匝道无人值守除雪站，由plc控制器4、储液装置、水泵2、喷液管路等等组成，在路面有积雪后，路面状况传感器5检测到雪情，将信号传输给plc控制器4，plc控制器4控制水泵2自动启动、调整，带动储液装置内的液态融雪剂从喷头喷出，喷口可以设置在匝道转弯外侧护栏处，融雪后产生的水流可按照坡度由高处流向低处，实现自动化除雪作业，自动化程度高，无需人员操作，大大降低了高速公路互通匝道处积雪无法及时清理导致的驾驶风险的问题。
24.所述plc控制器支持4g、wifi、以太网等多种互联网接入方式，便于远程编程、远程调试、远程监控、远程通讯和远程控制，实现远程控制功能，采用远程控制或人工现场控制的方式提前喷洒液态融雪剂，尤其针对北方地区，容易发生冻雨等灾害性天气，可有效防止路面结冰，减少冻雨带来的风险问题。
25.所述地热源热交换装置采用重力热管，所述重力热管包括设置在地下的热管蒸发段101、设置在储液装置1内的热管冷凝段102以及连接所述热管蒸发段101和热管冷凝段102的热管绝热段103，所述热管蒸发段101上周设有第一换热翅片104，所述热管冷凝段102上周设有第二换热翅片105，所述第一换热翅片104和第二换热翅片105加大换热面积，提高换热效率，通过采用若干重力热管垂直预设安装的方式，热管蒸发段101位于地下深处用以吸收地源热，热管冷凝段102用以加热储液装置1内的液态融雪剂，通过热管将地源热热量高效传导给储液装置1内的液态融雪剂，吸收热量后的液态融雪剂温度升高，在融雪时可以加快融雪效率，依靠重力热管持续零能耗的将地源热转移到液态融雪剂中，其设计合理，节能高效，并且具有一次投资长期受益的特点，并且通过热管的形式加热储液装置1内的液态融雪剂，大幅度减少地源热泵主机设备等投入，降低配电需求，具有良好的经济社会效益。
26.所述动力装置包括进液口201与储液装置1连通的水泵2、与所述水泵2连接的蓄电池组203以及与所述蓄电池组203连接的太阳能电池板组204，所述水泵2上设置出液口202，所述水泵2与出液口202之间设置止回阀205，止回阀205用以防止液态融雪剂倒流，天气晴好时，太阳能电池板组204发电并利用蓄电池组203进行储电，蓄电池组203为plc控制器4和水泵2等提供电能，同样在便于配电地区的地区，也可以采用与市政电网接入的方式供电保证除雪站电力供应使用。
27.所述喷液装置包括与出液口202连通的喷液主管301，所述喷液主管301由一段以上的主管道组装而成，所述喷液主管301的主管道上设置与主管道连通的喷液支管302，所述喷液支管302上均设有喷头303，所述喷液主管301一端连接出液口202，另一端连接储液装置1的加液口106，所述喷液支管302的内径小于喷液主管301的内径，在喷液主管301上位于加液口106一侧设置电动节流阀206，喷液装置由一段以上的喷液主管301组装而成，便于安装和检修维护，喷液主管301连通内径较小的喷液支管302，并通过plc控制器4控制水泵2变频，配合调整电动节流阀206的流量，保证喷口喷液压力，并可按照设定要求周期变频，保证液态融雪剂均匀覆盖路面喷洒，加快融雪效率。
28.所述喷液主管301和喷液支管302外侧包覆保温层，所述保温层采用耐腐蚀和耐久性优益的材料制备，减少液态融雪剂从储液装置中出来后在喷液装置中的热量损失，保证融雪效率。
29.具体工作过程如下：在天气晴好时，做好以下准备工作，即向储液装置1内添加足量的液态融雪剂，太阳能电池板组204发电并利用蓄电池组203进行储电，蓄电池组203可为plc控制器4和水泵2等提供电能，重力热管内添加有低沸点液态工质，在热管蒸发段101，低沸点液态工质吸收地源热量并沸腾气化，吸热后形成气态工质上升到热管冷凝段102，将热量释放到储液装置1内的液态融雪剂中，零能耗实现热量传输，提高液态融雪剂的温度，加快其使用时的融雪速度，减少液态融雪剂中氯盐类融雪剂的浓度用量要求，进而减少氯盐类融雪剂的用量，减少其带来的环境污染。
30.在路面状况传感器5检测到雪情时，将信号传输给plc控制器，plc控制器根据设定启动水泵2，提高了温度的液态融雪剂依次流入喷液主管301的主管道上、喷液支管302，随后一部分液态融雪剂从喷口喷出，另一部分液态融雪剂从加液口106回流入储液装置1，plc控制器4控制水泵2变频，配合调整电动节流阀206的流量，保证喷头303喷液压力，并可按照设定要求周期变频，保证液态融雪剂均匀覆盖路面喷洒，加快融雪效率，喷头303可以设置在匝道转弯外侧护栏处，融雪后产生的水流可按照坡度由高处流向低处，路面状况传感器5根据雪情变化，将信息传输给plc控制器，控制水泵2根据情况进行启闭，实现自动化除雪作业，自动化程度高，无需人员操作，大大降低了高速公路互通匝道处积雪无法及时清理导致的驾驶风险的问题。
31.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。