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美国是如何清除道路冰雪的:提前3天进行准备降雪前就做防结冰作业
2024-02-14 12:14:17 新能源动力电控解决方案产品

  近几天,我国迎来了大范围降雪天气,部分省市如河南、湖北等地,雨雪天气更是尤为极端。不过相较于下暴雪的河南,下着冻雨的湖北就显得更为倒霉一些,不知是不是准备不足,此次雨雪天气让湖北大部分高速接近瘫痪,秒变大型停车场,大批人员也因此被困。

  那么,更为依赖公路网的美国,在极端天气下,又是如何做的呢?早在2018年初,公安部道路安全研究中心就邀请了特约专家、美国马里兰州蒙哥马利郡交通局资深规划设计专家梁康之,进行了介绍。

  梁康之表示在美国,70%以上的道路位于多雪地区,每年平均降雪量超过13厘米。因此,进入冬季后,美国各级公路管理部门的重要工作是清除道路上的冰雪,以最低成本保证道路交互与通行的畅通、安全,同时尽可能减少对环境的影响。

  在冬季冰雪天气下,美国各级公路管理部门会考虑天气特征情况、可使用的融雪材料和环境的限制要求等因素,再根据道路的等级划分和地理位置、车流量、道路交互与通行的安全性和流动性以及当地清除冰雪的能力,将道路划分为不同类别,按优先级清除冰雪,从而为使用者提供“可通行道路”。这里的“可通行道路”具体是指在冰雪天气期间,路面没有积雪和结冰,车辆可以以“合理的速度”安全行驶;并在天气条件改善之后,完全清除路面上的积雪。

  美国各州和地方政府对不同类别道路清除冰雪作业的要求略有不同,所投入的人力、设备和原料也不一样,但宗旨都是优先保证主要干线道路畅通。以马里兰州公路管理局为例,将道路分为四类:

  管理部门得到天气预报后,在开始降雪或冰雨的前2小时至2天之间,对这类高速公路喷洒盐卤(liquid sodium chloride),进行预处理。在开始降雪直至雪停期间,要连续铲雪并喷盐或盐卤,防止冰雪粘结到路面,以保证这类高速公路的所有行车道和匝道符合“可通行道路”的条件。

  与第一类道路的预处理方式相同,管理部门得到天气预报后,在开始降雪或冰雨的前2小时至2天之间,对此类公路预先喷洒盐卤。这类公路通常有交叉路口,直行车流量及转弯的车流量较高,因此,在降雪期间,不仅要铲除行车道上的积雪,还要铲除交叉口转弯车道和加减速车道上的积雪,保持其符合“可通行道路”的条件。在降雪期间,首先除雪,然后再喷盐或盐卤,防止路面结冰。

  在降雪时,需清除行车道、转弯车道和加减速车道的积雪,努力保持“可通行道路”条件。 除雪后使用少量的盐或盐卤,防止路面结冰。

  在降雪时,清除行车道的积雪,尽可能保持“可通行道路”条件。除雪后使用少量的盐或盐卤,防止路面结冰。

  冬季清除冰雪作业需要特定的设备和原料,而且要保证相关设备维护、校准良好,原料要保证储存充足,并须沿着道路做到合理的分布和存储。

  盐(Sodium chloride):盐是美国许多公路管理部门使用的主要除雪作业原料。降雪时,将颗粒状的盐撒在路面上能有效融化路面冰雪,且价格低,易于储存和方便采购。在过去的几十年里,美国的公路管理部门一直在研究其他可替代的原料,但从成本效益和可靠性上考虑,目前还没有能够取代盐的原料。盐应储存在盐仓中,并按时保养,同时盐仓也有必要进行良好的维护。

  盐卤(liquid sodium chloride):盐卤是美国很多公路管理部门最常使用的第二种原料。在降雪开始前2个小时到2天内,直接将盐卤喷洒在路面上,可以有效的预防雪和冰粘结在路面上。也可以将盐卤预先喷洒在盐上,使盐湿润,以减少在用盐除冰时出现反弹和散射情况。除雪后,也可喷洒盐卤,去除路面上残留的积雪和冰。

  目前,盐卤的使用量呈逐渐增加的趋势,根本原因是盐卤容易制造,用23.3%的氯化钠溶解在淡水中,然后泵送到存储罐中,可按需要直接喷洒在路面上。同时,盐在-6.5摄氏度就开始失效,而盐卤的冰点是 -21度,适合在更低温度下使用。

  液态氯化镁(liquid magnesium chloride):美国一些公路管理部门也使用有限数量的液态氯化镁。液态氯化镁的冰点是-30.5度,适合在更寒冷的路面温度下使用。正常的情况下,液态氯化镁只用于对喷撒前的盐进行预先湿润,不会直接在公路上使用。

  研磨料(沙子或碎石):冬季清除冰雪作业还可能使用研磨料。研磨料没有融雪特性,可能会堵塞排水管路,并造成空气污染。在冻雨或路面温度非常低、盐的效果降低的情况下,可考虑将盐和研磨料混合使用,以增加路面摩擦力。马里兰州的西部地区就使用这种混合物。但应谨慎使用,因为研磨料会滞留在路面上,需要专门的机械清除,也在大多数情况下要对排水沟或排水管进行额外清理。

  最有效的清除冰雪设备是在自卸卡车上安装雪铲,以机械方式在公路上铲雪。此外,还可在自卸卡车上安装侧翼雪铲,增加铲雪面积。新型高性能的混合橡胶雪铲,其雪铲片与路面的接触面积较大,增强了清理能力,提高了铲雪效率。

  自卸卡车一般可装载5-6吨的盐,部分大型自卸卡车可装载10-15吨的盐。配备旋转撒盐机和电控撒盐设备的自卸卡车,能有效控制道路上所需喷撒的盐量,防止操作不当而喷撒过量。这些设备需要定期保养和调试,确保在良好状态下使用。

  对作业人员进行专业的培训,也是保证完成清除冰雪任务的一项重要工作。美国公路管理部门每年都针对维修技术人员和一线操作人员进行盐管理和清除冰雪等知识培训。例如,马里兰州公路管理局设立的“冰雪学院”,每年会对新职工和曾参加过培训的20%的职工进行专业培训,以保证每一位职工在每5内都有一次再培训机会。

  针对不同工种的技术人员,培训内容不一样,最重要的包含:保养维护车间管理人员职责;一线铲雪主管部门有关铲雪作业程序和管理分工,冬季原材料库存管理;一线铲雪作业人员的岗位知识、驾驶技能、铲雪模式和安全知识;还包括盐和其他除雪材料的性质以及数据收集和分析等额外培训内容。

  根据国家气象局(NWS)和道路天气信息系统网络(RWIS)的天气预报,美国公路管理部门在降雪开始前的24-72小时之前就会按照预案开始准备清除冰雪作业。国家气象局提供中长期预报,道路天气信息系统网络提供近期预报。道路天气信息系统网络由各地分布的气象站组成,提供降水的类型和强度、气温、风向和风速、露点温度和相对湿度等局部数据。每个气象站还设有地面传感器,可以检测路面和地下温度、地表冰点和盐的浓度。道路天气信息系统网络还可以在关键位置的特殊路面设置温度传感器,提供特定地点的路面数据。

  降雪前进行道路预处理作业,是使用盐来有效控制路面结冰的最佳阶段,也是冬季清除冰雪作业的关键环节。行之有效的道路预处理作业能降低后续的工作量和盐的使用量。如有覆盖全州的冰雪天气,马里兰州公路管理局会在降雪前72小时就开始道路预处理作业;对局部冰雪天气的预处理作业在降雪前18到24小时开始。

  根据降雪前的预案,参加清除冰雪作业的人员在指定时间和地点报道,召开清除冰雪作业的准备会议,通报天气和预计降雪情况、后勤准备和人员配备等情况;修东西的人检查车辆、铲雪和喷撒设备和通讯和定位设备;然后装载除冰雪原料等。作业人员和车辆准备就绪后,在开始降雪前车辆按照预案行驶到预定地点。铲雪车辆行驶需要仔细考虑交通高峰时段的影响和降雪预报的时间,保证降雪前车辆到位。

  防止结冰的措施最重要的包含在降雪和降冻雨之前在公路上喷洒盐卤等液体,也可在冰雪即将来临时喷撒预湿盐粒,在起步降雪时撒盐也可防止结冰。防止结冰的主要目标是防止雪和冰粘结在路面或桥面上,提高降雪期间铲雪和撒盐作业的效率和速度。前期铲雪作业准备充分,可减少降雪期间盐的使用量,更重要的是可提升降雪期间道路交互与通行的安全性。如果雪或冰粘结在路面上,则需要大量的犁铲和破碎工作来打破粘结。

  根据马里兰州公路管理局多年的实践经验表明,在降雪开始前及时喷洒盐卤,是保证降雪时道路仍能正常使用的最佳方式。尤其是当实际降雪的时间比预报提前时,及时喷洒盐卤的作业特别的重要。第一次喷洒盐卤作业后,盐颗粒可以“吸附”在路面并防止冻结,直到铲雪车开始作业。

  但在一些情况下,不能喷洒盐卤,例如预报先降雨后降雪、地面温度不高于-26度,以及两次降雪间隔很短,路面还有盐颗粒等情况时,喷洒盐卤会造成浪费或失去其应有的作用。

  降雪开始后,路面有积雪时,防结冰作业随即开始。如果是小雪,应使用较少的预湿盐或盐卤。如果是中雪至大雪,应相应调整盐或盐卤的使用量。预先湿润的盐和盐卤易粘附在路面上,降雪期间需保证其持续吸附在路面上,并控制从路面反弹到路边或排水沟中的盐量。预先湿润的盐能更迅速地溶解,提高溶解冰雪的效率。需要非常强调的是,应尽早喷预湿盐或盐卤,防止雪或冰粘结在路面上。这样才可以在降雪期间有效地进行铲雪和减少盐的使用量。

  随着降雪持续,积雪会使路面上的盐逐渐失效,此时应该开始铲雪作业。路面的盐使积雪呈“粉状”,铲雪车作业更有效。在铲雪的同时,应重新喷足够的盐或盐卤,以防止随后的降雪粘结到路面上。在降雪期间,以上过程在大多数情况下要重复多次。如果空气温度和路面温度很低,应使用盐卤将盐预湿再喷撒,以提高融雪效果,并降低盐的使用量。

  冰雪天气结束后,需要清理设备,维护存储原料和对清除冰雪作业进行总结回顾。