冰雪路面监测预警及主动抗冰防滑成套技术
admin
2022-09-16
冰雪路面监测预警及主动抗冰防滑成套技术
技术编号
HLJ-017
提供单位
哈尔滨工业大学
技术大类
资源能源利用技术
联系人
谭忆秋
技术类型
全生命周期资源节约和循环利用技术
电话
13904637262
邮箱
yiqiutan@163.com
适用范围
交通运输 适用于受冰雪影响的公路设施
推荐单位
黑龙江省科技厅
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技术简要说明本技术综合应用路表冰雪状态监控技术和路面主动抗冰化雪技术有效保障冬季交通基础设施运营,成果运行稳定,可以有效保障冬季公路设施高效、安全、科学运营,避免交通事故的发生,减少除冰雪、养护作业次数,减少碳排放及环境污染,具有显著的社会、经济和环境效益。 本技术关键设备主要有以下三项:道路表面降水状态监测与预警设备;胎-冰-路三相体系路表行车安全体系评评估设备;主动抗冰化雪成套设备及材料生产线。
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Technical Brief Description
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技术提供方哈尔滨工业大学交通科学与工程学院
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技术主要指标信息监测与预警设备工作电压12V/22V,功率50W/套;主动抗冰化雪成套设备工作电压220V,功率根据融雪面积决定。
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商业应用情况本技术成果广泛应用于全国19省市80余项公路工程中,如北京东奥场馆道路、首都新机场高速、首都大兴机场等工程,累计应用里程超过3000余公里。此外,技术成果也初步应用于白俄罗斯M5公路、中巴经济走廊喀喇昆仑公路等“一带一路”沿线国家工程建设,并取得了良好的应用效果。
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资冰雪路面监测预警系统适用于新建/现役沥青路面工程,根据具体情况布设监测设备,在易结冰区域布设1套/公里,其余区域布设1套/5公里。每套设备价格6万元,每百公里预计布设监测设备25套,共约需投资150万元。 缓释型低冰点抗冰化雪材料适用于新建/养护沥青路面工程,应用于工程中每公里用量约为200吨,价格为6000元/吨,每公里共计增加成本投资约120万元,材料使用时无需添加/改造设备,无额外设备投资。 相变微胶囊材料适用于新建水泥路工程,应用于工程中需要20kg/m3,价格为120元/kg,每平米混凝土造价增加成本约3500元,材料使用时无需添加/改造设备,无额外设备投资。 能量转化型路面融雪设备适用于新建水泥路面工程,包括管道、接头、热泵机组、循环泵及相应的施工费用,当设备融雪范围为600平方米时,每套设备造价约125万元。
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年运行维护费用冰雪路面监测预警技术运行成本为0.876万元/年,维护管理成本为20万元/年•百公里; 缓释型低冰点抗冰化雪技术无能源消耗,无需维护管理; 相变微胶囊抗冰化雪技术无能源消耗,无需维护管理; 能量转化型路面融雪技术运行成本为2.42万元/年,维护管理成本为10万元/套。
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投资回收期以每年每百公里公路为计算目标,冰雪路面监测预警系统初始投资为150万元。运行、维护费用为20.876万元。可避免交通事故带来的经济损失200万元以上。投资回收期为1年。 缓释型低冰点抗冰化雪材料初始投资为120万元/公里。年节约除冰雪成本30万元/公里,节约养护费用11万元/公里。投资回收期为3年。 能量转化型路面融雪设备初始投资为125万元。每年设备运行、维护管理费用为12.42万元。该设备可以使道路无需除冰雪作业,每年可减少除冰雪成本和交通延误损失70万元以上。投资回收期为2.6年。 相变微胶囊材料初始投资为3500元/m2,年节约除冰雪成本约为1000元/m2。投资回收期为3.5年。
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附加效益经济效益: 应用冰雪路面路表状态监测与预警技术效果显示,应用的路段每年至少可以避免60%以上的交通事故发生,降低直接、间接经济损失200万元以上。缓释型低冰点填料及相变微胶囊材料的应用可以有效抗冰化雪,减少除冰雪作业次数及成本。应用本技术后每年约可减少除冰雪作业7次以上,年节约除冰雪成本21万元/公里,年节支养护成本约为11万元/公里。能量转化型路面融雪设备的应用可以有效融消冰雪,无需除冰雪作业。应用本技术后每年约可减少除冰雪作业15次以上,年节约除冰雪成本45万元/公里。设备运行需要2.42万元/年,综合节约经济42.58万元/年•公里。 碳收益: 应用能量转化型路面融雪设备的路面仅消耗电能,运行节约标准煤当量20.59tce/次,减少CO2排放量30019.94kg/次。
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综合效益应用本技术的公路设施产生的效益主要包括如下方面: 据统计,应用的监测预警技术避免了冬季60%交通事故的发生,提升了交通运输能力,每年可避免直接、间接经济损失超过200万元;应用的抗冰化雪技术减少由于冰冻病害需要的20%以上养护次数,提升了沥青路面的耐久性,减少了养护作业对交通运输带来的不便;有效减少了公路设施的除冰雪作业次数,避免了使用融雪剂给生态环境和交通基础设施带来的不利影响。现有使用本技术的路面每年减少使用超过5万吨融雪剂,可节约清雪费用超过10亿元/年;增大了冰雪路面动态抗滑系数,提高了冬季冰雪路面的行车安全特性。据统计,平均交通事故率下降37.5%,死亡率下降25.1%,受伤率下降34.1%,有效避免了交通事故的发生和潜在的生命财产损失;使用抗冰化雪的沥青路面材料提升了路面冰雪条件下的行车速度,提升了交通运输能力,降低车辆的NOx、CO等污染物的排放。实际测量空气质量表明,有害气体排放量降低了72%,空气颗粒悬浮物降低83%;提高运输效率,保障了人员、物资的高效运输,保障了冬季人民的正常出行与生活,降低了运输成本,振兴了区域经济。
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障碍对技术转移影响等级0
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提交日期2021/1/6
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技术成熟度研发的路表冰雪状态监测预警系统长期服役稳定,精度高于4%,数据传输稳定。主动抗冰化雪材料提高了公路路用性能,可以长期有效的起到融冰化雪效果,已经建立了完整的生产流程,日产量可达160吨。能量转化型路面融雪设备,技术可行性高,应用该技术可以起到路面不积雪、不结冰的使用效果,系统安全可靠,运行稳定。 技术成果已经应用在全国19个省份如齐泰高速、黑河大桥、长春南三环、北京新机场高速、北京大兴机场等80余项工程,累计铺筑公路3000余公里。具有精准的行车安全预警和良好的融冰化雪效果,技术认可度高。
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技术适用性与使用条件本技术适用于所有道路,仅需要维持系统运行的电能。设备仅需要简单培训,安装简单,使用便捷,维护方便。
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技术稳定性冰雪路面监测预警技术在运行中保持了良好的稳定性,技术适用于多种路面形式。可以监测到厚度为0-4mm的路表冰雪状态,冰雪监测传感器在-50℃-50℃温度范围内可以保持良好的监测精度,监测不受车辆振动荷载的干扰,监测精度高于4%,可以满足道路服役需求,数据传输长期稳定,波动值出现频率小于1‰,故障率极低,预警信息准确。 缓释型低冰点材料存在于沥青混合料内部,道路设施温度域和车辆荷载不会对低冰点材料产生破坏作用,在路面上面层服役失效前基本可以保持抗凝冰化雪的能力。材料还具有疏水性,保持了自身不随降水流失的同时提升了沥青路面的抗水损害性能。 相变微胶囊材料存在于水泥混凝土中,起到预防结冰积雪的作用,在水泥混凝土路面发生破坏前基本可以保持抗凝冰化雪的能力。道路设施温度域和车辆荷载不会对低冰点材料产生破坏作用,微胶囊具有疏水性,不易与水结合流失,材料还在一定程度上提升了水泥混凝土材料的耐久性。 能量转化型路面融雪技术适用于多种路面,热流经由管道从地下引出至地上,管道具有高温耐久性和低温抗裂性,在荷载作用下基本不会发生破裂。无外接人工能源,设备故障率低,安全性高,性能稳定。
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技术安全性本技术应用的正常工作状态仅控制系统和传输系统需要极少量电能,此外无需任何外界能源,不受地域、资源限制。系统运行安全稳定,系统本身不会产生安全事故,不影响行车安全,可以有效减少交通事故的发生。对生态环境无污染,无毒无害。技术系统集成性高,整体性完善,市场接受度高。
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技术转移推广障碍0
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知识产权转让具有国内自主知识产权,取得发明专利5项,软件著作权4项,部分专利为高效、企业共有。技术成果均为全面国产。