产业气象站除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究齐河黄河大桥上部构造是钢混叠合梁结构

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齐河黄河大桥上部构造是钢混叠合梁结构，钢箱梁对防水、防锈要求高，因此冬季除冰融雪作业对融雪剂要求也非常严格。齐河桥不允许使用无机融雪剂，但无腐蚀的有机融雪剂效果虽好，价格却非常高，目前使用的融雪剂达8000元/吨。经计算，仅主桥双向车道一遍融雪操作，融雪剂用量大约为6吨，一场中雪至少喷洒4遍，合计费用约20万元。因此，合理节约使用融雪剂意义重大。目前，定点喷洒有漏喷和重喷问题，浪费严重；车载人工喷洒不均，而且存在浪费和安全隐患，为此笔者及团队开始研发无人驾驶汽车智能喷洒系统。该系统不仅可以喷洒融雪剂，平时还可以进行洒水作业，且融雪剂喷洒均匀，作业快捷、便利，时间节省80%、融雪剂节省40% ，安全可靠，值得推广。
融雪防冰方式的革新
齐河黄河大桥桥面结冰容易发生在11月底至下一年4月初的一段时间内。由于全桥位于平曲线上，一旦结冰容易造成交通事故。而且主桥是钢混结构，雪水下渗会发生钢结构锈蚀。钢结构检查维修困难，严重降低桥梁的使用寿命。因此，融雪防冰是必须采取的养护措施，且对融雪剂腐蚀性要求高。最初，齐河黄河大桥采用人工清扫，由于不中断交通，作业非常危险；之后采用人工喷洒融雪剂，浪费严重且喷洒不均，遗漏的局部冰雪仍然会造成车辆打滑，存在安全隐患，必须严防超量喷洒和漏喷。齐河黄河大桥桥面融雪剂的喷洒方案，既要及时适量喷洒，防止桥面结冰，保证行车安全；又要缩短作业时间，尽量减少对交通影响，还要保证作业人员安全，降低养护成本。
传统喷洒方式及特点
目前，我国融雪剂喷洒方式主要包括定点喷洒和车载人工喷洒作业两种。其中，定点喷洒是指在大桥两侧安装喷洒装置，在结构布局上会造成漏喷或重喷，严重浪费融雪剂，并且融雪剂也会溅到桥梁其他部位造成污染。此外，喷嘴安装在桥的两侧影响桥的美观，桥上不能设置加压控制间，桥下高差大、无功压力损失大，桥下看管养护都有困难，会显著增加成本。定点喷洒系统特点如图1 。

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图1自动喷水系统典型作业效果图
图1是自动喷水系统典型作业效果图。最大喷洒半径15米，喷嘴间距18米；间距减小、重叠范围加大，间距加大、缺失面积增加；喷洒强度由近及远逐渐减弱；喷洒角度0-180度，但当喷洒角度为180度时，浪费严重，所以一般设定为160度。另外，受压强制约，管道不能太长；为保证压力，全线不能同时喷洒，一般只开2个喷嘴；控制室和加压设备需要专门房间，融雪剂也需要存储池、配电箱等，日常维护、监管费用较高，只能用于雨雪天气，利用率很低。
总之，浪费、缺失、重叠、不均和漏洒都是固有缺陷。每次喷洒只能开启两个喷嘴，作业用时长、融雪剂浪费和维护费用高，也是定点喷洒难以解决的问题。
而车载人工喷洒和洒水车雷同，主要存在喷洒不均匀和融雪剂浪费严重的问题，并且低速行驶存在一定的安全风险。
无人驾驶汽车喷洒系统的优势
本文提出一种无人驾驶汽车喷洒系统，主要由人工智能识别、车辆可控底盘、车辆控制器、互联网+、远程控制系统、智能喷洒系统组成。目前，无人驾驶汽车在许多领域逐渐推广，但融雪剂喷洒无人驾驶汽车国内尚无应用。本桥桥梁养护无人驾驶汽车应用的优势主要有以下几点：
1.喷洒车可以通过人工智能识别系统与喷洒系统相结合，实现喷洒的开启和关闭，减少桥梁的腐蚀和融雪剂浪费等现象；
2.智能喷洒系统与自动驾驶相结合，喷洒过程可以确保定速、定量喷洒，全桥面喷洒均匀，作业车速接近社会车辆正常行驶速度，不会影响和污染相邻车道车辆，更加安全可靠；

产业气象站 除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究

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