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论季冻区城市非机动车道冰雪处理新技术 |
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车辆论文 摘要：季冻区城市每逢冬季降雪天气，冰雪路面如果不能得到及时清除都会带来部分经济损失，长此以往，必然给国民效益带来一定的经济负担。但就目前国内清除冰雪技术来看，都存在较为明显的技术缺陷。故针对季冻区城市非机动车道冰雪处理需要进行一次新的技术革新，以简单实用经济的手法进行冰雪清除处理，带来广泛的社会效益。
关键词：清除冰雪，特殊轮套，作用荷载
我国的东北、西北、华北地区地处北温带，均属季冻区城市。以东北地区为例，冬季气候寒冷，最低温度可达到-30°C，且年平均降雪时间长达4个月，由于气温低而造成的地面积雪和结冰现象会导致汽车打滑、制动距离显著延长，甚至刹车失灵、方向失控，造成严重的交通事故。为了保证冬季行车安全，提高运力，增加运输效益，研究与应用科学有效的路面除冰雪技术，具有显著的社会效益和经济效益。因此我们希望通过研究简单有效的季冻区城市非机动车道路冰雪防治处理方法，从而为东北季冻区由于冰雪不能及时清理而导致的交通问题提供可行的解决办法。
从目前已有的各类清除冰雪技术来看，融雪剂最为常见且融冰雪效果也比较好，但盐类融雪剂中的氯离子与钢筋发生反应，加速钢筋锈蚀，降低道路结构的耐久性，尤其在桥面使用时，对桥梁结构造成破坏；人工清除法对冰雪清除较彻底，但效率低，作业时影响车辆通行和行车安全；热力融冰雪方法是利用地热、燃气、电或太阳能等产生的热量使冰雪融化，融冰雪速度快，安全环保，但其能耗大，费用高，工艺复杂，对路面材料、结构和施工都有特殊要求，其后期的维修养护更需要开挖路面，适用范围相对较窄；自应力破冰技术是通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料，改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过路面在外荷载作用下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰，但该方法只适合于长期结冰的低速道路，如果车道要求行车速度较快时将失去作用。且由于在镶嵌橡胶块的过程中会破坏路面原有的状态，橡胶块周围会出现薄弱面，在行车荷载的作用下，橡胶颗粒极易从路面表面脱落，造成路面平整度下降，甚至松散和出现坑槽。由此可见，运用一种简单易行的方法清除冰雪迫在眉睫。
我们欲在现有条件下设计一种轮套安装在除雪车外轮胎上，利用轮套的特殊结构和除雪车的自身配重共同作用使冰面破碎，从而更好地达到清除冰雪的目的。以下将分别从轮套特殊结构和作用荷载两个方面阐述除冰原理，功效及适用条件。
1、特定除雪车之轮套特殊结构
在除雪车适用范围、除雪车特质轮套装载方式、轮套的材料性质以及轮套的适用车辆研究上我们经过考证取得一定成果。具体情况如下：
1）、除雪车的适用范围
题目中提到的“非机动车道”并不是狭义地严格限制到没有任何机动车行驶的道路，而是那些不是专门为机动车设计的车道，在通常情况下有少量机动车行驶，主要以人群所施加的均布荷载为主，在一些特定环境中则容易导致事故危险的发生。鉴于以上各个约束条件，我们主要把非机动车道的范围限定为校园里的非主干道、医院以及居民小区的非主干道、企事业单位的非主干道路。以上所述道路都基本符合我们定义的“非机动车道”，一般情况下，降雪后1—2d内，道路中线附近道路带的雪（约占路宽的1/3—2/3）就可以在人荷载的作用下固结为板状，基本符合实验要求。
2）、除雪车特制轮套装载方式
对于轮套的设计，我们综合考虑了轮套的形状、轮套的装载方式、轮套与轮胎的切合方式、轮套外围轮齿形状及间距等方面。具体情况如下：
①轮套的形状
关于轮套形状的设计，我们将轮套的主体设计为具有一定韧性的圆弧状刚性板，圆弧半径等于轮胎外径，使之能与轮胎切合，此外在弧形板侧面加以弯折使其成为一弧状弯槽，防止其他物质填充其中损坏轮胎；同时也可防止轮胎与轮套发生脱离而造成意外事故，但需要槽内侧与轮胎外侧完全切合，同时，轮套内侧设计带有一定规律的突起嵌入轮胎橡胶，使轮套与轮胎所产生的摩擦力与咬合力进一步使二者紧密固接，防止其出现相对运动；另外，我们计划在轮套外侧设计按一定密度均匀分布的轮齿，在轮齿外侧设计两排弧形轨道，直径与轮齿平齐，既能促进配合内侧轮齿对冰雪的清除，又能保证除雪车在驱动过程中平稳行驶，减少因轮齿带来的颠簸，减缓轮齿危险点的应力集中。设计图样如图所示。
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