本发明属于路面处理技术领域，特别涉及一种路面微波除冰方法，可用于路面除冰。
背景技术：
路面结冰对交通出行有极大安全隐患，研究发现雪天路面摩擦系数仅为干燥沥青路面的46.7％，结冰路面更是只有干燥沥青路面摩擦系数的30％，较小的摩擦系数极易引发交通事故，所以，下雪天应该及时清除冰雪。而对于压实雪和冰层，清除极为困难，需要专门的清除设备。
目前常用的清除路面冰层的方法主要有被动抑制路面积雪结冰法和主动融雪法。其中，被动法有撒布融雪剂法、人工清除法、撒布砂石材料法、机械清除法等。主动法有热力融冰雪法、导电铺面融冰雪法等。撒布融雪剂法受环境影响大，并具有反结冰现象，而且会造成污染；人工清除法耗时耗力，无法大规模应用；撒布砂石材料法若大规模应用，成本太高；机械清除法适用范围小，一般针对路面除雪而非除冰；热力融冰雪法和导电铺面融冰雪法都有耗能大的缺点。综合来看，现有的除冰法都有一定的局限性，要找到经济、及时、适合大规模应用的路面除冰法还有很大挑战。
2003年，国内北京交通大学徐宇工教授等使用微波炉做了部分微波除冰方面的室内试验，发表了两篇相关文章。
2016年，西安电子科技大学苏涛教授等提出了一种基于电磁超材料的微波路面除冰方法，除冰效率有提升，但成本较高。
近几年，国内提出的微波除冰新思路、新方法大多是给室外设备除冰，用于路面除冰的新方法很少。现有微波路面除冰的方法普遍存在效率低、技术难度大和成本高的问题，不能满足工程应用的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有微波除冰技术中存在的问题，提供一种基于高介电常数材料覆盖的路面微波除冰方法，以提高微波除冰的效率，降低成本，满足工程应用的要求。
为了达到上述目的，本发明的技术方包括如下：
采用机械切削的工艺在不损伤路面的前提下将超过5mm厚的冰层制成厚度小于5mm的薄冰层；
用介电常数大于3.7的高介电常数材料覆盖在薄冰层上，使高介电常数材料层的下表面贴紧薄冰层上表面；
在高介电常数材料层上表面的中心放置为一个t型金属导体带，该t型金属导体带的四周设有金属导体平面，两者之间设有缝隙，形成共面波导，且t型导体金属带的一端延伸到高介电常数材料层的边缘与同轴线的内导体连接，金属导体平面与同轴线的外导体连接，同轴线为整个共面波导馈电；
给同轴线连接电源进行供电，使共面波导工作在谐振状态，以在高介电常数材料层的下表面生成的表面波，该表面波透过薄冰层直接加热路面，对路面冰层进行快速除冰。
本发明具有以下优点：
1.本发明由于对厚度超过5mm的积雪和冰层进行了机械切削，这样就得到了光滑平整且少杂质的薄冰层，最大程度减小了微波能量的损耗，提高了微波除冰的效率；
2.本发明由于使用的高介电常数材料层不是一次性消耗品，相比于撒布砂石、融雪剂，降低了成本；
3.本发明由于将高介电常数材料层作为共面波导的一部分直接用于除冰，不同于以往任何一种在除冰材料层上放置天线辐射除冰装置的做法，避免了微波能量的二次损耗；
4.本发明由于使用共面波导进行微波路面除冰，不仅具有受环境影响小的特点，而且更高的微波加热效率使得路面表层迅速升温，冰层得以整体脱离路面，避免出现反结冰现象；
5.本发明首创性的将共面波导用于路面除冰，由于共面波导结构简单，材料易得，制作成本低，所以具有更好的应用前景；
6.本发明路面除冰的全过程都为机械化操作，节约了人力和成本。
附图说明
图1为本发明的微波除冰流程图；
图2为本发明中高介电常数材料层放置位置侧视图；
图3为本发明中形成共面波导的俯视图；
图4为本发明实施例中沥青路面层磁场分布结果图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施案例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
综合图1，本发明除冰过程如下：
步骤1，机械切削。
降雪时，中国北方地区的路面积雪厚度能达到5cm～15cm，汽车在这种路况下很容易发生事故，如果路面积雪不能及时处理，积雪会呈现出夜冻昼化的状态，积雪层变为冰层，事故发生率也会大大提高。传统微波路面除冰方法直接作用于厚度大杂质多且凹凸不平的路面积雪层或冰层，效率低且造成了微波能量的极大浪费，本发明为最大程度的利用微波能量，最终决定在微波除冰之前先对厚度超过5mm的积雪和冰层进行机械切削，得到光滑平整少杂质且厚度小于5mm的薄冰层，为后续微波快速除冰提供了保障。
步骤2，高介电常数材料覆盖。
传统微波除冰方法中使用的天线辐射装置只能将能量集中在很小的一片区域，想要覆盖更大的区域只能增加辐射装置中天线的个数，这就使微波除冰的成本呈几何倍数增加，且最终效果是使完整冰层破碎，不利于清除。而本发明是根据实际需求，选择尺寸合适的高介电常数材料，组成的共面波导能产生能量均匀分布的表面波，使冰层完整脱离沥青路面6。
通过步骤1,得知薄冰层的上表面是光滑平整的，这就要求高介电常数材料层的下表面光滑平整，即在薄冰层的上表面铺盖相对介电常数大于3.7、厚度为4mm～10mm的高介电常数材料4，该高介电常数材料4的其他尺寸参数和形状根据具体应用环境确定。
本实例选择但不限制高介电常数材料4是相对介电常数为30的陶瓷，陶瓷材料层的厚度为4mm，宽度为150mm，长度为225mm，整体呈规则的长方体形状。由于陶瓷材料层的下表面光滑平整，实际应用中只需给陶瓷材料层一个方向向下的作用力即机械下压推送前进，陶瓷材料层4的下表面就可以紧贴在薄冰层5上，如图2所示。
步骤3，共面波导除冰。
传统的微波路面除冰领域普遍使用天线型辐射加热器，为改善微波能量利用效率，本领域的技术人员往往通过改变天线的类型或在天线型辐射加热器的下面铺设电磁超材料，这些做法不仅增加了微波路面除冰的成本，而且会造成微波能量的二次损耗，本实例使用共面波导去除路面冰层。
参照图3，本实例中t型金属导体带1的底部是宽度为3mm长度为200mm的矩形金属导体，t型金属导体带1的顶部是宽度为3mm长度为15mm的矩形金属导体；金属导体平面2对称分布于t型金属导体带1的两侧，金属导体平面2与t型金属导体带1之间的缝隙宽度均为1.5mm。t型金属导体带1和金属导体平面2的材料都为铜。
本实例是在陶瓷材料层4的上表面按t型金属导体带1和金属导体平面2的尺寸参数和位置关系进行镀铜处理，镀铜的厚度为2mm，由于镀铜具有极强的附着性，这样三者就成为一个整体即共面波导，并由同轴线3为该共面波导进行馈电，即选用rg-7u型号的同轴线3，且将同轴线3的外导体与金属导体平面2连接，将同轴线3的内导体与t型金属导体带1连接。
当给同轴线3通电后，共面波导开始工作，由于陶瓷材料层4和薄冰层5紧密贴合，陶瓷材料层的下表面能够生成谐振表面波，薄冰层对微波没有损耗，谐振表面波直接透过薄冰层5迅速加热沥青路面，路面升温达到5℃后薄冰层下表面即可与路面脱离，达到了快速除冰的效果。
本发明的效果可通过以下仿真进一步说明：
1.仿真实验
对陶瓷材料层4、t型金属导体带1、金属导体平面2的尺寸参数进行三维建模，为达到全真模拟的效果，在薄冰层5的下表面设置相对介电常数为5厚度为40mm的沥青路面，共面波导之上设置为空气，设共面波导的工作频率为2.45ghz；
将上述实施例的过程在hfss软件中进行仿真，得到沥青路面层磁场分布如图4。
2.仿真结果分析
图4中颜色的深浅代表磁场强度的大小，从图4可见，沥青路面的磁场分布均匀变化，能满足对沥青路面均匀加热的要求，使冰层得以整体脱离路面，不至于破碎；
通过hfss软件计算可得共面波导工作在2.45ghz频率处的效率值达到了57％，是传统微波除冰效率的11倍，这就说明共面波导工作时可以对沥青路面快速加热，避免出现因加热慢而导致的反结冰的现象。
综上所述，本实例证明了基于高介电常数材料的共面波导可以极大地提高微波能量的热转化效率，同时又能均匀加热路面，实现高效除冰，达到工程实用化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本方法领域的方法人员在本发明揭露的方法范围内，可轻易想到变化或替换，如变换共面波导的同轴线馈电为其他馈电形式，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。