一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统的制作方法

本发明属于桥梁除冰领域，尤其涉及一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统。

背景技术：

对于冬季低温潮湿多雨地区的桥梁工程，由于桥梁桥面悬挂于空中，且桥隧相连段的桥梁往往位于山谷风口处，当冬季外界温度低于零摄氏度以下时，极易造成桥面结冰而引发安全事故。现有除冰机械在工作的同时会阻碍交通，因此有必要设计一种既可以清除桥梁结冰，又不影响交通的除冰技术。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统，该系统适用于低温潮湿易于结冰环境下的桥隧相连段的桥梁预防和清除结冰。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统，包括隧道1、梁体2、桥墩3、半导体激光器4、驱动电源5、控制室6、传输电缆7、冰冻区8、人行道9；隧道1与梁体2相连，桥墩3支承梁体2，梁体2的人行道9混凝土内埋置传输电缆7和若干半导体激光器4，传输电缆7与若干半导体激光器4之间的连接为并联结构，埋置于人行道9下的半导体激光器4不完全封闭，激光器前侧无混凝土遮挡，且可以将激光直接射向冰冻区8，半导体激光器4通过传输电缆7与驱动电源5相连，驱动电源5放置于控制室6内，控制室6内可以启动驱动电源5。

进一步的，所述梁体2仅在山体隧道背阳面一侧设置若干半导体激光器4。

进一步的，所述若干半导体激光器4之间的间隔为1.5m～2.5m。

进一步的，所述控制室6既可用于驱动电源5电力补充，也可用于系统线路检修工具的存放。

本发明的工作原理：半导体激光器4又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达ghz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。该系统以半导体激光技术为基础，可以将电能高效率地转换成激光能量，并使光功率可控的激光束照射到桥面的冰冻区8上，通过利用激光热效应和应力效应来实现远距离、非接触的桥面除冰作业。其中，激光热效应是指冰的散射和吸收受到冰中的气泡、杂质和本身的结构缺陷强烈影响，并且冰温度升高将导致冰对激光的吸收系数增加，保障除冰速度。应力效应是指当冰局部瞬时吸收大量能量，冰的各部分将不能自由膨胀，冰的内部就会产生应力波冲击冰体内部，导致冰体碎裂。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

该系统具有多项优点，例如体积小，重量轻；能效高，可靠性强；非接触式除冰，绝缘性较好，线路不中断，不影响正常交通运输工作；除冰安全简便，极大的减轻工作强度，降低作业危险；不伤害被除冰物体，保证除冰过程安全可靠；选用大功率的激光器，在提高单管功率、可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面可以取得更为突出的效果，为激光除冰应用提供更可靠的技术保证。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的梁体俯视图；

图3为本发明的梁体横断面示意图。

图中各标号为：1-隧道、2-梁体、3-桥墩、4-半导体激光器、5-驱动电源、6-控制室、7-传输光缆、8-冰冻区、9-人行道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-3所示，本发明公开的一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统，包括隧道1、梁体2、桥墩3、半导体激光器4、驱动电源5、控制室6、传输电缆7、冰冻区8、人行道9；隧道1与梁体2相连，桥墩3支承梁体2，梁体2的人行道9混凝土内埋置传输电缆7和若干半导体激光器4，传输电缆7与若干半导体激光器4之间的连接为并联结构，埋置于人行道9下的半导体激光器4不完全封闭，激光器前侧无混凝土遮挡，且可以将激光直接射向冰冻区，半导体激光器4通过传输电缆7与驱动电源5相连，驱动电源5放置于控制室6内，控制室6内可以人为启动驱动电源5。

进一步的，所述梁体2仅在山体隧道背阳面一侧设置若干半导体激光器4。

进一步的，所述若干半导体激光器4之间的间隔为1.5m～2.5m。

进一步的，所述控制室6既可用于驱动电源5电力补充，也可用于系统线路检修工具的存放。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统，该系统包括隧道、梁体、桥墩、半导体激光器、驱动电源、控制室、传输电缆、冰冻区、人行道；隧道拱圈与梁体相连，桥墩支承梁体，梁体的人行道混凝土内埋置传输电缆和若干半导体激光器，传输电缆与若干半导体激光器之间的连接为并联结构，埋置于人行道下的半导体激光器不完全封闭，前侧放射区裸露并可以将激光射向冰冻区，半导体激光器通过传输电缆与远处的驱动电源相连，驱动电源放置于控制室内，控制室内可以人为启动驱动电源。通过所述基于半导体激光技术的桥隧相连段桥梁防冰冻系统，可以在低温潮湿易于结冰环境下预防和清除桥面结冰。

技术研发人员：许辉;马麟;卢懿;林浩然
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2018.10.26
技术公布日：2019.03.15