防冻装置及防冻隧道的制作方法

本发明涉及隧道辅助技术领域，特别是涉及一种防冻装置及防冻隧道。

背景技术：

隧道是埋建于地底下的一种工程建筑物，大致可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道等。对于极寒地区的隧道来说，由于隧道是通过开挖山体形成或形成于地底下，因而隧道内部的温度相较于外界环境温度会偏低很多，再加上隧道通常较长，内部湿气较难扩散出去，使得隧道内部的路面上极易产生结冰，隧道的使用安全性与可靠性大大降低，当汽车驶入隧道内时由于路面的摩擦系数锐减，容易导致交通事故发生，对人们的生命和财产安全造成危害。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种防冻装置及防冻隧道，能够防止隧道内路面出现低温结冰，或促使已结冰层融化汽化，提升隧道防冻安全性，消除潜在的安全隐患。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种防冻装置，其包括：

安装座；

电能控制设备，所述电能控制设备装设于所述安装座上；

暖光设备，所述暖光设备装设于所述安装座上并与所述电能控制设备电连接；及

热风设备，所述热风设备装设于所述安装座上并与所述电能控制设备电连接。

上述防冻装置工作时，通过安装座能够将电能控制设备、暖光设备和热风设备整体安装到隧道内。此时，依靠电能控制设备供给电能，暖光设备能够发出暖光并照射隧道内路面，可有效防止路面因低温出现结冰或者使已经结冻的冰层融化；与此同时，热风设备能够喷射出热气，热气进一步吹扫路面，能够将冰层融化后的冰水高温汽化，从而保证隧道内路面的洁净，避免因结冻导致摩擦系统降低，致使车辆行经时发生打滑而造成交通事故，危害人们的生命和财产安全。此外，汽化后的较高温度气体在隧道内流通、扩散，还能够提高隧道内的整体温度，进一步提升防冻效果。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述安装座包括底板、及设置于所述底板上的横板，所述暖光设备包括设置于所述横板上的安装板、设置于所述安装板上的暖光灯，所述暖光灯与所述电能控制设备电连接。

在其中一个实施例中，所述安装座还包括设置于所述横板上的轨槽、及可移动设置于所述轨槽内的滑块，所述滑块与所述安装板连接。

在其中一个实施例中，所述暖光设备还包括可调支架，所述可调支架包括第一连杆、转轴和第二连杆，所述第一连杆的一端设置于所述安装板上，所述第一连杆的另一端与所述转轴转动连接，所述第二线杆的一端与所述转轴转动连接，所述第二连杆的另一端与所述暖光灯连接；

或所述暖光设备还包括可调支架和第一旋转驱动件，所述可调支架包括第一连杆、转轴和第二连杆，所述第一连杆的一端设置于所述安装板上，所述第一连杆的另一端与所述转轴转动连接，所述第二线杆的一端与所述转轴转动连接，所述第二连杆的另一端与所述暖光灯连接，所述第一旋转驱动件与所述电能控制设备电连接、并与所述第二连杆驱动连接。

在其中一个实施例中，所述滑块、所述安装板和所述暖光灯均至少两个，且一一对应装配连接。

在其中一个实施例中，所述热风设备包括加热箱、装设于所述加热箱上的进气管、设置于所述加热箱的内壁上并与所述电能控制设备电连接的加热件、装设于所述加热箱上的抽气管、连通于所述抽气管上的抽气泵、及连通于所述抽气管上的热气喷头；所述热风设备还包括装设于所述加热箱的内壁上的托板、及设置于所述托板上的出气调节件，所述抽气管通过所述出气调节件与所述加热箱的内腔连通。

在其中一个实施例中，所述热气喷头为至少两个，且沿长度方向间隔设置于所述抽气管上；

或所述热风设备还包括均与所述电能控制设备电连接的第二旋转驱动件和温度传感器，所述第二旋转驱动件装设在所述抽气管上并与所述热气喷头旋转驱动连接，所述温度传感器设置于所述热气喷头上。

在其中一个实施例中，所述电能控制设备包括电能控制器、及与所述电能控制器电连接的供能组件，所述供能组件包括立杆、设置于所述立杆上的固定夹具、及设置于所述固定夹具上的能量转换器件；其中，所述固定夹具与水平面呈夹角布置。

在其中一个实施例中，所述电能控制器包括电能接收模块、电能储存模块、电能处理模块和电能传递模块，所述电能接收模块的输入端与所述能量转换器件的输出端电连接，所述电能接收模块的输出端与所述电能储存模块的输入端电连接，所述电能储存模块的输出端与所述电能处理模块的输入端电连接，所述电能处理模块的输出端与所述电能传递模块的输入端电连接，所述电能传递模块的输出端分别与所述暖风设备、所述热风设备电连接。

另一方面，本申请还提供一种防冻隧道，其包括隧道本体和如上所述的防冻装置，所述防冻装置装设于所述隧道本体内。能够防止隧道本体内路面出现低温结冰，或促使已结冰层融化汽化，提升隧道防冻安全性，消除潜在的安全隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的防冻装置的结构示意图；

图2为图1所示防冻装置中的固定夹具与能量转换器件的装配结构图；

图3为本发明一实施例所述的防冻隧道的结构示意图。

附图标记说明：

10、安装座，11、底板，12、横板，13、轨槽，14、滑块，20、电能控制设备，21、电能控制器，22、供能组件，23、立杆，24、固定夹具，25、能量转换器件，30、暖光设备，31、安装板，32、暖光灯，33、可调支架，40、热风设备，41、加热箱，42、进气管，43、加热件，44、抽气管，45、抽气泵，46、热气喷头，47、托板，48、出气调节件，100、防冻装置，200、隧道本体，300、防冻隧道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图3所示，为本申请一实施例展示的防冻隧道300，该防冻隧道300可以理解为交通隧道，例如高速公路行驶时，公路贯穿山体而形成的横向贯通建筑物。对于长度较长的隧道，因其内部空气流通能力较差，并且由于山体的掩盖，会导致隧道内部的温度比外界环境偏低很多度，尤其遇到寒冬时节或在极寒地区，隧道内的水汽则会凝结在隧道内路面上形成冰冻层。该冰冻层会导致路面摩擦系数大大降低，当车辆行驶经过时，轮胎因抓地力锐减而出现打滑，车辆相互碰撞发生交通事故，这些将直接导致隧道成为发生灾害的孕床。

为了很好的解决上述问题，本方案中的防冻隧道300除了包括隧道本体200以外，还在隧道本体200内安装了防冻装置100。该防冻装置100的设置，能够防止隧道本体200内路面出现低温结冰，或促使已结冰层融化汽化，提升隧道防冻安全性，消除潜在的安全隐患。

请继续参阅图1和图3，一实施例中，防冻装置100包括：安装座10、电能控制设备20、暖光设备30及热风设备40。所述电能控制设备20装设于所述安装座10上；所述暖光设备30装设于所述安装座10上并与所述电能控制设备20电连接；所述热风设备40装设于所述安装座10上并与所述电能控制设备20电连接。

上述防冻装置100工作时，通过安装座10能够将电能控制设备20、暖光设备30和热风设备40整体安装到隧道内。此时，依靠电能控制设备20供给电能，暖光设备30能够发出暖光并照射隧道内路面，可有效防止路面因低温出现结冰或者使已经结冻的冰层融化；与此同时，热风设备40能够喷射出热气，热气进一步吹扫路面，能够将冰层融化后的冰水高温汽化，从而保证隧道内路面的洁净，避免因结冻导致摩擦系统降低，致使车辆行经时发生打滑而造成交通事故，危害人们的生命和财产安全。此外，汽化后的较高温度气体在隧道内流通、扩散，还能够提高隧道内的整体温度，进一步提升防冻效果。

请继续参阅图1和图3，进一步地，一实施例中，所述安装座10包括底板11、及设置于所述底板11上的横板12，所述暖光设备30包括设置于所述横板12上的安装板31、设置于所述安装板31上的暖光灯32，所述暖光灯32与所述电能控制设备20电连接。防冻装置100有两种安装方式，第一种为现场安装，施工人员将底板11放置在隧道地面上，作为安装基础；横板12则以垂直或近似垂直的方式安装在底板11上，因而当暖光灯32通过安装板31固定在横板12上时，暖光灯32照射出的光线具有足够的行程与广角，以便能够落设到更广面积的冰冻路面上，提高融冰效能。第二种则是整体移植使用，即防冻装置100在隧道外已经整装完成，此时通过底板11上预装的滚轮，整体移动到隧道内部使用。

此外，为了使暖光灯32具有更广的工作区域，所述安装座10还包括设置于所述横板12上的轨槽13、及可移动设置于所述轨槽13内的滑块14，所述滑块14与所述安装板31连接。因而通过滑块14在轨槽13内移动，可带动安装板31与暖光灯32整体移动，从而当当前区域的冰冻消融后，暖光灯32能够移动到相邻区域内继续对冰冻层进行光照除冰，使单个暖光灯32的工作能力大大提升。

需要说明的是，滑块14的厚度应当大于轨槽13的深度，以防止安装板31与轨槽13面接触，产生的摩擦阻力，影响暖光灯32顺滑移动。

特别地，滑块14的上下两个侧面安装有滚轴，因而能够通过滚动方式沿轨槽13移动，移动摩擦力更小。

请继续参阅图1和图3，由于隧道路面面积相较于暖管灯的照射面积大很多，为了能够进一步加强暖光灯32的除冰能力，所述暖光设备30还包括可调支架33，所述可调支架33包括第一连杆、转轴和第二连杆，所述第一连杆的一端设置于所述安装板31上，所述第一连杆的另一端与所述转轴转动连接，所述第二线杆的一端与所述转轴转动连接，所述第二连杆的另一端与所述暖光灯32连接。因而通过施力安装板31，第一连杆便能够绕转轴旋转，进而相对第二连杆摆转，可灵活调整暖光灯32的照射方向，从而更大面积的消除路面上的冰冻层。

而为了提高防冻装置100的自动化水平，减少人力参与，作为上述实施例的可替代实施方案，所述暖光设备30还包括可调支架33和第一旋转驱动件，所述可调支架33包括第一连杆、转轴和第二连杆，所述第一连杆的一端设置于所述安装板31上，所述第一连杆的另一端与所述转轴转动连接，所述第二线杆的一端与所述转轴转动连接，所述第二连杆的另一端与所述暖光灯32连接，所述第一旋转驱动件与所述电能控制设备20电连接、并与所述第二连杆驱动连接。因此根据除冰需要，旋转驱动件能够在电能控制设备20的驱控下，灵活输出动力驱动第一连杆相对第二连杆旋转，继而带动暖光灯32自动旋转而调整照射角度，满足路面不同区域的除冰要求。

可选地，旋转驱动件为旋转气缸或旋转电机。

可选地，为使暖光灯32能够在空间内360度任意方向旋转，另一实施例中，转轴还可替换为万向轴或万向节。

较优选地，所述滑块14、所述安装板31和所述暖光灯32均至少两个，且一一对应装配连接。如此，所有暖光灯32能够沿隧道的长度方向延伸，进而能够在单个工作周期内同步对不同区域路面进行光照，提高冰冻层融化处理效能。

请继续参阅图1和图3，为了提升防冻装置100的除冰防冻能力，所述热风设备40包括加热箱41、装设于所述加热箱41上的进气管42、设置于所述加热箱41的内壁上并与所述电能控制设备20电连接的加热件43、装设于所述加热箱41上的抽气管44、连通于所述抽气管44上的抽气泵45、及连通于所述抽气管44上的热气喷头46；所述热风设备40还包括装设于所述加热箱41的内壁上的托板47、及设置于所述托板47上的出气调节件48，所述抽气管44通过所述出气调节件48与所述加热箱41的内腔连通。外部冷空气由进气管42进入加热箱41后，电能控制设备20对加热件43通电，加热件43温度升高对加热箱41内的空气实现加热。紧接着，根据不同处理工况，通过出气调节件48的调节，抽气泵45能够将合适流量和压力的高温气体抽入抽气管44并泵送至热气喷头46，最终由热气喷头46将热气喷扫到路面上，使得路面上的残余冻冰和融水得以高温汽化，保证路面清除洁净。

需要说明的是，热气喷头46包括呈矩阵布置的多个喷气孔，因而喷射出的高温热气具有更大的面积，同时出气也更加均匀，有利于提升除冰防冻效果。

可选地，加热件43为加热板，加热棒包含加热丝，通过加热丝的发热使加热箱41内的空气达到温升。出气调节件48可以是出气漏斗或类似功能部件。

较优选地，为了提高空气加热效率及均匀性，加热件43为两个，并呈左右对称方式安装在加热箱41的内壁上。

进一步地，一实施例中，为了适配隧道的长度，所述热气喷头46为至少两个，且沿长度方向间隔设置于所述抽气管44上。因此不同的热气喷头46能够同时工作，提高单位周期内对路面的除冰面积和效率，提升防冻装置100的工作能力。

或者，作为上述实施例的可替代方案，所述热风设备40还包括均与所述电能控制设备20电连接的第二旋转驱动件和温度传感器，所述第二旋转驱动件装设在所述抽气管44上并与所述热气喷头46旋转驱动连接，所述温度传感器设置于所述热气喷头46上。当路面上某块区域的冰冻消除后，该区域的温度会显著上升，而仍存在冰冻覆盖的区域则维持较低温度。这使得温度传感器能够实时感测路面的温度，通过温度数据反馈回电能控制设备20，从而能够输出指令给第二旋转驱动件驱动温度传感器朝向未处理的路面区域旋转，由此使防冻装置100具备持续融冰能力及自动除冰能力，避免遗漏(处理不完全)而导致安全隐患存在。

请继续参阅图1至图3，此外，在上述任一实施例的基础上，为了保证防冻装置100可靠工作，电能控制设备20具备供电和控制两个功能。具体地，所述电能控制设备20包括电能控制器21、及与所述电能控制器21电连接的供能组件22，供能组件22用于为暖光灯32和加热件43供给电能，电能控制器21除了对输出的电能进行处理之外，还用于对各执行部件输出指令。所述供能组件22包括立杆23、设置于所述立杆23上的固定夹具24、及设置于所述固定夹具24上的能量转换器件25；其中，所述固定夹具24与水平面呈夹角布置。可选地，能量转换器件25为太阳能板，通过吸收太阳光线，可以有效转化为电能储存起来，进而为暖光灯32和加热件43供能。且由于采用了太阳能板，无需外部额外供给电能，利于防冻装置100节能降耗，提高经济性。立杆23用于使太阳能板尽量远离潮湿路面而避免受到损害。固定夹具24则能够将太阳能板牢靠固定在立杆23的顶端。特别地，固定夹具24与水平面呈夹角设置，使得太阳能板以倾斜姿态布置，从而更加充分的与太阳光线接触，并更长时间的接收太阳光照，提高供能组件22的储能及供能能力。一实施例中，固定夹具24与水平面呈锐角设置，倾斜角度为20°～40°。

可以理解的，在其它实施例中，能量转换器件25还可以是现有技术中的其它供能部件。例如，风电装置，发电机与风叶连接，发电机还与储能器件连接。使得风叶受环境中的大风吹动时，风叶带动发电机转动，发电机便能够产生电能并存储在储能器件中。

所述电能控制器21包括电能接收模块、电能储存模块、电能处理模块和电能传递模块，所述电能接收模块的输入端与所述能量转换器件25的输出端电连接，所述电能接收模块的输出端与所述电能储存模块的输入端电连接，所述电能储存模块的输出端与所述电能处理模块的输入端电连接，所述电能处理模块的输出端与所述电能传递模块的输入端电连接，所述电能传递模块的输出端分别与所述暖风设备、所述热风设备40电连接。因此太阳能板转换的电能经过处理能够平稳输出给暖风设备和热风设备40使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。