基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法与流程

本发明涉及道路除雪技术领域技术领域，具体涉及一种基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法。

背景技术：

我国冬季许多公路与城市道路经常遭受冰雪的危害，降雪较大时路面基本呈结冰状态，积雪结冰会降低路面的摩擦系数，严重影响道路的行车安全。传统的除雪铲推雪的方式虽然效率高，但是难以清除道路表面较薄的积雪或嵌入路面纹理中的冰渣，而大范围撒布融雪剂的方式又有着对路面危害大、见效慢的缺点，因此，在除雪作业中引入快速加热的技术能够很好地解决这些问题。

对于钢箱梁结构桥梁桥面、采用含有磁性材料的改性沥青的路面出现积雪结冰时，应采用感应加热的方式，运用焦耳效应，励磁线圈产生的交变磁场使得钢板或磁性材料内部迅速产生热量，借此融化路面的冰雪，从而完全清除积雪且不产生任何损害；而对于普通路面上的冰雪，则应采用微波加热的方式，微波直接加热冰雪时升温速率快，加热效果好，同样可以轻易完成清除积雪的工作。

基于以上两种情况，本发明提出了一种基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，使用时根据路面材料选择合适的加热方式，结合传统的除雪铲推雪和撒布融雪剂的方式对路面进行高效除冰/雪作业。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，利用聚磁和反射微波的效应，灵活应对不同材料沥青路面或钢桥面除冰雪工作，对冰雪进行高效加热，解决传统除雪方式单一、除雪不彻底、对路面危害大的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，包括由车体和驱动车体行进的车头组成的除雪车，车头的前端安装有除雪铲总成，车体上自车尾向车头依次设置有融雪剂撒布机、大功率柴油发电机、散热机构以及通过机械臂结构实现可翻转调节的加热装置；

所述机械臂结构包括对称安装在车体上的立柱，且立柱上通过电动关节ⅰ安装有机械臂ⅰ，且机械臂ⅰ的另一端上通过电动关节ⅱ安装有机械臂ⅱ，两个机械臂ⅱ的另一端通过电动关节ⅲ连接有加热装置；

所述加热装置包括由微波反射板组成的基板，微波反射板的背面安装有呈米字型布置的l型聚磁条，l型聚磁条上安装有用于励磁加热的励磁线圈，励磁线圈四周按照有保护板,微波反射板的正面安装有多个水冷磁控管，且多个水冷磁控管之间通过水冷管相连通，微波反射板的边缘安装有包覆水冷磁控管的屏蔽罩，且水冷磁控管和励磁线圈上均开设有贯穿保护板侧壁的冷却水进水口和冷却水出水口，冷却水进水口和冷却水出水口的接口上安装有铁环，加热装置外壳上对称布置个散热风扇，基板的侧壁上对称安装有两个滑轨，且滑轨上滑动套设有滑块，两个滑块分别与两个电动关节ⅲ相连接；

所述散热机构包括风冷水冷复合散热装置和水冷管对接单元；

所述水冷管对接单元包括通过液压推杆安装在车体下端的水冷管对接平台，水冷管对接平台内置有四个呈l形的冷却水管路，且其中两个冷却水管路上设有两个用于与冷却水进水口相匹配的进水口，另两个冷却水管路上设有用于与冷却水出水口相匹配的出水口，进水口与出水口上均装有伸缩管，且伸缩管的末端均安装有与铁环相嵌合的环形电磁铁；

所述风冷水冷复合散热装置设置在大功率柴油发电机的机箱内并通过输水管与水冷管对接平台贯通连接；

所述除雪铲总成包括用于铲雪的铲雪板，且铲雪板通过车身连接平台安装在车头的前端，车身连接平台内置有由多个液压推杆组成的液压推进单元，铲雪板两侧均通过铰链可锁止式安装有活动铲雪板；

包括如下步骤，

s1、驾驶除雪车驶入除冰雪作业路段，并判断需除冰雪作业路段路面材料；

s2、启动大功率柴油发电机和涡轮风扇，同时根据施工路况，选择是否降下除雪铲总成铲雪；

s3、控制机械臂结构将加热装置展开至车体两侧外，并根据路面材料对应不同的加热模式，同时控制液压推杆将水冷管对接平台降下至工作位置，对接加热装置与水冷管对接单元的冷却水进水口和冷却水出水口；

s3-1、路面材料为一般沥青路面时，采用微波加热；

s3-2、路面材料为钢桥面沥青铺装层或者掺有钢砂、钢丝绒、工业废钢渣等导磁材料的改性沥青路面时，采用电磁感应加热；

s4、驾驶除雪车进入作业路段车道，同时启动风冷水冷复合散热装置和加热装置上对应的加热部分，加热装置对冰雪进行加热，同时风冷水冷复合散热装置对加热装置进行循环冷却；

s5、开启撒布机均匀撒布融雪剂，驾驶除雪车缓速沿作业路段匀速前进，直至除冰雪作业结束。

优选的，所述步骤s5中，融雪剂撒布机包括用于盛放融雪剂的v型仓、用于撒布融雪剂的旋转播盘以及用于抽吸v型仓内融雪剂的物料泵。

优选的，所述步骤s4中，风冷水冷复合散热装置包括有设置在大功率柴油发电机机箱内的外壳，外壳内通过发电机舱隔板安装有用于风冷的涡轮风扇，且涡轮风扇的周向分布有多个呈环形的散热鳍片，且多个散热鳍片均竖向安装在发电机舱隔板上，散热鳍片内插设有多组冷凝管，且多个冷凝管上贯通连接有两个冷却水出水管和两个冷却水进水管，两个冷却水出水管上安装有水泵，两个冷却水进水管上贯通安装有冷却水箱，且两个冷却水出水管和两个冷却水进水管均通过输水管与四个冷却水管路贯通连接。

优选的，所述外壳上设有水冷系统进风口和发电机热废气进口，且外壳上一体成型有两个对称分布的风道，且风道的末端设有喇叭状的出风口和用于控制出风口输出方向的旋转机构；

所述旋转机构包括用于连接出风口和风道的座圈轴承、设置在座圈轴承外侧的外齿轮以及用于驱动外齿轮转动的驱动电机。

优选的，所述步骤s2中，根据施工路面上的积雪厚度判断是否展开除雪铲总成；

当积雪厚度小于20mm时，收起除雪铲总成；

当积雪厚度大于等于20mm时，降下除雪铲总成并控制除雪铲下沿距离路面20mm高度进行路面铲雪。

优选的，所述步骤s2中，根据积雪厚度和作业路段路面宽度判断活动铲雪板是否展开；

当路面积雪厚度≤100mm或作业路段路面宽度≤3m时，收起活动铲雪板；

当路面积雪厚度﹥100mm或作业路段路面宽度﹥3m时，展开活动铲雪板并固定。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过整合感应加热、微波加热、除雪铲除雪、热风吹除和撒布融雪剂的方法，针对不同路面材料和不同路面积雪状况，复合多种方式进行除雪作业：除雪铲清除较厚的积雪，加热装置融化不易清除的残余冰雪，散热机构排出的高温废气吹除表面冰雪，撒布机用于播撒少量融雪剂提升除冰雪效果，相比于单一的常规除冰雪方法，本方法结合物理和化学除冰手段，对不同厚度冰雪都有着针对性的清除方式，具有除冰雪彻底、效率高的优点。

2、本发明的除冰雪施工方法增加电磁感应加热与微波加热两种加热方式，可根据不同路面选择不同的加热方式；当在加入了导磁材料如钢丝绒、铁屑、工业废钢渣的改性沥青路面或钢桥面道路进行除冰雪作业时，可运用旋转装置选择电磁感应加热方式对沥青路面加热，从而快速融化冰雪；对于传统沥青路面，选择微波加热方式直接对冰雪加热，两种加热方式灵活转变，在不接触路面的情况下，快速加热残余的冰渣积雪，解决传统除雪方式清除积雪不彻底的问题。

3、根据现有车辆和车道的设计，本发明的除冰雪施工方法加热最小作业宽度为2.7m(有效加热宽度2.6m)，最大作业宽度为4.4m(有效加热宽度2.6m)，当天气状况较差、积雪厚度较大时，应采用最小作业宽度；当天气状况允许、积雪较薄时，为保障安全行车，优先采用3.4m的作业宽度，集中加热轮迹带上的积冰积雪，得益于加热装置和散热机构出风口的柔性设计，可根据不同的天气与道路状况，将除冰雪的作业范围在2.7-4.4m之间调整，极大地提高了作业的灵活性。

4、本发明的除冰雪施工方法结合了除雪铲，除雪铲在作业时离地面有一定的高度，其余加热方式也没有与地面直接接触，相比传统的除雪方式，在保证了除雪效果的情况下，避免了车辆前进时除雪铲对沥青道路表面造成的破坏。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中除雪车的立体图；

图2为本发明中除雪车的正视图；

图3为本发明中除雪车的前视图；

图4为本发明中除雪车的加热装置展开模式(左半)和收起模式(右半)示意图；

图5为本发明中除雪车的机械臂结构示意图；

图6为本发明中除雪车的加热装置正面图；

图7为本发明中除雪车的加热装置反面图；

图8为本发明中除雪车的加热装置剖视图；

图9为本发明中除雪车的水冷管对接平台示意图；

图10为本发明中除雪车的风冷-水冷复合散热装置示意图；

图11为本发明中除雪车的风冷-水冷复合散热装置外观图

图12为本发明中除雪车的除雪铲总成的展开状态示意图；

图13为本发明中除雪车的除雪铲总成的收束状态示意图；

图14为本发明中除雪车的风道和出风口旋转机构示意图；

图15为本发明中除雪车的风道和出风口旋转变换图；

图16为本发明中除雪车的加热装置移动变换图；

图17为本发明中除雪车的除冰雪施工范围变换图。

图中：1、旋转撒播盘；2、v型仓；3、大功率柴油发电机；4、风冷-水冷复合散热装置；4-1、箱体外壳；4-2、发电机舱隔板；4-3、发电机热废气进口；4-4、水冷系统进风口；4-5、散热鳍片；4-6、冷凝管；4-7、水泵；4-8、冷却水箱；4-9、冷却水出水口；4-10、冷却水进水口；4-11、涡轮风扇；5、机械臂结构；5-1、立柱；5-2、电动关节ⅰ；5-3、机械臂ⅰ；5-4、电动关节ⅱ；5-5、机械臂ⅱ；5-6、电动关节ⅲ；6、加热装置；6-1、滑轨；6-2、滑块；6-3、冷却水出水口；6-4、冷却水进水口；6-5、保护板；6-6、l型聚磁条；6-7、微波反射板；6-8、屏蔽罩；6-9-水冷管；6-10、水冷磁控管；6-11、励磁线圈；6-12、散热风扇；6-13、铁环；7、油箱；8、车身；9-除雪铲总成；9-1、铲雪板；9-2、活动铲雪板；9-3、铰链；9-4、车身连接平台；9-5、液压装置；10、液压推杆；11、水冷管对接平台；11-1、出水口；11-2、进水口；11-3、冷却水管路；11-4、伸缩管；11-5、环形电磁铁；12、输水管；13、风道；13-1、出风口；14、旋转机构；14-1、座圈轴承；14-2、外齿轮；14-3、驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图1-14和实施例对本发明进一步说明：

实施例1

基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，包括由车体8和驱动车体8行进的车头组成的除雪车，车头的前端安装有除雪铲总成9，车体8上自车尾向车头依次设置有融雪剂撒布机、大功率柴油发电机3、散热机构以及通过机械臂结构5实现可翻转调节的加热装置6；

本实施例中，如图4和5所示，所述机械臂结构5包括对称安装在车体8上的立柱5-1，且立柱5-1上通过电动关节ⅰ5-2安装有机械臂ⅰ5-3，且机械臂ⅰ5-3的另一端上通过电动关节ⅱ5-4安装有机械臂ⅱ5-5，两个机械臂ⅱ5-5的另一端通过电动关节ⅲ5-6连接有加热装置6；

本实施例中，如图6-8和16所示，所述加热装置6包括由微波反射板6-7组成的基板，微波反射板6-7的背面安装有呈米字型布置的l型聚磁条6-6，l型聚磁条6-6上安装有用于励磁加热的励磁线圈6-11，励磁线圈6-11四周按照有保护板6-5,微波反射板6-7的正面安装有多个水冷磁控管6-10，且多个水冷磁控管6-10之间通过水冷管6-9相连通，微波反射板6-7的边缘安装有包覆水冷磁控管6-10的屏蔽罩6-8，且水冷磁控管6-10和励磁线圈6-11上均开设有贯穿保护板6-5侧壁的冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3，冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3的接口上安装有铁环6-13，加热装置外壳上对称布置4个散热风扇6-12，基板的侧壁上对称安装有两个滑轨6-1，且滑轨6-1上滑动套设有滑块6-2，两个滑块6-2分别与两个电动关节ⅲ5-6相连接；

本实施例中，如图9-11所示，所述散热机构包括风冷-水冷复合散热装置4和水冷管对接单元；

本实施例中，所述水冷管对接单元包括通过液压推杆10安装在车体8下端的水冷管对接平台11，水冷管对接平台11内置有四个呈l形的冷却水管路11-3，且其中两个冷却水管路11-3上设有两个用于与冷却水进水口6-4相匹配的进水口11-1，另两个冷却水管路11-3上设有用于与冷却水出水口6-3相匹配的出水口11-2，进水口11-1与出水口11-2上均装有伸缩管11-4，且伸缩管11-4的末端均安装有与铁环6-13相嵌合的环形电磁铁11-5；

本实施例中，所述风冷-水冷复合散热装置4设置在大功率柴油发电机3的机箱内并通过输水管12与水冷管对接平台11贯通连接；

本实施例中，如图12和13所示，所述除雪铲总成包括用于铲雪的铲雪板9-1，且铲雪板9-1通过车身连接平台9-4安装在车头的前端，车身连接平台9-4内置有由多个液压推杆组成的液压推进单元9-5，铲雪板9-1两侧均通过铰链9-3可锁止式安装有活动铲雪板9-2；

包括如下步骤，

s1、驾驶除雪车驶入除冰雪作业路段，并判断需除冰雪作业路段路面材料；

s2、启动大功率柴油发电机3和涡轮风扇4-11，同时根据施工路况，选择是否降下除雪铲总成9铲雪；

s3、控制机械臂结构5将加热装置6展开至车体8两侧外，并根据路面材料对应不同的加热模式，同时控制液压推杆10将水冷管对接平台11降下至工作位置，对接加热装置6与水冷管对接单元的冷却水进水口6-4和冷却水出水口6-3；

s3-1、路面材料为一般沥青路面时，采用微波加热；

s3-2、路面材料为钢桥面沥青铺装层或者掺有钢砂、钢丝绒、工业废钢渣等导磁材料的改性沥青路面时，采用电磁感应加热；

当在加入了导磁材料如钢丝绒、铁屑、工业废钢渣的改性沥青路面或钢桥面道路进行除冰雪作业时，通过机械臂结构5旋转选择加热装置6的电磁感应加热方式对沥青路面加热，从而快速融化冰雪；

当在传统沥青路面进行除冰雪作业时，通过机械臂结构5旋转选择加热装置6的微波加热方式直接对冰雪加热，两种加热方式灵活转变，在不接触路面的情况下，快速加热残余的冰渣积雪，解决传统除雪方式清除积雪不彻底、对路面危害大的问题。

s4、驾驶除雪车进入作业路段车道，同时启动风冷-水冷复合散热装置4和加热装置6上对应的加热部分，加热装置6对冰雪进行加热，同时风冷-水冷复合散热装置4对加热装置6进行循环冷却；

冷却水经过加热装置6后进入风冷-水冷复合散热装置4中，具体为，冷却水进入环绕于涡轮风扇4-11上方的环形冷凝管4-6，通过散热鳍片4-5散发热量并由水泵4-7重新泵入加热装置6的冷却回路，实现水冷系统的循环进行冷却，为持续加热装置6冷却并正常工作提供保障。

s5、开启撒布机均匀撒布融雪剂，驾驶除雪车缓速沿作业路段匀速前进，直至除冰雪作业结束。

本实施例中，如图1和2所示，所述步骤s5中，融雪剂撒布机包括用于盛放融雪剂的v型仓2、用于撒布融雪剂的旋转播盘1以及用于抽吸v型仓2内融雪剂的物料泵，撒布机用于播撒少量融雪剂提升路面除冰雪效果。

本实施例中，如图10和11所示，所述步骤s4中，风冷-水冷复合散热装置4包括有设置在大功率柴油发电机3机箱内的外壳4-1，外壳4-1内通过发电机舱隔板4-2安装有用于风冷的涡轮风扇4-11，且涡轮风扇4-11的周向分布有多个呈环形的散热鳍片4-5，且多个散热鳍片4-5均竖向安装在发电机舱隔板4-2上，散热鳍片4-5内插设有多组冷凝管4-6，且多个冷凝管4-6上贯通连接有两个冷却水出水管4-9和两个冷却水进水管4-10，两个冷却水出水管4-9上安装有水泵4-7，两个冷却水进水管4-10上贯通安装有冷却水箱4-8，且两个冷却水出水管4-9和两个冷却水进水管4-10均通过输水管与四个冷却水管路11-3贯通连接，冷却水经过加热装置6后进入环绕于涡轮风扇4-11上方的环形冷凝管4-6，通过散热鳍片4-5散发热量并由水泵4-7重新泵入加热装置6的冷却回路，实现水冷系统的循环。

本实施例中，如图10、11、14和15所示，所述外壳4-1上设有水冷系统进风口4-4和发电机热废气进口4-3，且外壳4-1上一体成型有两个对称分布的风道13，且风道13的末端设有喇叭状的出风口13-1和用于控制出风口13-1输出方向的旋转机构14；

所述旋转机构14包括用于连接出风口13-1和风道13的座圈轴承14-1、设置在座圈轴承14-1外侧的外齿轮14-2以及用于驱动外齿轮14-2转动的驱动电机14-3，大功率柴油发电机3和水冷系统产生的热废气经由涡轮风扇4-11经过箱体外壳4-1两侧向下部延伸的风道13高速吹向路面，吹除路表面的积雪和碎冰，从而辅助清除冰雪，同时结合旋转机构14的设置，出风口13-1也可以配合加热装置6的移动而转动，从而改变热风的影响范围，提高了作业的灵活性。

本实施例中，所述步骤s2中，根据施工路面上的积雪厚度判断是否展开除雪铲总成9；

当积雪厚度小于20mm时，收起除雪铲总成9；

当积雪厚度大于等于20mm时，降下除雪铲总成9并控制除雪铲下沿距离路面20mm高度进行路面铲雪。

除雪铲总成9在作业时离地面有一定的高度，且其余加热方式也没有与地面直接接触，相比传统的除雪方式，在保证了除雪效果的情况下，避免了车辆前进时除雪铲对沥青道路表面造成的破坏。

本实施例中，所述步骤s2中，根据积雪厚度和作业路段路面宽度判断活动铲雪板9-2是否展开；

当路面积雪厚度≤100mm或作业路段路面宽度≤3m时，收起活动铲雪板9-2；

当路面积雪厚度﹥100mm或作业路段路面宽度﹥3m时，展开活动铲雪板9-2并固定。

本发明依照现有车辆的车体8宽度，得出除冰雪加热最小作业宽度为2.7m(有效加热宽度2.6m)，则其加热装置6张开后最大作业宽度为4.4m(有效加热宽度2.6m)，当天气状况较差、积雪厚度较大时，应采用最小作业宽度；当天气状况允许、积雪较薄时，为保障安全行车，优先采用3.4m的作业宽度，集中加热轮迹带上的积冰积雪，得益于加热装置和散热机构出风口的柔性设计，可根据不同的天气与道路状况，将除冰雪的作业范围在2.7-4.4m之间调整，极大地提高了作业的灵活性。

本实施例上述的基于电磁加热与微波加热的多功能路面除冰雪施工方法，通过整合感应加热、微波加热、除雪铲除雪、热风吹除和撒布融雪剂的方法，针对不同路面材料和不同路面积雪状况，复合多种方式进行除雪作业：除雪铲清除较厚的积雪，加热装置融化不易清除的残余冰雪，散热机构排出的高温废气吹除表面冰雪，撒布机用于播撒少量融雪剂提升除冰雪效果，相比于单一的常规除冰雪方法，本方法结合物理和化学除冰手段，对不同厚度冰雪都有着针对性的清除方式，具有除冰雪彻底、效率高的优点。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。