路面微波除冰模拟试验设备及试验方法

本发明涉及道路微波除冰，具体涉及一种路面微波除冰模拟试验设备及试验方法。

背景技术：

1、传统的路面除冰方法主要是使用化学药剂和机械除冰，这些方法不仅存在环境污染和道路损坏等问题，而且对行车安全影响较大。采用微波除冰技术，可以快速高效地去除道路结冰，提高路面通行能力和交通安全。并且微波除冰具有操作简便、无污染等优点。因此，设计路面微波除冰试验设备十分重要。通过该设备可以进一步提高微波除冰技术的成熟度，使其能够广泛应用于实际道路冰雪天气的除冰工作中，为道路交通的安全和畅通做出贡献。

2、路面结冰在冬季是交通运输领域的一大难题，传统除冰方法存在环境污染、能源消耗大、除冰效率低等问题。为了实现冬季路面结冰快速清除的问题，研究者们开始关注微波除冰技术。该技术能够利用微波能量将路面表层加热，从而实现冰层-路面接触面融化，降低冻黏力使冰层从路面脱离。申请人前期申请的专利号为201911340716.5，专利名称为一种道路微波除冰路冰分离计时监测设备及方法中，公开了在使用时将试件与冰层冻结为一体，微波加热的同时开启计时器，微波加热过程中试件与冰层接触面冻黏力逐渐减小，当冻黏力小于弹簧的水平加载力时，冰层将被整体推移，直至冰层与触碰报警装置接触发声后，通过计时器记录微波加热至报警发声的时间，即为微波除冰路冰分离最佳时间。该专利突破了原有设备无法测定除冰最佳时间的瓶颈，随着不断研究发现，目前现有的路面微波除冰模拟设备均与实际道路微波除冰形式存在一定差异，导致试验所得成果与实际情况不吻合。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种路面微波除冰模拟试验设备，能更真实的模拟路面微波除冰设备在除冰过程中冰层与路面分离问题。

2、本发明提供了一种路面微波除冰模拟试验设备，包括弹性推动件、触碰式报警装置和模拟试件，其特征在于，所述模拟试件包括第一段、试验段和第二段，所述第一段和第二段对称设置，所述试验段位于所述第一段和第二段之间，第一段、试验段和第二段自下而上均依次包括路面试件以及冰层，所述弹性推动件和触碰式报警装置分别位于所述试验段的两侧且与冰层位置对应，所述弹性推动件上设有插片，所述插片能沿路面试件的上表面穿入加热分离后的冰层与所述路面试件之间且与触碰式报警装置接触。

3、较佳地，所述试验段与第一段和第二段可拆卸连接，所述试验段与第一段和第二段上的冰层一体成型。

4、较佳地，所述试验段的数量为多个，多个试验段可拆卸连接，且位于两端的试验段还分别与所述第一段和第二段可拆卸连接。

5、较佳地，还包括模拟试件承载座；所述第一段、试验段和第二段均位于所述模拟试件承载座上，所述第一段和第二段均为燕尾结构，且对称分布与所述试验段的两侧，模拟试件承载座上设有与所述第一段和第二段形状匹配的限位件，所述第一段和第二段位于所述限位件内。

6、较佳地，所述弹性推动件包括至少一个套筒，各套筒内均沿水平方向固定在安装支架上，套筒内设有推板，推板与安装支架之间通过弹簧连接，插片固定在推板的另一侧。

7、较佳地，所述套筒为多个，各套筒内的弹簧和插片之间均设有压力传感器，所述压力传感器与数据存储单元信号连接。

8、较佳地，还包括微波设备承载架，所述微波设备承载架的中部预留开口，所述开口与所述试验段正对；所述微波设备承载架包括底座、承载台以及升降柱，所述承载台位于所述底座的上方，所述模拟试件承载座设于所述底座上，所述承载台包括四个带缺口的承载板，所述四个带缺口的承载板通过伸缩件首尾相接形成中部具有开口的平台；所述承载板还上设有用于限制微波设备位移的限位块，各承载板均通过升降柱与底座连接。

9、较佳地，所述路面试件和冰层的接触面上设有多个温度采集单元，所述温度采集单元信号连接有控制中心，所述多个温度采集单元用于采集试验过程中路面试件和冰层接触面的温度。

10、较佳地，所述模拟试件承载座包括高度可调的支撑柱和承载盘，所述支撑柱的下端固定在底座上，所述承载盘和高度可调的支撑柱的顶部还设有角度调节组件。

11、本发明还公开了上述一种路面微波除冰模拟试验设备的试验方法，以微波加热设备开始加热时计时，随着加热的进行，所述插片穿过冰水混合层与触碰式报警装置接触并发出报警声后结束计时，该计时时间段作为微波加热后冰层与路面分离所需时间。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的路面微波除冰模拟试验设备在使用时能够尽可能的还原实际路面情况。突破了原有微波除冰设备中试验与实际情况不相符的技术瓶颈，更准确的测得微波除冰效率。

13、本发明通过对模拟试件结构的优化，将试验段设置在第一段和第二段之间，第一段和第二段不仅作为模拟试件与模拟试件承载座的连接部位，保证整个模拟试件在试验过程中的稳定性，还能够模拟微波照射区域外的路面及其上的冰层；本发明中第一段、第二段以及试验段的冰层是一体成型的冰层，用来模拟大面积冰层在接受微波照射后与路面发生分离的真实情形，使得试验设备模拟的冰层与路面的分离更符合实际情况，同时本发明通过测定插片贯穿冰层与路面的界面处冰水混合物层的时间，能够使测定的冰层与路面的分离时间不受冰层自身重量等外在因素的影响，更准确的反应微波照射条件下冰层与路面的分离情况，也使得冰层与路面分离时间的测定更准确。

14、本发明模拟试验设备能满足试件结构、材料、冰层厚度、微波功率、风雨条件、路面坡度等各种情况下的试验研究，能够通过试验室环境还原实际路面影响微波除冰效率的各种因素，测定实际路面微波除冰效率受到的各种因素的影响程度。本发明模拟试验设备不仅能够考虑微波源的稳定性和功率输出，还能够考虑微波功率、波导口距离、路面结构以及环境因素等条件下的微波除冰效率。

技术特征：

1.一种路面微波除冰模拟试验设备，包括弹性推动件(2)、触碰式报警装置(3)和模拟试件(4)，其特征在于，所述模拟试件(4)包括第一段(41)、试验段(42)和第二段(43)，所述第一段(41)和第二段(43)对称设置，所述试验段(42)位于所述第一段(41)和第二段(43)之间，第一段(41)、试验段(42)和第二段(43)自下而上均依次包括路面试件(6)以及冰层(7)，且所述试验段(42)与第一段(41)和第二段(43)上的冰层(7)一体成型，所述弹性推动件(2)和触碰式报警装置(3)分别位于所述试验段(42)的两侧且与冰层(7)位置对应，所述弹性推动件(2)上设有插片(24)，所述插片(24)能沿路面试件(6)的上表面穿入加热分离后的冰层(7)与所述路面试件(6)之间且与触碰式报警装置(3)接触。

2.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述试验段(42)与第一段(41)和第二段(43)的路面试件(6)可拆卸连接，所述冰层(7)覆盖于可拆卸连接后的各段路面试件(6)的上方。

3.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述试验段(42)的数量为多个，多个试验段(42)可拆卸连接，且位于两端的试验段(42)还分别与所述第一段(41)和第二段(43)可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，还包括模拟试件承载座(1)；所述第一段(41)、试验段(42)和第二段(43)均位于所述模拟试件承载座(1)上，所述第一段(41)和第二段(43)均为燕尾结构，且对称分布与所述试验段(43)的两侧，模拟试件承载座(1)上设有与所述第一段(41)和第二段(43)形状匹配的限位件(9)，所述第一段(41)和第二段(43)位于所述限位件(9)内。

5.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述弹性推动件(2)包括至少一个套筒(21)，各套筒(21)内均沿水平方向固定在安装支架(12)上，套筒(21)内设有推板(22)，推板(22)与安装支架(12)之间通过弹簧(23)连接，插片(24)固定在推板(22)的另一侧。

6.如权利要求5所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述套筒(21)为多个，各套筒(21)内的弹簧(23)和插片(24)之间均设有压力传感器，所述压力传感器与数据存储单元信号连接。

7.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，还包括微波设备承载架(5)，所述微波设备承载架(5)的中部预留开口(10)，所述开口(10)与所述试验段(42)正对；所述微波设备承载架(5)包括底座(51)、承载台(52)以及升降柱(53)，所述承载台(52)位于所述底座(51)的上方，所述模拟试件承载座(1)设于所述底座(51)上，所述承载台(52)包括四个带缺口的承载板(521)，所述四个带缺口的承载板(521)通过伸缩件(522)首尾相接形成中部具有开口(10)的平台；所述承载板(521)还上设有用于限制微波设备位移的限位块(523)，各承载板(521)均通过升降柱(53)与底座(51)连接。

8.如权利要求1所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述路面试件(6)和冰层(7)的接触面上设有多个温度采集单元，所述温度采集单元信号连接有控制中心，所述多个温度采集单元用于采集试验过程中路面试件(6)和冰层(7)接触面的温度。

9.如权利要求4所述的路面微波除冰模拟试验设备，其特征在于，所述模拟试件承载座(1)包括高度可调的支撑柱(101)和承载盘(102)，所述支撑柱(101)的下端固定在底座(51)上，所述承载盘和高度可调的支撑柱的顶部还设有角度调节组件。

10.采用如权利要求1所述的一种路面微波除冰模拟试验设备的试验方法，其特征在于，以微波加热设备开始加热时计时，随着加热的进行，所述插片(24)穿过冰层(7)与所述路面试件(6)之间的冰水混合层与触碰式报警装置(3)接触并发出报警声后结束计时，该计时时间段作为微波加热后冰层与路面分离所需时间。

技术总结
本发明公开了一种路面微波除冰模拟试验设备及试验方法，包括微波设备承载架，微波设备承载架位于模拟试件的上方，模拟试件的第一段和第二段对称设置，试验段位于所述第一段和第二段之间，弹性推动件上设有插片，插片能沿路面试件的上表面穿入分离后的冰层与路面试件之间，以微波加热设备开始加热时计时，随着加热的进行，插片穿过冰水混合层与触碰式报警装置接触后结束计时。本发明的路面微波除冰模拟试验设备能够尽可能的还原实际路面情况，测得不同工况与环境条件下的路面微波除冰效率。突破了原有微波除冰设备中试验与实际情况不相符的技术瓶颈，准确的测得微波除冰效率。

技术研发人员：郭昱辰,王选仓,冀冠宇,刘明艳,赵静,邓玉缘,桂学,桂章,陈安平,苏皓,陈律,刘浩翔,蒋阿庆,和洪彪
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19