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應對惡劣天氣,美國除雪作業除了專業設備還靠什麼?

導 語

連日來, 我國多地迎來大範圍降雪降溫天氣, 降雪給道路安全帶來極大安全隱患, 及時有效地清除道路上的冰雪對保證道路的安全尤為重要。 交通言究社繼續邀請公安部道路交通安全研究中心特約專家、美國馬里蘭州蒙哥馬利郡交通局資深規劃設計專家梁康之, 為大家介紹美國在清除道路冰雪作業方面的經驗、做法, 以供借鑒。

在美國, 70%以上的道路位於多雪地區, 每年平均降雪量超過13釐米。 因此, 進入冬季後, 美國各級公路管理部門的重要工作是清除道路上的冰雪, 以最低成本保證道路交通的暢通、安全,

同時盡可能減少對環境的影響。

針對不同類別道路, 按優先順序清除冰雪

在冬季冰雪天氣下, 美國各級公路管理部門會綜合考慮氣候條件、可使用的融雪材料和環境的限制要求等因素, 再根據道路的等級劃分和地理位置、車流量、道路交通的安全性和流動性以及當地清除冰雪的能力, 將道路劃分為不同類別, 按優先順序清除冰雪, 從而為使用者提供“可通行道路”。 這裡的“可通行道路”具體是指在冰雪天氣期間, 路面沒有積雪和結冰, 車輛可以以“合理的速度”安全行駛;並在天氣條件改善之後, 完全清除路面上的積雪。

▲圖:鏟雪車清理後的道路是“可通行道路”

美國各州和地方政府對不同類別道路清除冰雪作業的要求略有不同, 所投入的人力、設備和原料也有所不同, 但宗旨都是優先保證主要幹線道路暢通。 以馬里蘭州公路管理局為例, 將道路分為四類:

❖ 第一類:州際高速公路和連接鄰近州的主要國道

管理部門得到天氣預報後, 在開始降雪或冰雨的前2小時至2天之間,

對這類高速公路噴灑鹽鹵(liquid sodium chloride), 進行預處理。 在開始降雪直至雪停期間, 要連續鏟雪並噴鹽或鹽鹵, 防止冰雪粘結到路面, 以保證這類高速公路的所有行車道和匝道符合“可通行道路”的條件。

❖ 第二類:日均高流量的公路

與第一類道路的預處理方式相同, 管理部門得到天氣預報後, 在開始降雪或冰雨的前2小時至2天之間, 對此類公路預先噴灑鹽鹵。 這類公路通常有交叉路口, 直行車流量及轉彎的車流量較高, 因此, 在降雪期間, 不僅要剷除行車道上的積雪, 還要剷除交叉口轉彎車道和加減速車道上的積雪, 保持其符合“可通行道路”的條件。 在降雪期間, 首先除雪, 然後再噴鹽或鹽鹵, 防止路面結冰。

❖ 第三類:日均中流量的公路

在降雪時, 需清除行車道、轉彎車道和加減速車道的積雪, 努力保持“可通行道路”條件。 除雪後使用少量的鹽或鹽鹵, 防止路面結冰。

❖ 第四類:日均低流量的公路

在降雪時, 清除行車道的積雪, 盡可能保持“可通行道路”條件。 除雪後使用少量的鹽或鹽鹵, 防止路面結冰。

使用專業的清除冰雪作業原料和設備

冬季清除冰雪作業需要特定的設備和原料, 而且要保證相關設備維護、校準良好, 原料要保證儲存充足, 並須沿著道路進行合理的分佈和存儲。

❖ 清除冰雪使用的原料

鹽(Sodium chloride):鹽是美國許多公路管理部門使用的主要除雪作業原料。 降雪時, 將顆粒狀的鹽撒在路面上能有效融化路面冰雪,

且價格低廉, 易於儲存和方便採購。 在過去的幾十年裡, 美國的公路管理部門一直在研究其他可替代的原料, 但從成本效益和可靠性上考慮, 目前還沒有能夠取代鹽的原料。 鹽應儲存在鹽倉中, 並按時保養, 同時鹽倉也需要進行良好的維護。

▲圖:鹽倉

鹽鹵(liquid sodium chloride):鹽鹵是美國很多公路管理部門最常使用的第二種原料。在降雪開始前2個小時到2天內,直接將鹽鹵噴灑在路面上,可以防止雪和冰粘結在路面上。也可以將鹽鹵預先噴灑在鹽上,使鹽濕潤,以減少在用鹽除冰時出現反彈和散射情況。除雪後,也可噴灑鹽鹵,去除路面上殘留的積雪和冰。

目前,鹽鹵的使用量呈逐漸增加的趨勢,主要原因是鹽鹵容易製造,用23.3%的氯化鈉溶解在淡水中,然後泵送到存儲罐中,可按需要直接噴灑在路面上。同時,鹽在-6.5攝氏度就開始失效,而鹽鹵的冰點是 -21度,適合在更低溫度下使用。

液態氯化鎂(liquid magnesium chloride):美國一些公路管理部門也使用有限數量的液態氯化鎂。液態氯化鎂的冰點是-30.5度,適合在更寒冷的路面溫度下使用。一般情況下,液態氯化鎂只用於對噴撒前的鹽進行預先濕潤,不會直接在公路上使用。

研磨料(沙子或碎石):冬季清除冰雪作業還可能使用研磨料。研磨料沒有融雪特性,可能會堵塞排水管路,並造成空氣污染。在凍雨或路面溫度非常低、鹽的效果降低的情況下,可考慮將鹽和研磨料混合使用,以增加路面摩擦力。馬里蘭州的西部地區就使用這種混合物。但應謹慎使用,因為研磨料會滯留在路面上,需要專門的機械清除,也可能需要對排水溝或排水管進行額外清理。

❖ 清除冰雪使用的設備

最有效的清除冰雪設備是在自卸卡車上安裝雪鏟,以機械方式在公路上鏟雪。此外,還可在自卸卡車上安裝側翼雪鏟,增加鏟雪面積。新型高性能的混合橡膠雪鏟,其雪鏟片與路面的接觸面積較大,增強了清理能力,提高了鏟雪效率。

自卸卡車一般可裝載5-6噸的鹽,部分大型自卸卡車可裝載10-15噸的鹽。配備旋轉撒鹽機和電控撒鹽設備的自卸卡車,能有效控制道路上所需噴撒的鹽量,防止操作不當而噴撒過量。這些設備需要定期保養和調試,確保在良好狀態下使用。

▲圖:旋轉撒鹽機

▲圖:電控撒鹽設備

定期對作業人員進行專業培訓

對作業人員進行專業的培訓,也是保證完成清除冰雪任務的一項重要工作。美國公路管理部門每年都針對維修技術人員和一線操作人員進行鹽管理和清除冰雪等知識培訓。例如,馬里蘭州公路管理局設立的“冰雪學院”,每年會對新職工和曾參加過培訓的20%的職工進行專業培訓,以保證每一位職工在每5內都有一次再培訓機會。

針對不同工種的技術人員,培訓內容有所不同,主要包括:保養維護車間管理人員職責;一線鏟雪主管部門有關鏟雪作業程式和管理分工,冬季原材料庫存管理;一線鏟雪作業人員的崗位知識、駕駛技能、鏟雪模式和安全知識;還包括鹽和其他除雪材料的性質以及資料收集和分析等額外培訓內容。

清除冰雪作業管理高效

❖ 氣象部門提供全面、準確的氣象預報

根據國家氣象局(NWS)和道路天氣資訊系統網路(RWIS)的天氣預報,美國公路管理部門在降雪開始前的24-72小時之前就會按照預案開始準備清除冰雪作業。國家氣象局提供中長期預報,道路天氣資訊系統網路提供近期預報。道路天氣資訊系統網路由各地分佈的氣象站組成,提供降水的類型和強度、氣溫、風向和風速、露點溫度和相對濕度等局部資料。每個氣象站還設有地面感測器,可以檢測路面和地下溫度、地表冰點和鹽的濃度。道路天氣資訊系統網路還可以在關鍵位置的特殊路面設置溫度感測器,提供特定地點的路面資料。

❖ 制定有效的清除冰雪作業預案

降雪前進行道路預處理作業,是使用鹽來有效控制路面結冰的最佳階段,也是冬季清除冰雪作業的關鍵環節。行之有效的道路預處理作業能降低後續的工作量和鹽的使用量。如有覆蓋全州的冰雪天氣,馬里蘭州公路管理局會在降雪前72小時就開始道路預處理作業;對局部冰雪天氣的預處理作業在降雪前18到24小時開始。

根據降雪前的預案,參加清除冰雪作業的人員在指定時間和地點報導,召開清除冰雪作業的準備會議,通報天氣和預計降雪情況、後勤準備和人員配備等情況;維修人員檢查車輛、鏟雪和噴撒設備以及通訊和定位設備;然後裝載除冰雪原料等。作業人員和車輛準備就緒後,在開始降雪前車輛按照預案行駛到預定地點。鏟雪車輛行駛需要考慮交通高峰時段的影響和降雪預報的時間,保證降雪前車輛到位。

❖ 降雪前進行防止路面結冰作業

防止結冰的措施主要包括在降雪和降凍雨之前在公路上噴灑鹽鹵等液體,也可在冰雪即將來臨時噴撒預濕鹽粒,在剛剛開始降雪時撒鹽也可防止結冰。防止結冰的主要目標是防止雪和冰粘結在路面或橋面上,提高降雪期間鏟雪和撒鹽作業的效率和速度。前期鏟雪作業準備充分,可減少降雪期間鹽的使用量,更重要的是可提升降雪期間道路交通的安全性。如果雪或冰粘結在路面上,則需要大量的犁鏟和破碎工作來打破粘結。

▲圖:噴灑鹽鹵

根據馬里蘭州公路管理局多年的實踐經驗表明,在降雪開始前及時噴灑鹽鹵,是保證降雪時道路仍能正常使用的最佳方式。尤其是當實際降雪的時間比預報提前時,及時噴灑鹽鹵的作業尤為重要。第一次噴灑鹽鹵作業後,鹽顆粒可以“吸附”在路面並防止凍結,直到鏟雪車開始作業。

但在一些情況下,不能噴灑鹽鹵,例如預報先降雨後降雪、地面溫度低於-26度,以及兩次降雪間隔很短,路面還有鹽顆粒等情況時,噴灑鹽鹵會造成浪費或失去其應有的作用。

❖ 降雪過程中進行除冰雪作業

降雪開始後,路面有積雪時,防結冰作業隨即開始。如果是小雪,應使用較少的預濕鹽或鹽鹵。如果是中雪至大雪,應相應調整鹽或鹽鹵的使用量。預先濕潤的鹽和鹽鹵易粘附在路面上,降雪期間需保證其持續吸附在路面上,並控制從路面反彈到路邊或排水溝中的鹽量。預先濕潤的鹽能更迅速地溶解,提高溶解冰雪的效率。需要特別強調的是,應儘早噴預濕鹽或鹽鹵,防止雪或冰粘結在路面上。這樣才可以在降雪期間有效地進行鏟雪和減少鹽的使用量。

隨著降雪持續,積雪會使路面上的鹽逐漸失效,此時應該開始鏟雪作業。路面的鹽使積雪呈“粉狀”,鏟雪車作業更有效。在鏟雪的同時,應重新噴足夠的鹽或鹽鹵,以防止隨後的降雪粘結到路面上。在降雪期間,以上過程可能需要重複多次。如果空氣溫度和路面溫度很低,應使用鹽鹵將鹽預濕再噴撒,以提高融雪效果,並降低鹽的使用量。

冰雪天氣結束後,需要清理設備,維護存儲原料和對清除冰雪作業進行總結回顧。

鹽鹵(liquid sodium chloride):鹽鹵是美國很多公路管理部門最常使用的第二種原料。在降雪開始前2個小時到2天內,直接將鹽鹵噴灑在路面上,可以防止雪和冰粘結在路面上。也可以將鹽鹵預先噴灑在鹽上,使鹽濕潤,以減少在用鹽除冰時出現反彈和散射情況。除雪後,也可噴灑鹽鹵,去除路面上殘留的積雪和冰。

目前,鹽鹵的使用量呈逐漸增加的趨勢,主要原因是鹽鹵容易製造,用23.3%的氯化鈉溶解在淡水中,然後泵送到存儲罐中,可按需要直接噴灑在路面上。同時,鹽在-6.5攝氏度就開始失效,而鹽鹵的冰點是 -21度,適合在更低溫度下使用。

液態氯化鎂(liquid magnesium chloride):美國一些公路管理部門也使用有限數量的液態氯化鎂。液態氯化鎂的冰點是-30.5度,適合在更寒冷的路面溫度下使用。一般情況下,液態氯化鎂只用於對噴撒前的鹽進行預先濕潤,不會直接在公路上使用。

研磨料(沙子或碎石):冬季清除冰雪作業還可能使用研磨料。研磨料沒有融雪特性,可能會堵塞排水管路,並造成空氣污染。在凍雨或路面溫度非常低、鹽的效果降低的情況下,可考慮將鹽和研磨料混合使用,以增加路面摩擦力。馬里蘭州的西部地區就使用這種混合物。但應謹慎使用,因為研磨料會滯留在路面上,需要專門的機械清除,也可能需要對排水溝或排水管進行額外清理。

❖ 清除冰雪使用的設備

最有效的清除冰雪設備是在自卸卡車上安裝雪鏟,以機械方式在公路上鏟雪。此外,還可在自卸卡車上安裝側翼雪鏟,增加鏟雪面積。新型高性能的混合橡膠雪鏟,其雪鏟片與路面的接觸面積較大,增強了清理能力,提高了鏟雪效率。

自卸卡車一般可裝載5-6噸的鹽,部分大型自卸卡車可裝載10-15噸的鹽。配備旋轉撒鹽機和電控撒鹽設備的自卸卡車,能有效控制道路上所需噴撒的鹽量,防止操作不當而噴撒過量。這些設備需要定期保養和調試,確保在良好狀態下使用。

▲圖:旋轉撒鹽機

▲圖:電控撒鹽設備

定期對作業人員進行專業培訓

對作業人員進行專業的培訓,也是保證完成清除冰雪任務的一項重要工作。美國公路管理部門每年都針對維修技術人員和一線操作人員進行鹽管理和清除冰雪等知識培訓。例如,馬里蘭州公路管理局設立的“冰雪學院”,每年會對新職工和曾參加過培訓的20%的職工進行專業培訓,以保證每一位職工在每5內都有一次再培訓機會。

針對不同工種的技術人員,培訓內容有所不同,主要包括:保養維護車間管理人員職責;一線鏟雪主管部門有關鏟雪作業程式和管理分工,冬季原材料庫存管理;一線鏟雪作業人員的崗位知識、駕駛技能、鏟雪模式和安全知識;還包括鹽和其他除雪材料的性質以及資料收集和分析等額外培訓內容。

清除冰雪作業管理高效

❖ 氣象部門提供全面、準確的氣象預報

根據國家氣象局(NWS)和道路天氣資訊系統網路(RWIS)的天氣預報,美國公路管理部門在降雪開始前的24-72小時之前就會按照預案開始準備清除冰雪作業。國家氣象局提供中長期預報,道路天氣資訊系統網路提供近期預報。道路天氣資訊系統網路由各地分佈的氣象站組成,提供降水的類型和強度、氣溫、風向和風速、露點溫度和相對濕度等局部資料。每個氣象站還設有地面感測器,可以檢測路面和地下溫度、地表冰點和鹽的濃度。道路天氣資訊系統網路還可以在關鍵位置的特殊路面設置溫度感測器,提供特定地點的路面資料。

❖ 制定有效的清除冰雪作業預案

降雪前進行道路預處理作業,是使用鹽來有效控制路面結冰的最佳階段,也是冬季清除冰雪作業的關鍵環節。行之有效的道路預處理作業能降低後續的工作量和鹽的使用量。如有覆蓋全州的冰雪天氣,馬里蘭州公路管理局會在降雪前72小時就開始道路預處理作業;對局部冰雪天氣的預處理作業在降雪前18到24小時開始。

根據降雪前的預案,參加清除冰雪作業的人員在指定時間和地點報導,召開清除冰雪作業的準備會議,通報天氣和預計降雪情況、後勤準備和人員配備等情況;維修人員檢查車輛、鏟雪和噴撒設備以及通訊和定位設備;然後裝載除冰雪原料等。作業人員和車輛準備就緒後,在開始降雪前車輛按照預案行駛到預定地點。鏟雪車輛行駛需要考慮交通高峰時段的影響和降雪預報的時間,保證降雪前車輛到位。

❖ 降雪前進行防止路面結冰作業

防止結冰的措施主要包括在降雪和降凍雨之前在公路上噴灑鹽鹵等液體,也可在冰雪即將來臨時噴撒預濕鹽粒,在剛剛開始降雪時撒鹽也可防止結冰。防止結冰的主要目標是防止雪和冰粘結在路面或橋面上,提高降雪期間鏟雪和撒鹽作業的效率和速度。前期鏟雪作業準備充分,可減少降雪期間鹽的使用量,更重要的是可提升降雪期間道路交通的安全性。如果雪或冰粘結在路面上,則需要大量的犁鏟和破碎工作來打破粘結。

▲圖:噴灑鹽鹵

根據馬里蘭州公路管理局多年的實踐經驗表明,在降雪開始前及時噴灑鹽鹵,是保證降雪時道路仍能正常使用的最佳方式。尤其是當實際降雪的時間比預報提前時,及時噴灑鹽鹵的作業尤為重要。第一次噴灑鹽鹵作業後,鹽顆粒可以“吸附”在路面並防止凍結,直到鏟雪車開始作業。

但在一些情況下,不能噴灑鹽鹵,例如預報先降雨後降雪、地面溫度低於-26度,以及兩次降雪間隔很短,路面還有鹽顆粒等情況時,噴灑鹽鹵會造成浪費或失去其應有的作用。

❖ 降雪過程中進行除冰雪作業

降雪開始後,路面有積雪時,防結冰作業隨即開始。如果是小雪,應使用較少的預濕鹽或鹽鹵。如果是中雪至大雪,應相應調整鹽或鹽鹵的使用量。預先濕潤的鹽和鹽鹵易粘附在路面上,降雪期間需保證其持續吸附在路面上,並控制從路面反彈到路邊或排水溝中的鹽量。預先濕潤的鹽能更迅速地溶解,提高溶解冰雪的效率。需要特別強調的是,應儘早噴預濕鹽或鹽鹵,防止雪或冰粘結在路面上。這樣才可以在降雪期間有效地進行鏟雪和減少鹽的使用量。

隨著降雪持續,積雪會使路面上的鹽逐漸失效,此時應該開始鏟雪作業。路面的鹽使積雪呈“粉狀”,鏟雪車作業更有效。在鏟雪的同時,應重新噴足夠的鹽或鹽鹵,以防止隨後的降雪粘結到路面上。在降雪期間,以上過程可能需要重複多次。如果空氣溫度和路面溫度很低,應使用鹽鹵將鹽預濕再噴撒,以提高融雪效果,並降低鹽的使用量。

冰雪天氣結束後,需要清理設備,維護存儲原料和對清除冰雪作業進行總結回顧。

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