我國北方地區(qū)冬季一般約5-6個(gè)月時(shí)間,黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古等省份的個(gè)別地區(qū)甚至長達(dá)8個(gè)月之久,每年都有幾次較大降雪過程,部分地區(qū)還會(huì)形成雪災(zāi),給人民生產(chǎn)生活,交通運(yùn)輸及交通安全帶來很大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),冰雪路面交通事故發(fā)生率是平時(shí)的4-5倍,每年因此造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾千萬元。城市道路的除雪問題已經(jīng)越來越引起各級(jí)政府部門的關(guān)注和重視,了解我國目前除雪工作的現(xiàn)狀,改變傳統(tǒng)除雪理念和方式,研究科學(xué)高效除雪方式,對(duì)解決城市道路除雪問題有著十分重要的意義。
1 目前我國除雪工作現(xiàn)狀
1.1人工除雪
冬季的降雪,初時(shí)為浮雪,經(jīng)行人踩踏、車輛碾壓變成堅(jiān)硬的冰雪路面。在我國北方的中小城市,除雪工作主要靠人力。按有關(guān)規(guī)定,雪停后就要走向街頭除雪,一個(gè)中等城市,每年要?jiǎng)佑脦资f人次進(jìn)行除雪勞動(dòng),主要是使用鐵鍬、鎬頭和一些較簡(jiǎn)單的手工除雪工具,政府組織,分片包干,機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠、商店等均需抽調(diào)人員參加勞動(dòng)。人工除雪作業(yè)時(shí)間長,勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作效率低,耗費(fèi)人力物力,而且大量人員集中在機(jī)動(dòng)車道上作業(yè)很不安全,交通事故時(shí)有發(fā)生。目前北方大多數(shù)城市都不同程度的使用這種原始落后的除雪方式。
1.2 機(jī)械除雪
目前世界上冰雪清除機(jī)械主要有犁板刮鏟式、拋揚(yáng)式、刷掃式、高速氣流吹掃式,熱熔式等。發(fā)達(dá)國家多以除新雪為主,機(jī)械化程度較高,技術(shù)比較成熟。如日本、美國、北歐,加拿大等國家的機(jī)械化除雪率可達(dá)80%-90%。在我國,由于傳統(tǒng)的除雪理念是雪停后才開始除雪,實(shí)際上在降雪過程中路面積雪經(jīng)行人及車輛碾壓已被壓實(shí)形成冰雪路面,除雪工作實(shí)際上是除壓實(shí)雪。在這種理念影響下,除雪機(jī)械的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)除壓實(shí)雪,除雪方式主要有擺錘旋轉(zhuǎn)擊打式、往復(fù)沖擊振動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)銑削式、楔鏟式等,這些除雪設(shè)備各有其優(yōu)點(diǎn)和不足,這里本文不作祥述。
壓實(shí)雪除雪機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)難度較大,設(shè)備制造成本較高,除凈率底,工作效率低,功率消耗非常大,使用效果不理想,且絕大多數(shù)壓實(shí)雪除雪機(jī)需要大功率車輛作為配套動(dòng)力,燃油消耗較高,整套設(shè)備投入很大,動(dòng)輒幾十萬元,難以大量投入應(yīng)用。傳統(tǒng)的除雪理念使廣大科技工作者的研究方向走入了誤區(qū)。還有少部分城市投入巨資從國外引進(jìn)多功能大型除雪設(shè)備,這些設(shè)備大多價(jià)格昂貴,使用與維護(hù)費(fèi)用高,并不適合我國國情。
1.3 融雪劑除雪
融雪劑除雪也是目前廣泛使用的一種除雪方式。融雪劑多為鈉基,除雪機(jī)理是降低冰點(diǎn),加速積雪的融化,清除起 來也比較容易。然而融雪劑的使用會(huì)給環(huán)境造成污染,腐蝕
車輛、路面和橋梁。早在60年代初,美國和加拿大在路面撒氯化鈉鹽粉,使得原始設(shè)計(jì)壽命為50年的路面和橋梁結(jié)構(gòu),在不到10年時(shí)間里就遭到了嚴(yán)重的破壞。80年代中期
一些發(fā)達(dá)國家開始使用鈣、鎂醋酸鹽等環(huán)保型融雪劑,而環(huán)保型融雪劑價(jià)格一般在3,000
元-10,000元/噸不等,比普通融雪劑價(jià)格高很多。另外,所謂環(huán)保型只是相對(duì)而言,實(shí)
際上對(duì)環(huán)境仍然有一定的影響和破壞,只是程度不同而已。我國首都北京70年代開始使用鈉鹽融雪劑,幾年以后,發(fā)現(xiàn)一些立交橋已開始顯示出氯離子對(duì)橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)和道路的損害。據(jù)報(bào)道,北京市2002年12月15日-23日不到10天時(shí)間就使用融雪劑七千噸,2003年上半年,北京城區(qū)51條道路和綠地37萬株綠籬受害枯死,約占全市綠籬5%-10%,草地受害三十多萬平方米,幾萬株灌木和喬木枯死,直接經(jīng)濟(jì)損失近千萬元。
長期大量使用融雪劑除對(duì)植物的損害外對(duì)水源的影響也很大,含有大量融雪劑的殘雪最終會(huì)通過各種渠道進(jìn)入江河或地下,造成水體污染,這種污染的持續(xù)時(shí)間更長,影響范圍更廣。因此,融雪劑的使用量應(yīng)嚴(yán)格控制,合理使用,用量越少越好。就未來發(fā)展趨勢(shì)看,融雪劑的使用將會(huì)受到越來越嚴(yán)格的限制,使用量及使用范圍將非常有限。
2 建立“實(shí)時(shí)除雪”新理念
北方城市冬季清除積雪是改善環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要工作之一??偨Y(jié)多年的除雪經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)及各種除雪方式的比較,我們認(rèn)為,人工除雪低效落后早已不適應(yīng)城市發(fā)展建設(shè)的需要,融雪劑除雪會(huì)損壞道路、橋梁、車輛、污染城市環(huán)境等。而機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”才是比較科學(xué)合理的除雪方式。目前歐、美等發(fā)達(dá)國家基本都采用機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)。機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)實(shí)際上就是使用散雪除雪機(jī)械在降雪過程中實(shí)施除雪,邊下雪,邊清除,幾臺(tái)除雪車?yán)_一定距離成梯形隊(duì)伍排列循環(huán)清理,過往車輛可在除雪車之間穿梭繞行而不影響交通,避免路面積雪被碾壓成實(shí)雪或冰,降雪過程也就是清雪過程,雪停后除雪工作也基本完成,實(shí)現(xiàn)“雪中路通”,“雪停路清”實(shí)時(shí)除雪的目標(biāo)。
從工程學(xué)的角度看,積雪被壓實(shí)的過程需要消耗大量能量,雪被壓實(shí)后再把它從地面清除掉就要加倍消耗更大的能量和更多的時(shí)間,從而造成很大的浪費(fèi),這是一種效率極低的除雪方式。相比較而言,“實(shí)時(shí)除雪”所消耗的能量只有前者的幾十分之一,是效率最高最省時(shí)省力的除雪方法。他的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠在不中斷交通的情況下用最小的代價(jià)、最短的時(shí)間清除積雪,從而提高城市道路交通運(yùn)輸效率和交通安全。目前,這一理念已逐漸被越來越多的人所認(rèn)識(shí)和接受,因此機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)是未來城市除雪的主要發(fā)展方向。2006年年初,由黑龍江省建設(shè)廳制定的地方性標(biāo)準(zhǔn)《城 市道路清雪規(guī)范》中明確規(guī)定城市道路除雪作業(yè)應(yīng)以機(jī)械化為主,人工除雪為輔,科學(xué)使用融雪劑。比較適合“實(shí)時(shí)除雪”的機(jī)械設(shè)備主要為刮板式除雪機(jī),刮板安裝在配套車輛前部或后部,路面積雪被刮板推起后沿著刮板弧面和側(cè)傾方向拋向路邊,除雪效率很高。目前,國內(nèi)已有部分省市如哈爾濱、鞍山,沈陽等廠家生產(chǎn)不同類型除雪機(jī)械,其中較大一部分為除壓實(shí)雪設(shè)備,也有一部分除散雪的設(shè)備。由佳木斯大學(xué)研制的以小型農(nóng)用汽車為配套動(dòng)力的JD-SX2800型散雪除雪車已經(jīng)過兩年多的實(shí)際應(yīng)用,效果較好。該除雪車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低,除雪效率高,是一種按照“實(shí)時(shí)除雪”理念設(shè)計(jì)的除雪車,目前已取得國家實(shí)用新型專利。
采用機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”方式,是在降雪時(shí)多條道路同時(shí)除雪,需要多臺(tái)除雪設(shè)備,因此有人認(rèn)為,機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”設(shè)備資金一次性投入太高,不劃算,還是老辦法好。實(shí)際上這是一種錯(cuò)誤觀念。我們以黑龍江省佳木斯市為例,大約需要小型散雪除雪車150臺(tái)左右,一次性投入約700萬元左右,除雪面積可比過去增加一倍以上,使用壽命至少10年,此外還有“實(shí)時(shí)除雪”提高交通效率和交通安全帶來的間接效益。另一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)椐是佳木斯市每年使用的融雪劑約1,000多噸,費(fèi)用約130萬元左右,用于除雪的人工、消耗的工具等費(fèi)用約270萬元,合計(jì)約400萬元,用傳統(tǒng)的方式除雪10年所需費(fèi)用約為4,000萬元。另外,每年除雪過程 中交通事故、交通阻塞、能源浪費(fèi)、使用融雪劑給環(huán)境造成的破壞等則難以計(jì)算。因此綜合分析對(duì)比并從一個(gè)較長時(shí)間段衡量,“實(shí)時(shí)除雪”方式明顯優(yōu)于傳統(tǒng)除雪方式。
實(shí)時(shí)機(jī)械化除雪設(shè)備配套動(dòng)力多為輕型卡車,除整車購置外也可利用現(xiàn)有的車輛資源,配備除雪設(shè)備,冬季用于除雪,其它季節(jié)卸掉除雪設(shè)備,車輛可正常使用,提高車輛利
用率,同時(shí)也可減輕資金投入的壓力。
3 結(jié)束語
機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)的應(yīng)用是城市、機(jī)場(chǎng)、高速公路等道路除雪的發(fā)展方向,也是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和文明程度的標(biāo)志,更是衡量決策者、管理者視野的尺度。機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪技術(shù)經(jīng)發(fā)達(dá)國家使用已被證實(shí)是科學(xué),合理,高效的除雪作業(yè)方式,這種技術(shù)在中國北方城市的推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,真正實(shí)現(xiàn)不僅需要轉(zhuǎn)變政府及管理者的觀念,還要有相應(yīng)的資金投入,此外,除雪設(shè)備的科學(xué)管理、現(xiàn)有資源的整合優(yōu)化,使用與維護(hù)經(jīng)費(fèi)的來源等都是需要研究解決的問題。總之,機(jī)械化“實(shí)時(shí)除雪”技術(shù)的推廣和應(yīng)用,有利于提高交通運(yùn)輸效率及交通安全,改善城市環(huán)境,促進(jìn)北方地區(qū)的城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。