覆雪清除难题,如何预防道路结冰,电网除冰新技术有哪些

国家冬季道路交通研究中心高级工程师张振华监制

一、引言：覆雪带来的多重挑战

每当冬季来临，覆雪和结冰便成为影响交通、电力和建筑安全的首要威胁。很多人可能都经历过因路面结冰导致的车辆打滑，或因输电线路覆冰引发的大面积停电，甚至目睹过大型体育馆因屋顶积雪过多而面临安全隐患。其实应对覆雪是一个系统工程，需要根据不同的场景和需求，采取针对性的技术和管理策略。接下来，博主就结合最新的技术发展和应用案例，为大家梳理一下应对覆雪难题的解决方案。

二、道路桥梁覆雪：从被动清除到主动预防

传统机械除冰与环保型融雪剂

机械除冰是目前最直接且应用广泛的方法，常见的除雪机包括推移式、螺旋转子式、滚压式等。例如在新疆乌鲁木齐，新一代除雪车滚刷长度达3.6米，转速为410转/分钟，65台这样的设备能在6小时内清扫120万平方米的积雪路面。但机械除冰也存在噪声大、能耗高以及对路面可能造成损伤等问题。融雪剂，特别是传统的氯盐类融雪剂（如氯化钠），因其价格低廉、融雪效果好而被广泛使用，但其对道路桥梁的腐蚀作用及对环境的负面影响也不容忽视。有研究表明，每使用1吨融雪剂带来的损失包括：615美元的道桥腐蚀损失、113美元的车辆腐蚀损失和75美元的植物腐蚀损失。为此，研究人员致力于开发更环保的新型融雪剂，例如低碳混合羧酸钙镁融雪剂，其对金属和植物的损害相对较小。

自融雪路面与能量利用型技术

为了减少对机械和融雪剂的依赖，主动融雪技术应运而生。例如在吉林省长春市应用的路面自融雪技术，通过在沥青材料中掺加自融冰雪添加剂，使路面积雪自动消融并抑制路面结冰，且不会对周围环境造成影响。这类技术属于抑制冻结铺装路面。能量利用型技术则侧重于利用可再生能源，如太阳能-地热能融雪除冰系统，通过地下管道或埋设电缆发热来融化冰雪，实现了节能减排的目标。浙江东阳市试验应用的公路动态感知及融雪化冰系统则代表了另一种思路，它通过监测天气状况，在预测路面将达到结冰条件时，提前喷淋化学冰点抑制剂，防止路面结冰，实现了“一键除雪”的智能化管理。

三、电网覆冰防治：科技赋能智慧防冰

“避”与“改”的设计原则

电网覆冰是极其复杂的国际性难题。在电网规划建设中，“避”是首要原则，即在设计新建线路时优化路径，避开中重冰区和微地形微气象区。例如国网山西电力在新建平陆至垣曲220千伏线路时，就选择了中条山南麓低海拔路径，避开了所有的微气象区。对于已在运行的易覆冰线路，则采取“改”的原则，通过整段改造、局部补强等手段提升其抗冰能力，如减小档距、采用加强型铁塔和导线等。

先进的监测与融冰技术

科技手段在电网防冰中发挥着越来越重要的作用。国网山西电力依托电力气象、观冰精灵、直流融冰车等多种技术手段，实现“电力气象预测—机巡数字观冰—直流融冰”全流程联动。例如，他们在微气象区增配了观冰精灵装置214套，透雾可视化装置84套，实现了111处观冰哨点在线装置全覆盖，这些“千里眼”能够远距离在线监测冰区输电线路的覆冰类型和厚度。直流融冰是当前广泛应用的方法，通过对输电线路施加直流电压，使导线发热，从而消除覆冰。对于不通电的常规地线，则可采用激光大炮（激光清障仪）或喷火无人机等新型除冰方式。南方电网广东电网公司在国内率先尝试利用喷火无人机对高压线路地线进行除冰作业，其使用的无人机在5分钟内能够喷出8次火焰，大大加快了地线重冰区冰层融化速度。

四、高铁与建筑：特殊场景下的覆雪应对

高铁接触网覆冰的精准监测

高铁运行安全对接触网覆冰极为敏感。覆冰会严重影响“弓网动态接触和受流质量”。我国高铁接触网覆冰呈现出明显的地域差异，华中地区是极端覆冰的典型。精准监测是有效防护的前提，但由于接触网自身结构和服役工况的特殊性，其对监测的精度和抗干扰能力提出了极高要求。目前的研究方向是建立一套完备的覆冰监测、数据处理、评估预警与运行调控体系，并综合使用视觉、视频、光纤等多种监测方式。

大跨度建筑的结构安全与除雪

大型体育馆、火车站等大跨度空间结构建筑，其屋顶的积雪荷载是结构设计必须考虑的关键因素。全国政协委员、哈尔滨工业大学副校长范峰教授团队在设计哈尔滨国际会展体育中心时，就考虑了东北地区常见的积雪影响，通过尽量减少屋面凸起让雪被风吹散，并科学确定积雪对建筑结构产生的压力（雪荷载）来优化结构设计。除了在设计阶段考虑，后期的智能化除雪手段也在发展，例如使用机器人、无人机进行高空除雪作业。

五、综合策略与未来展望

应对覆雪灾害，单靠一种技术或事后补救是远远不够的，需要采取“监测预警-主动预防-高效清除”的综合防治体系。首先，要加强气象监测预警能力，利用电力气象、观冰装置等技术手段，实现灾害的早诊断、早预警。其次，在规划和设计阶段（无论是道路、电网还是建筑），就要充分考虑覆雪风险，通过避让冰区、提高设防标准、采用自融雪或抑制结冰材料等方式，从源头提升抗冰能力。最后，当冰雪来袭时，要高效利用各种机械化、智能化、环保化的除冰技术，如新一代除雪车、喷火无人机、环保融雪剂等，快速恢复交通和供电，最大限度减少灾害影响。

未来的研究方向将更侧重于技术的智能化、绿色化以及多领域的协同。例如，深化大数据和人工智能在覆冰预测预警中的应用；研发更环保高效的绿色融雪抑冰材料；推动电力、交通、建筑等领域在覆冰预测和融冰技术方面的合作；以及发展无人机、机器人等自动化除冰装备的产业化。