北美地区的冬季道路养护机构通过采用“动态撒布”的技术,实现了30%至55%的盐用量减少。该系统利用车载传感器实时采集道路状况数据,在除雪作业过程中自动调节撒布材料的施用量。
这项技术源于移动道路气象传感器的现场应用经验。当冬季养护操作人员在除雪车上使用这些传感器时,他们能够在除雪后获得道路状况的实时洞察。随着湿滑度数据的引入,操作人员能够更好地决定材料的使用。这也带来了一个关键问题:系统是否可以根据传感器数据自动进行撒布?
系统工作原理
动态撒布系统使用MD30非侵入式移动道路传感器,该传感器安装在除雪车前保险杠上。传感器位于驾驶员一侧的铲刀后方,面向车轮轨迹位置,用于测量除雪后的路面状况。MD30传感器可测量:湿滑度,路面状态,表层厚度,路面温度,空气温度,露点与霜点,以及相对湿度。该传感器可与多家制造商支持的计算机化撒布控制器直接集成。
在北美的动态撒布应用中,湿滑度和路面温度共同决定材料施用率,其中附着力是主要控制参数。各机构会与传感器和控制器制造商协作,根据这些参数、服务水平要求、作业周期以及所用材料来设定施用标准。
在动态撒布系统中,传感器直接连接至撒布控制器。同时,机构还可通过安装在挡风玻璃上的设备,将传感器数据上传至云端,用于可视化和地图展示。数据以参数地图和高频图像的形式呈现在厂商软件中,部分车辆定位系统在与控制器集成后也可显示这些数据。
来自现场的验证结果
美国科罗拉多州柯林斯堡市自项目启动以来一直在测试动态撒布技术,其结果在多个冬季天气过程中保持一致:动态撒布路线的材料用量明显低于固定速率撒布路线。
2023年1月:盐用量减少45% ;2024年2月:减少55% ;整个雪季累计节省达44%
其他机构报告的减排幅度在34%至45%之间,其中包括马萨诸塞州交通部、西得梅因市以及加拿大的部分地区。另有若干机构——包括爱荷华州的西得梅因市和内布拉斯加州的林肯市——已开始实施动态撒布,预计将在2026/2027年冬季过后报告相关结果。
施用率设定
早期的试点基于湿滑度使用简单的费率结构。柯林斯堡市为其两小时路程周期的预湿盐作业设置了四个施用级别。他们的标准做法是允许高达每车道英里 300 磅(300 lbs/lnm)的恒定速率。
在动态撒布中,当湿滑度测量值高于 0.60 且需要材料时,他们施洒 25 磅/车道英里;湿滑度在 0.50 到 0.60 之间时,施洒 100 磅/车道英里;在 0.40 到 0.50 之间时,增加到 200 磅/车道英里;当湿滑度低于 0.40 时,车辆施洒最大量的 300 磅/车道英里。
处理建议:湿滑度与路面温度
| 湿滑度 | 路面温度 | 道路情况 | 处置 (路面温度上升) | 处置 (路面温度下降) | |
| .82-.60 | 30-34 | 从干到湿 | 无 | 50 − 100 lbs/lnm |
| .50-.60 | 25-32 | 泥泞到积雪 | 50 − 100 lbs/lnm | 100 − 150 lbs/lnm |
| .40-.50 | 20-25 | 车辙覆盖积雪 | 100 − 150 lbs/lnm | 150 − 200 lbs/lnm | |
| .40-.45 | 15-20 | 覆盖压实的积雪 | 150 − 200 lbs/lnm | 250 − 300 lbs/lnm |
| .30-.40 | 15-20 | 打滑结冰 | 200 − 300 lbs/lnm | 250 − 300 lbs/lnm | |
| <.30 | <15 | 结冰 | 350 − 400 lbs/lnm | 400 lbs/lnm |
免责声明
当路面温度降至约 15°F(约 -9°C)或更低 时,许多道路管理机构会改用其他融雪化学品。各机构应遵循制造商的建议以及自身的相关政策。
本表中建议的施用量是基于以下条件制定的:除雪作业按 2 小时循环周期进行;使用预湿盐进行处理。部分机构会使用较大剂量的液体融雪剂,因此实际所需的施用量可能低于本表建议值。维萨拉对这些建议不承担任何责任或义务。各机构应根据自身内部政策和服务等级要求制定并执行相应的道路养护和除冰措施。
图 3:基于湿滑度和路面温度定义动态撒布率的示例材料建议矩阵。
其他机构根据其运营和周期时间选择了不同的速率。该系统可适应各机构特定的参数和服务水平。
技术发展的下一步
现场应用结果表明,动态撒布技术在不同机构和地区均能持续实现稳定的材料节约效果。该技术目前已在部分设备供应商和道路维护机构中投入应用。随着采用范围的不断扩大,系统还将持续优化和完善,以进一步提升性能和应用价值。
潜在的发展方向包括:引入路面层厚作为额外参数;融合道路气象预测优化决策;应用人工智能与机器学习,根据大量历史数据自动优化施用率。
此外,动态撒布还能降低操作人员的认知负荷,有望减少疲劳并提升安全性(虽未在初期测试中重点评估)。
该技术不仅限于北美,欧洲和日本也在推进相关研发。动态撒布代表了冬季道路养护向“辅助决策与自动化”迈出的重要一步,在提升安全性的同时减少盐对环境的影响。
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本文基于2026年3月10日至13日在法国尚贝里举行的第17届世界道路冬季养护、韧性与脱碳大会上发表的研究成果:《利用车载传感器实现撒盐量的自动化控制》,作者为维萨拉公司的马克·德弗里斯(Mark DeVries)和伯特·穆里略(Bert Murillo),以及爱荷华州佩拉市的威尔弗里德·尼克松(Wilfrid Nixon)。
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