承載式高速光伏路面

承載式高速光伏路面概述

未來可實(shí)現(xiàn)電動汽車邊跑邊充電

目前路面下還預(yù)留了電磁感應(yīng)線圈，未來隨著電動汽車無線技術(shù)的配套，可實(shí)現(xiàn)電動汽車在此路段行駛過程中，邊跑邊充電，再也不用擔(dān)心電池不夠用了。

預(yù)留端口用于接入擁堵等信息

2017年12月28日，全球首段光伏高速公路在山東濟(jì)南亮相，這段光伏路面不只是將太陽能轉(zhuǎn)化電能上網(wǎng)這么簡單，預(yù)留的信息化端口未來還可接入各種信息采集設(shè)備，車輛信息、擁堵狀況等信息將匯聚成交通大數(shù)據(jù)，成為智慧城市的一部分 。

光伏路面技術(shù)解讀

(一)基本參數(shù) 試驗(yàn)段全長1120米，光伏路面鋪設(shè)長度1080米，鋪設(shè)主行車道和應(yīng)急車道。主行車道寬度3.75米，其中光伏路面占寬3米，兩側(cè)約束標(biāo)線寬度共0.75米。應(yīng)急車道寬度3米，光伏路面占寬2.44米。

光伏路面鋪設(shè)凈總面積為5875平方米，分布式并網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量817.2千瓦，年發(fā)電量約100萬千瓦時(shí)。設(shè)計(jì)荷載采用國家標(biāo)準(zhǔn)BZZ-100，設(shè)計(jì)使用年限參考瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)15年，設(shè)計(jì)承載能力為2400萬次ESAL等效標(biāo)準(zhǔn)軸載 。

(二)光伏路面設(shè)計(jì)

光伏路面是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性很強(qiáng)的技術(shù)探索，旨在將光伏發(fā)電工程與道路工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)路面承載與發(fā)電的功能融合，進(jìn)而以此為平臺實(shí)現(xiàn)車路之間能量與信息的交互。

平整是指路表應(yīng)平整舒順，為行駛車輛提供舒適穩(wěn)定的行駛界面。為了達(dá)到平整的目的，必須嚴(yán)格控制路基的固結(jié)沉降變形、路面各結(jié)構(gòu)層的荷載累積塑性變形、以及路表層自身的平整度。

更深的理論與實(shí)踐層次上，各結(jié)構(gòu)層材料、層次組合、層次間的剛度匹配、環(huán)境因素等，各因素之間相互影響、相互制約，形成復(fù)雜的路面力學(xué)與工程技術(shù)體系。實(shí)際上，上述內(nèi)容也是光伏路面結(jié)構(gòu)耐久的關(guān)鍵技術(shù)要求。

抗滑的目的在于保證車輛的行駛安全。為了達(dá)到抗滑的目的，路表必須具備粗糙的紋理，為車輛提供足夠的行駛摩擦力。

國家規(guī)范《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》JTG E60中詳細(xì)規(guī)定了各等級道路的摩擦系數(shù)和測試方法。光伏路面抗滑的實(shí)現(xiàn)還應(yīng)兼顧透光發(fā)電，這也是它的特點(diǎn)和特色。

發(fā)電是路面光伏電氣化后所具備的特殊功能。為了達(dá)到發(fā)電的目的，必須保證晶硅或其他類型光伏發(fā)電電池在車輛荷載作用下不會發(fā)生破壞，同時(shí)兼顧日照條件、車輛通行遮擋、路表清潔、養(yǎng)護(hù)維修、防護(hù)保護(hù)、電氣配套等，以保證光伏路面持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電工作。

耐久是指光伏路面在得到正常維護(hù)的條件下應(yīng)保證一定的使用壽命，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

光伏路面的耐久包含結(jié)構(gòu)耐久、材料耐久、電氣耐久三個(gè)重要方面，必須綜合考慮車輛荷載與環(huán)境因素的長期綜合作用，進(jìn)行可靠的設(shè)計(jì)、密切的跟蹤觀測、及時(shí)的技術(shù)調(diào)整。

具體的，承載式光伏路面組件采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)，以路面近荷載區(qū)域應(yīng)力分布為邊界條件，兼顧不同工況下材料的黏彈塑性，以晶硅光伏電池極限應(yīng)變和疲勞應(yīng)變?yōu)榭刂浦笜?biāo)，采用三維有限元動荷載分析驗(yàn)算，經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)、足尺結(jié)構(gòu)APT加速加載試驗(yàn)和野外工程試驗(yàn)，設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證了承載式光伏路面發(fā)電結(jié)構(gòu)和材料，進(jìn)而通過結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)控制其自身剛度和強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)光伏路面組件與下臥層的剛度匹配和受力協(xié)調(diào)，達(dá)到平整、發(fā)電、耐久的目標(biāo)。

光伏路面組件表面采用特殊材料和工藝處理，使其具有粗糙的構(gòu)造紋理和足夠的抗滑力，且具備透光能力。該項(xiàng)目抗滑指標(biāo)采用擺氏摩擦系數(shù)儀和鎖輪拖車試驗(yàn)測試，其測試指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

主行車道采用1.50×1.06米光伏路面組件左右對拼鋪設(shè)，車道正中留有0.15米間隙，為后續(xù)動態(tài)無線充電路端設(shè)備預(yù)留布設(shè)位置。應(yīng)急車道采用1.22×0.70米光伏路面組件按相同方法鋪設(shè)。組件縱向模塊化布設(shè)，以減小車輛陰影遮擋對光伏發(fā)電的影響，同時(shí)有利于養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)。

曬曬太陽就能發(fā)電，電動汽車跑在上面就能充電，下雪后還能自行融化路面積雪

——是的！這就是光伏路面。交通行業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)深度融合的“黑科技”！

12月28日，由我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)研發(fā)與鋪設(shè)的全球首段光伏高速公路在山東濟(jì)南亮相。目前，半透明的路面已鋪設(shè)完畢，一些車輛已經(jīng)開始在路面上進(jìn)行測試。那么，這段公路到底有多神奇？交通產(chǎn)業(yè)跟新能源產(chǎn)業(yè)組合在一起，又會會擦出什么樣的火花？

路面可將太陽能轉(zhuǎn)化成電能。光伏路面的全稱是“承載式高速光伏路面”，摩擦系數(shù)會高于瀝青路，其材料是一種類似于毛玻璃的透明的新型材料。透明是為了有更高的透光率，這樣就能是下面的太能能電池發(fā)揮功效，實(shí)現(xiàn)太陽能像電能的有效轉(zhuǎn)換。

在冬天的時(shí)候，積雪積冰，常常會讓車輛出行不便，非常容易打滑，所以，冬天的車輛事故率也會因此而直線上升?，F(xiàn)在，有了光伏路面，把太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，實(shí)時(shí)消融冰雪，讓冬季出行更加安全。

未來可實(shí)現(xiàn)電動汽車邊跑邊充電。這種路線的下面有預(yù)留電磁感應(yīng)線圈。也就是說，未來的電動車再也不需要為充電樁發(fā)愁了。這個(gè)路面可是實(shí)現(xiàn)邊跑邊充電，簡直不要太方便。這樣一來，大家對新能源汽車的前景是不是又多了幾分信心呢！

可及時(shí)了解路段、車輛等信息。光伏路面還有預(yù)留信息化端口。也就是說，未來的交通數(shù)據(jù)可以通過光伏路面進(jìn)行采集，貨真價(jià)實(shí)智慧城市。

其實(shí)，在公路上安裝太陽能電池板不是一個(gè)新鮮的事物。像德國、意大利、荷蘭、美國等都有嘗試過，但是都沒有做到廣泛推廣和開放，其原因在于成本太高。

美國是最早開始研究太陽能公路的國家。國的一對叫Scott Brushaw和Julie的科學(xué)家夫婦，早在2006年就提出了太陽能公路的概念，他們的關(guān)注的焦點(diǎn)在于停車場的路面。

荷蘭是修建世界上第一條太陽能公路的國家。這條公路長度僅為70米，即使如此，這個(gè)公路的造價(jià)也是不菲，整體花費(fèi)高達(dá)約2300萬元。

法國是世界上太陽能公路里程最長的一個(gè)國家。2016年1月，法國政府對外宣布，正式開啟太陽能道路項(xiàng)目，未來5年，法國將修建全球里程最長的太陽能道路，總里程達(dá)966公里，分布于法國各地，能為法國500萬人提供太陽能電力。

光伏路面固然好，但是其高昂的成本是其推廣難的癥結(jié)所在。要想整整讓這個(gè)理念造福于民，還需要加強(qiáng)相關(guān)研究，降低公路建成成本，如此，才能做到普及。不然光是一段太陽能路面，那是獨(dú)木不支，雖建尤廢的。

降低成本的背后是強(qiáng)硬的技術(shù)支撐。價(jià)錢低不再是不好物件的附屬意義。像現(xiàn)在很多價(jià)格低卻質(zhì)量好的物件大有可在。比如現(xiàn)在國產(chǎn)車，不用說有國內(nèi)的政策傾斜，加上近年來國產(chǎn)品牌的崛起，國產(chǎn)車比如江鈴馭勝s350，已經(jīng)是高性價(jià)比車子的代名詞了。

比如，江鈴馭勝s350采用非承載式的車身結(jié)構(gòu)，,具備了與生俱來的出色越野能力。在試駕路途中長達(dá)150公里左右的非鋪裝路面，新車的懸掛系統(tǒng)都保持著良好的濾震性，柔軟的懸掛調(diào)校讓車內(nèi)乘員收獲了較為理想的舒適性。同時(shí)，良好的底盤通過性也令馭勝S350在坑洼不平的道路上更顯從容不迫。

打造路面典范工程

——咸旬高速公路路面施工紀(jì)實(shí)

在高速公路的建設(shè)上，“面子”對道路的安全性和舒適性有著非同尋常的意義。為此，陜西省咸旬建設(shè)管理處提出要將咸旬高速公路打造成陜西省同期建成通車的高速公路路面典范工程。

咸旬高速公路是陜西省規(guī)劃建設(shè)的“2367”高速公路網(wǎng)中六條輻射線之一，是國家高速公路網(wǎng)銀川至百色線在陜西省境內(nèi)的重要路段，是關(guān)中至天水經(jīng)濟(jì)區(qū)重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一，更是服務(wù)絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的重要大通道。路線全長93.552公里，主線采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，全線橋隧比例18.57%，概算總投資62.18億元。

以制度建設(shè) 規(guī)范管理行為

古人云，凡事預(yù)則立。在建設(shè)管理中，咸旬建設(shè)管理處堅(jiān)持制度建設(shè)走在前頭。通過建章立制，咸旬建設(shè)管理處實(shí)現(xiàn)了用制度管人管事、全面推行標(biāo)準(zhǔn)化施工、持續(xù)開展項(xiàng)目精細(xì)化管理活動、實(shí)行全面質(zhì)量管理，提升了工程質(zhì)量，確保做到進(jìn)度、質(zhì)量同在，人品、精品同在。

咸旬建設(shè)管理處副處長孫科營介紹說，在路面單位進(jìn)場之初，咸旬建設(shè)管理處結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，按照陜西省交通運(yùn)輸廳頒布的《陜西省公路建設(shè)文明工地標(biāo)準(zhǔn)》和陜西省交通集團(tuán)編制的《高速公路標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)指南——安全生產(chǎn)和文明工地分冊》文件要求，下發(fā)了《咸旬高速公路文明工地管理辦法》《咸旬項(xiàng)目“五化”實(shí)施細(xì)則》等一系列管理制度，對駐地建設(shè)、工地試驗(yàn)室建設(shè)、施工現(xiàn)場臨時(shí)設(shè)施和拌和場站建設(shè)等做了具體要求。其中，對場站建設(shè)規(guī)模、標(biāo)志標(biāo)牌設(shè)置、功能區(qū)劃分與布置等都做了詳細(xì)明確的規(guī)定。同時(shí)，咸旬建設(shè)管理處還先后制定了《工程質(zhì)量管理辦法》《工地巡查質(zhì)量違約處罰管理辦法》《咸旬高速公路“首件工程認(rèn)可制”指導(dǎo)意見》《咸旬高速公路建設(shè)項(xiàng)目工程材料管理制度》《質(zhì)量責(zé)任追究辦法》《咸旬項(xiàng)目路面工程作業(yè)指導(dǎo)書》等一系列質(zhì)量管理制度，并要求各施工、監(jiān)理單位制訂相應(yīng)的精細(xì)化施工落實(shí)措施，從而形成了完善的質(zhì)量保證體系。為了使一線操作人員更加明確相關(guān)要求，咸旬建設(shè)管理處編制了《咸旬項(xiàng)目路面工程操作手冊》，使標(biāo)準(zhǔn)化施工的要求真正落到實(shí)處。

強(qiáng)化責(zé)任意識 履行管理職責(zé)

為了全面提高路面工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在問題，咸旬建設(shè)管理處成立了以副處長為組長、質(zhì)安科相關(guān)人員為成員的路面工作組，并要求路面組成員常駐各施工單位拌和站，做到任務(wù)明確、責(zé)任到人，工作業(yè)績與個(gè)人考核掛鉤。

實(shí)行路面工作周報(bào)制。路面組常駐現(xiàn)場人員每周將本周施工單位進(jìn)度、質(zhì)量情況以及存在問題進(jìn)行分析上報(bào)路面組，路面組匯總后上報(bào)管理處，為管理處的決策提供了第一手資料。同時(shí)，堅(jiān)持工作例會制，咸旬建設(shè)管理處堅(jiān)持每月月中召開一次質(zhì)量分析會，將工地巡查發(fā)現(xiàn)的各單位好的和不好的進(jìn)行對比并制作成幻燈片，通過圖文并茂的形式專題分析施工過程中存在的細(xì)節(jié)問題，并提出處理意見，要求在后續(xù)工作中加以改進(jìn)。每月月底，由總監(jiān)辦組織召開監(jiān)理例會，從進(jìn)度、質(zhì)量、安全、文明工地建設(shè)等各個(gè)方面進(jìn)行全面分析。

不斷創(chuàng)新管理 確保質(zhì)量進(jìn)度

盡管項(xiàng)目工期緊迫、建設(shè)任務(wù)繁重、進(jìn)度壓力大，但咸旬建設(shè)管理處還是通過不斷創(chuàng)新管理，想方設(shè)法提升項(xiàng)目管理水平，層層夯實(shí)責(zé)任，使項(xiàng)目路面工程的施工質(zhì)量始終維持在較高水平。

咸旬建設(shè)管理處嚴(yán)格按照原材料準(zhǔn)入制度，對路面碎石廠家進(jìn)行實(shí)地考察，取樣對比，并結(jié)合廠家生產(chǎn)能力，確定碎石供應(yīng)廠家;制定《咸旬項(xiàng)目機(jī)制砂管理辦法》，要求各單位對面層采用的機(jī)制砂和礦粉等原材料使用同母巖的粒徑為9.5—19毫米規(guī)格碎石，確保路面工程施工質(zhì)量。在改性瀝青質(zhì)量控制上，派駐監(jiān)理和施工單位人員進(jìn)駐改性瀝青生產(chǎn)廠家，加大對基質(zhì)瀝青以及改性瀝青生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控，從源頭上控制瀝青質(zhì)量。同時(shí)，加大現(xiàn)場瀝青抽檢頻率，中心試驗(yàn)室、路面咨詢單位分別每周和半月出具一次瀝青質(zhì)量分析報(bào)告，確保改性瀝青質(zhì)量。

在水穩(wěn)層施工時(shí)，咸旬建設(shè)管理處對邊部采用人工布料、灌水泥漿、人工鐵锨插搗、小型壓路機(jī)碾壓相結(jié)合的方式，保證邊部密實(shí)，不塌邊。在底基層鋪筑時(shí)，采用硬路肩砂礫土與水穩(wěn)雙機(jī)同鋪、同步碾壓，連接部位能有效結(jié)合，防止出現(xiàn)縱向裂縫，并在砂礫土與水穩(wěn)連接處使用灰線縱向標(biāo)出，確保水穩(wěn)寬度。為減少雨水及養(yǎng)生水對底基層砂礫土的影響，在底基層鋪筑完成后，在砂礫土硬路肩上覆蓋塑料薄膜。在攤鋪機(jī)布料器前擋板下緣與下承層之間安裝足夠剛度橡膠擋板，橡膠擋板下緣距下承層距離不大于3厘米,有效防止瀝青混合料豎向離析發(fā)生。

借力 “外腦” 解決技術(shù)難題

咸旬建設(shè)管理處建立路面咨詢管理機(jī)制，借力“外腦”，有效解決技術(shù)難題，提高工作效率，確保工程建設(shè)質(zhì)量與進(jìn)度。

咸旬建設(shè)管理處與長安大學(xué)新型路面研究所達(dá)成協(xié)議，由其提供咸旬路面工程技術(shù)咨詢服務(wù)。咨詢單位派駐專家常駐現(xiàn)場，從人員培訓(xùn)、原材料控制、配合比設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備組合、現(xiàn)場施工等各環(huán)節(jié)提供咨詢服務(wù)。

長安大學(xué)新型路面研究所還編制了《咸旬項(xiàng)目路面工程作業(yè)指導(dǎo)書》，對各個(gè)結(jié)構(gòu)層從工序要求上進(jìn)行了進(jìn)一步明確。作業(yè)指導(dǎo)書經(jīng)過陜西省專家評審，確保了指導(dǎo)書的實(shí)用性、合理性、可操作性和對路面施工的指導(dǎo)性。同時(shí)，長安大學(xué)新型路面研究所打破常規(guī)，從各結(jié)構(gòu)層的目標(biāo)配合比開始就進(jìn)行專家評審，對遇到的重大技術(shù)問題也是通過邀請省內(nèi)路面專家進(jìn)行專項(xiàng)評審的方式予以解決，有效解決了路面技術(shù)問題。

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