道路清掃車工作裝置結構的改進

趙 麗

（山西省機電設計研究院，山西 太原 030009）

0 引言

道路的修建和日常養護質量的優劣直接反映了一個國家或地區道路交通基礎設施的現狀和道路的服務壽命。根據我國道路建設和管理現狀，道路工程和相關管理部門提出了“三分在建，七分在養”的道路日常養護和管理的理念，比較形象地展現了道路的使用與日常養護的相關關系。顯然，在道路通車后加強日常養護工作并切實保證道路的完好率是確保道路良好服務的前提［1］。在道路養護各個作業內容中，路面清掃作業不僅涉及道路的清潔和美觀，而且直接關系到路上行車的安全。隨著道路等級的不斷提高，對傳統清掃工藝和專用設備進行必要改進是十分必要的。

1 對高速公路清掃設備的基本要求

道路的日常養護作業包括道路病害治理、路面清掃、破冰除雪、標志維護和護欄清洗等方面［2］，其中道路清掃作業是重要項目之一，其工作量占整個日常養護作業工程總量的30%左右。道路清掃裝置是近幾年發展起來的重要的路面養護專用環衛車輛之一，是適合于高等級公路路面清掃作業的專業車輛，具有灑水噴霧、清掃、吸入垃圾等功能。與其他道路相比較，對于以高速公路為代表的高等級道路（泛指二級及以上等級道路，目前高速公路為最高等級的道路形式），對清掃作業設備有以下要求：

（1）作業速度快。高速公路具有線（里程）長點（養護基地）少的特點，而路上車輛的行駛速度比在普通公路上時高一倍以上，快速完成作業是對掃路設備（機動式掃路車）的基本要求。這不僅是作業效率的需求，也是規避交通事故的重要舉措。

（2）清掃徹底。眾所周知，道路的抗滑性能優劣是評價道路基本性能的主要指標之一，這也是反映道路的實際通行能力和行車安全的重要指標。目前高速公路路面主要是由瀝青混凝土材料鋪壓而成，而瀝青混凝土路面是典型的柔性路面，其混合料的特性既具有良好的抗滑特性并可長期保持［3］（這也是國內外高等級道路大量采用瀝青混凝土路面而非水泥混凝土路面的主要原因之一）。但在長期的運行過程中，路面會因自然（風吹帶來）或人為（行車灑落）原因在表面覆蓋一些松散的灰塵，這在山西這樣的產煤和煤運大省更是如此。大量煤粉在路面的存在必然造成路面抗滑性能的嚴重降低。顯然，對路面的清掃必須徹底，這不僅是道路美觀的需要，更是保持路面良好的抗滑性能、保證行車安全的需要。

（3）盡可能減少作業中的灰塵揚排。由于粉狀物質的比重較小（為原煤的30%～50%），因而在清掃時很容易造成灰塵揚排，其結果不僅造成了周邊環境的污染，也會嚴重影響行車視野，容易引發交通事故。所以盡可能減少路面清掃作業中的灰塵揚排應列入路面清掃車作業的基本要求之一。

綜上所述，高等級道路的特點為路面清掃設備的性能提出更高的要求，而目前很多清掃設備與這些要求尚有不少差距。近年來，利用機電產品質量檢測工作之便，我們曾對山西省內多條高速公路路段道路清掃車（以下簡稱掃路車）的性能、保有量和使用情況進行了初步了解和調查，發現不少清掃設備的使用率很低。究其原因，除了維護和管理方面的原因外，設備某些性能的不足也是重要原因之一，主要表現在掃凈度不足、作業時揚塵較大和作業成本較高等方面。鑒于此，對傳統作業工藝和設備的某些結構進行必要的改進和優化是十分必要的。

2 現有掃路車結構的不足及改進

2.1 設置邊刷揚塵抽吸裝置

目前，國內外生產的大多數掃路車均根據掃—吸作業原理設計，即以邊刷和主刷將路面上的垃圾掃起來，再利用引風機形成的負壓把垃圾吸入垃圾箱。其中主刷距離吸風口很近，所以其作業時揚起的灰塵基本上被吸走；而邊刷的作用是將掃路車兩側的垃圾掃入掃路車中部，為主刷作業創造條件。由于邊刷在掃路車的兩側各自獨立作業，因此很容易形成較大的揚塵。為了將這些揚塵盡可能進行回收，設置邊刷揚塵抽吸裝置是一種可行的辦法，其結構示意圖如圖1所示。

圖1 掃路車邊刷揚塵抽吸裝置示意圖

邊刷揚塵抽吸裝置的主體總成以螺栓固定在掃路車底盤的車架5上，且與由邊刷架6和邊刷7組成的邊刷總成一起工作（掃路車的邊刷通常成對配置，一般為一對或二對）。揚塵抽吸裝置主要由積塵箱10、吸塵風機1、過濾器4（在積塵箱的前部傾斜設置）等部件組成。過濾器前部緊接吸塵口9，作為吸塵的通道，吸塵口及其通道的另一端與積塵箱相連。邊刷7由驅動馬達8帶動，作業時其上部的邊刷揚塵抽吸裝置亦同時啟動，進行同步作業。吸塵風機1的作業產生0.3MPa～0.5MPa的負值風壓，將邊刷作業形成的揚塵吸入吸塵口9并經過濾器4過濾，過濾后的清潔氣體由風箱2排出。當工作一段時間后，積聚在過濾網上的積塵較多時，可適時啟動固定在過濾網架上的振動電機3工作，此時這些積塵被振落并因其自重落入下部的積塵箱。

2.2 增設灑水噴淋系統

雖然邊刷揚塵抽吸裝置的作業對掃路車兩側的除塵具有較好的效果，但整個掃路車的作業面積較大，要徹底解決揚塵問題仍需全方位考慮。其中，在掃路車的前部增設灑水噴淋系統的效果十分明顯。工程實踐表明，灑水噴淋的效果取決于系統水壓的高低和灑水量的多少，其原則是在實現噴淋壓塵的前提下控制水量的使用，不能造成灰塵結團和在路面上的吸附，那樣反而影響掃路車的作業效果。這就要求對傳統噴水壓塵系統進行必要的改進，特別是對噴淋系統的水壓和射水流量進行數據優化。

大量實體工程試驗表明，當灑水噴淋系統的水壓≥0.8MPa、相應的射水噴嘴的射出口徑≤0.3mm時，射水會呈現較好的霧化狀態。但現有的傳統型掃路車的噴淋系統多采用離心式水泵，其系統水壓一般≤0.6MPa，很難實現噴淋霧化作業。為了達到作業要求，應將離心式水泵換做水壓較高的柱塞式水泵，并選用較小噴口的噴嘴。另外，系統的射水流量和壓塵效果對清掃潔凈度的影響極大，必須進行計算和量化，建議以下式進行選取：

其中：Q為柱塞水泵的出水流量，L/min；Δ為單位面積的噴淋用水量，取Δ為0.15L/m2～0.35L/m2（根據路上灰塵量的多少選擇）；S為掃路車作業時的行走速度（取平均值），km/h；b為掃路車的有效作業寬度，m；ηv為水路系統的容積效率，取ηv為0.85～0.9。

2.3 增設掃刷磨損補償裝置

無論是主刷還是邊刷，在長期的作業中必然會出現較為嚴重的磨損，而刷體是掃路車各部件中需要經常更換的成本較高的易損部件。為了提高掃刷的使用壽命，降低作業成本，增設掃刷磨損補償裝置是十分重要的。目前，掃刷在其長度方向磨損20mm～30mm時就需要更換新刷，若增設人工可調式掃刷磨損補償裝置，可將上述磨損量提高到40mm～50mm，則其使用壽命提高2倍以上。

3 小結

作為道路日常養護的專用機械設備，掃路車在各種養護機具中的使用率最高，對其使用工藝和工作裝置結構的不斷改進和完善，對于提高道路的服務質量和使用壽命以適應我國道路交通事業的快速進步具有重要意義。

［1］王國瑞.ZYL118型瀝青路面養護車結構性能特點［J］.公路交通科技，2002（3）：163-165.

［2］孫祖望.瀝青路面養護技術的發展［J］.建設機械技術與管理，2004（8）：22-25.

［3］靳煒.自行式瀝青路面養護車工程配置的量化分析［J］.筑路機械與施工機械化，2011（5）：65-67.