純電動自裝卸垃圾車自動化與智能化

賀瑞瑞　張書堂　劉曉熙　楊浩宇　粱文甫　周春偉

摘要：本文主要介紹純電動自裝卸式垃圾車自動化與智能化。純電動自裝卸式垃圾車有掛筒提升機構、推鏟壓縮裝置和后門開啟機構三個專用部分組成。其中推鏟機構既能實現垃圾壓縮也可以實現卸料功能。該車實現零污染、自動化程度高，推鏟、后門及掛筒機構均安裝有檢測裝置，既能防止誤操作，又能在駕駛室液晶顯示屏直觀看到垃圾填裝量。并且利用現代物聯網和云計算實現數字環衛。

關鍵詞：純電動；自裝卸；自動化；智能化

1純電動自裝卸式垃圾車發展概況

1.1純電動自裝卸式垃圾車研究背景

在能源供應和環境保護的壓力下，發展新能源汽車已被列入國家戰略。2014年《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出，以純電驅動為新能源汽車發展的主要戰略取向，把公共服務領域用車作為新能源汽車推廣應用的突破口。環衛系統作為公共服務領域的一部分，各新能源汽車示范推廣城市政府也將購買使用電動環衛車作為新能源汽車推廣應用工作計劃的一部分。

從環衛領域推廣應用的情況看，純電動環衛車成為電動環衛車中政府部門推廣使用的主要對象。純電動環衛車具有技術相對成熟、充電方便、零排放、噪聲小等優點，可大幅降低大氣污染物含量，減少作業時的擾民問題。純電動自裝卸式垃圾車主要用于城市小區和街道標準桶裝垃圾收集，運輸距離較短而且固定，壓縮裝置可以增加裝載量，后門具有密封作用減少運輸中二次污染。

1.2純電動自裝卸式垃圾車發展趨勢

截止到2015年底，工信部針對新能源汽車產業共發布了76批《節能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》公告，據統計，共有67個品牌、294款車型進入工信部車型目錄，其中純電動自裝卸式垃圾車占六成。另一方面，因為政策的推進，以及政府采購的需要，純電動環衛車市場一直是一個亮點，特別是垃圾收集轉運車與路面保潔作業車所占比重很大。看車型公告，可以探測到許多信息，這個市場需要什么類型的車，企業生產什么類型的車型，以及政府需要采購怎么樣的車，一目了然。過去，由于新能源汽車受到電池續航里程和充電設施影響，政府采購上多偏向于傳統車。隨著國家與地方各項政策出臺，以及續航里程的提升與充電設施的逐步完善，特別是車型款式越來越多，地方政府也開始把采購重點轉移到純電動環衛車上。純電動環衛車也將要沿著輕量化、自動化和智能化方向發展。

2純電動自裝卸式垃圾車整體設計[1][2][3]

2.1純電動自裝卸式垃圾車整車

（1）整車液壓系統包括掛筒提升油缸，推鏟油缸和后門開啟油缸，液壓泵、油箱和閥集成小的液壓泵站，液壓泵由電壓380VAC電機帶動，而交流電機電壓通過電池包輸出電壓經過逆變器轉換為380V AC。供交流電機使用。

（2）掛筒提升機構通過液壓帶動機械翻轉結構實現，將標準桶裝垃圾倒進箱體。

（3）當箱體垃圾較多時，推鏟油缸推動推鏟往后運動，當壓縮垃圾到一定壓縮比后，推鏟油缸自動返回原來位置可以繼續傾倒垃圾；箱體裝滿后將垃圾運輸到指定位置，后門開啟，推鏟油缸伸長全部行程，將垃圾推出車廂，然后自動返回。

（4）后門開啟機構左右對稱，液壓缸推動開啟機構，圍繞支撐塊旋轉將后門旋轉至箱體頂部。旋轉角度與水平夾角小于90°。壓縮垃圾過程中后門緊閉，傾倒垃圾時開啟。

（5）后門總成既要有足夠強度，壓縮垃圾時不至于導致變形，又要起到密封作用，防止污水流出造成二次污染。

（6）整車動力由底盤鋰離子電池包540V140AH提供，驅動電機采用永磁同步型，額定功率60kW。

3純電動自裝卸式垃圾車自動化

目前汽車自動化主要是依靠各類電器元件和液壓元件結合實現。純電動自裝卸式垃圾車也不例外。該車型自動化主要體現在壓縮功能自動化和卸料功能自動化和掛筒提升自動化。而自動化主要通過電液一體化設計實現。

3.1電氣原理圖（如圖2所示）

3.2液壓原理圖（如圖3所示）

3.3推鏟循環自動化

推鏟循環自動化主要體現在可通過一個按鍵操作，即可完成推鏟機構推出和收回整個復雜的循環。不僅如此，控制器還可以自主判斷是壓縮功能還是卸料功能。因為后門開啟機構附近裝有傳感器，能夠準確將后門處于開啟或者閉合狀態反饋給控制器和顯示器。當檢測到后門開啟時卸料功能執行，后門關閉時壓縮功能執行。此外，推鏟機構上還安裝有測量位置的傳感器，在執行壓縮或卸料時，其在箱體中的位置可以直觀呈現在顯示器上。

3.3.1壓縮功能自動化

壓縮功能主要是將箱體內現有的垃圾通過推鏟后門之間的擠壓進行壓縮，以保留更多更大的可使用箱體容積。

推鏟油缸液壓系統的溢流壓力可以通過壓力繼電器調節，當將垃圾壓縮到一定壓縮比時，壓力繼電器控制液壓閥溢流，避免因推鏟油缸壓力過大導致后門變形。此時，控制器會控制推鏟機構保持該位置三秒，減少垃圾壓縮后的反彈量，之后會自動進入下一個動作即推鏟油缸收回到原位，這是一個小的循環動作，有效的避免了因忘記回位推鏟而將垃圾傾倒至推鏟前面，致使垃圾無法清理。壓縮循環功能既可以用駕駛室外的操縱盒實現，也可以在駕駛室內通過翹板開關實現。當垃圾在一個地方裝滿后需要到另外地方收集，操縱人員可以在行駛過程中實現壓縮，節約工作時間提高勞動效率。

3.3.2卸料功能自動化

后門開啟機構附近裝有傳感器，后門處于開啟或者閉合狀態均可以準確反饋給駕駛人員。當檢測到后門開啟時卸料功能才能執行，當推鏟機構卸料完全伸出后，并不是向直接收回至初始位置，而是先收回一小段距離，再完全伸出，之后再收回至初始位置。即卸料功能中包含連續兩次卸料，盡可能的減少垃圾殘留。循環功能桶壓縮功能一樣既可以用駕駛室外的操縱盒實現，也可以在駕駛室內通過翹板開關實現。推鏟油缸全行程伸出完成后可自動回位至推鏟初始位置。

3.3.3掛筒操作自動化

掛筒提升機構上升或下降到旋轉位置時速度過快，為防止這種過快的速度導致摔桶現象，在此位置加裝傳感器，當過快時控制器可控制液壓閥流量來減慢。另外，為了防止推鏟機構推出時，操作掛桶傾倒垃圾，致使垃圾裝入推鏟機構后面，卸料時無法卸除。控制器可通過傳感器檢測推鏟機構位置，當推鏟機構未回到初始位置時，操作掛桶為無效操作，駕駛室外的操縱盒及駕駛室內的顯示器均會做出相應的警示。

3.4自裝卸式垃圾車智能化

3.4.1垃圾填裝量檢測及顯示

普通的純電動環衛車儀表顯示SOC、瞬間電流、轉速等基本行車信息，而我公司自裝卸式垃圾車在普通儀表基礎上增加了一個液晶顯示屏，形象的顯示箱體內垃圾填裝量，推鏟移動位置、后門開啟或關閉狀態，幫既能助操作人員準確無誤的操作，又能實時了解垃圾箱填裝能力，及時調整收集垃圾車行車路線。

3.4.2數字智能化

“數字環衛”解決方案立足于當前先進的物聯網、云計算的技術，實現環衛業務與智慧技術的完美融合，高效解決環衛業務存在管理難的種種問題。純電動自裝卸式垃圾車安裝有GPS定位系統和GIS地理信息技術，車輛運行軌跡，及作業路況和是否故障均能夠與環衛監控中心實時連接。既可以促進管理提升，規范化作業，提高服務效率，管理精細化，又能樹立現代化形象，保潔及時，清運規范，創建美好環境。

4結束語

該純電動自裝卸式垃圾車采用接近開關加PLC編程控制系統，各液壓元件穩定可靠能夠有效地實現整個垃圾裝卸過程的自動化控制。裝載質量大，達到7立方米。純電驅動結構實現零污染，使用成本低，效率高，集智能化與數字化為一體，取代燃油車輛是必然趨勢。