道路清掃車介紹及發(fā)展趨勢分析

劉洋，張珂

（1.陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200；2.陜西通力專用汽車有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 722405）

前言

樣路面的污染物大大減少，道路 PM10等揚塵污染得到了根治。

道路清掃車包括掃路車、洗掃車、吸塵車等利用負壓抽吸作業(yè)的環(huán)衛(wèi)保潔車輛。從20世紀80年代末，由建設(shè)部長沙建設(shè)機械研究院設(shè)計出我國第一臺吸掃式掃路車至今，掃路車已經(jīng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷史。洗掃車和吸塵車，則是掃路車發(fā)展的另外兩個技術(shù)領(lǐng)域；洗掃車是掃路車和高壓清洗車結(jié)合，采用高壓水射流除塵加吸污技術(shù)。吸塵車則剛好相反，它又稱干式掃路車，采用無水作業(yè)，利用脈沖濾筒除塵技術(shù)。這三種車型可以相互補充，在灰塵比較小，僅有一些小石子、樹葉、紙屑、塑料袋等大體積垃圾的路面掃路車就可以很好的勝任。洗掃車在灰塵比較大的路面，洗掃效果好；吸塵車在北方寒冷的冬季及缺水地區(qū)，應(yīng)用廣泛。為了達到比較好的清洗效果，它們還常常與灑水車、清洗車等環(huán)衛(wèi)車聯(lián)合作業(yè)：吸塵車先作業(yè)將路面的灰塵清除，隨后灑水車（清洗車）利用大流量水將路面附著的頑固垃圾沖起，趕到道路兩側(cè)，掃路車、洗掃車再將垃圾和殘余污水回收；這

1 市場銷量情況

目前大中城市主要車行道機掃率達要求達到 70%以上，重點核心區(qū)域要求在 90%以上，所以道路保潔環(huán)衛(wèi)車輛市場增長迅速。下圖1是近五年掃路車、洗掃車、吸塵車的銷量情況。這幾種車型都有了較大的增長，其中洗掃車增長最明顯，證明市場對洗掃車的認知程度很高。

圖1 掃路車、洗掃車、吸塵車五年的銷量情況

2 技術(shù)特點

下面以洗掃車為例，進行清掃車的技術(shù)特點說明，如圖2所示：

圖2 洗掃車結(jié)構(gòu)圖

洗掃車工作原理是利用副發(fā)動機驅(qū)動離心風(fēng)機，利用風(fēng)機形成的負壓，將路面的垃圾通過吸嘴送入垃圾箱內(nèi)，清掃機構(gòu)——掃刷則增加了洗掃車的作業(yè)寬度，將路緣石處的垃圾趕到吸嘴口。同時副發(fā)動機還驅(qū)動高壓水泵，吸嘴兩側(cè)和吸嘴內(nèi)側(cè)的布置有高壓噴桿和噴嘴，噴嘴噴出高壓射流水可以將地面的頑固污漬鏟起，提高了對路面的清潔效果。如圖3所示：一組高壓噴桿位于吸嘴兩側(cè)，呈V字型，配合掃盤將吸嘴寬度之外的路面垃圾趕入吸嘴處；另一組噴桿，位于吸嘴后側(cè)，噴嘴形成的一字型水刀，將吸嘴寬度范圍內(nèi)的路面垃圾趕入吸嘴處。洗掃車高壓射流水對清洗瀝青路面細孔內(nèi)的泥沙效果比較吸塵車和掃路車更好。

圖3 洗掃車高壓水射流技術(shù)的工作示意圖

3 技術(shù)新特點

3.1 污水循環(huán)利用技術(shù)

圖4 污水循環(huán)系統(tǒng)

洗掃車需要消耗大量的水資源，如何實現(xiàn)垃圾箱內(nèi)回收的污水循環(huán)利用，這是國內(nèi)許多企業(yè)正在研究的課題，它的原理是將污水箱內(nèi)的污水，經(jīng)過幾級過濾系統(tǒng)過濾后產(chǎn)生的清水又流入清水箱，下圖4是某廠家的污水循環(huán)系統(tǒng)。污水箱內(nèi)的污水經(jīng)過門上的粗濾濾網(wǎng)過濾后，進入兩側(cè)的過濾膜組件箱體內(nèi)，離心泵將污水從過濾膜外抽吸入過濾膜內(nèi)，過濾后的清水被離心泵注入清水箱實現(xiàn)循環(huán)使用。但是，由于在洗掃車作業(yè)時，需要快速的污水循環(huán)過濾，污水內(nèi)的垃圾顆粒缺少沉淀的時間，并且中空超濾膜的過濾精度＜1μm，如果防堵塞系統(tǒng)做的不好，這樣很容易造成過濾系統(tǒng)的堵塞，導(dǎo)致污水循環(huán)系統(tǒng)失效。

3.2 單發(fā)動機技術(shù)

在城市作業(yè)的清掃車兩個發(fā)動機的排放對環(huán)境的影響是顯而易見的，為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召許多廠家開始逐步研發(fā)單發(fā)洗掃車，技術(shù)路線分為液壓技術(shù)、機械傳動、油電混合動力等路線。其中機械傳動結(jié)構(gòu)簡單，整車成本低，節(jié)油明顯，但是存在低速起步時，在發(fā)動機升轉(zhuǎn)速的過程中，無法保證上裝功率需求，導(dǎo)致有幾米的路段可能掃不干凈的問題。液壓技術(shù)優(yōu)點是底盤實現(xiàn)低速下的無級變速行駛，底盤發(fā)動機始終保持合適的定運轉(zhuǎn)，保證上裝的功率需求，缺點是整車成本較高，另外液壓系統(tǒng)的作業(yè)效率較低，整車油耗的節(jié)能不明顯。油電混合動力技術(shù)是利用底盤發(fā)動機驅(qū)動并聯(lián)的發(fā)電機組，為上裝的電機提供電力驅(qū)動上裝。圖 5、圖6分別是底盤的發(fā)電機組和驅(qū)動上裝風(fēng)機等的電機。

圖5 底盤發(fā)動機后面并聯(lián)的發(fā)電機組

圖6 驅(qū)動上裝風(fēng)機等的電機

3.3 無刷水洗技術(shù)

該技術(shù)的主要創(chuàng)新點就是用旋轉(zhuǎn)高壓水力清洗裝置替代了傳統(tǒng)掃刷，進行洗掃作業(yè)。它的優(yōu)點是：無刷作業(yè)，因為毛刷的磨損較快，每年每臺車更換毛刷需要消耗數(shù)千元。如圖7圖8所示。

圖7 水刷總成

圖8 旋轉(zhuǎn)噴嘴總成

3.4 全天候洗掃車的熱風(fēng)烘干技術(shù)

在北方冬季，洗掃車在氣溫零度以下時就不能正常用水作業(yè)，低溫容易導(dǎo)致洗掃車水管路的水泵、球閥、管件及接頭等零部件凍裂損壞，并且洗掃作業(yè)后路面剩余的積水易結(jié)冰，帶來路面行駛車輛、行人的安全問題。如果洗掃車無水作業(yè)，又會造成揚塵二次污染；所以環(huán)衛(wèi)車輛季節(jié)性問題成為制約行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，于是一些企業(yè)便開發(fā)了能夠在—10℃以上氣溫環(huán)境下作業(yè)的全天候洗掃車，比如某企業(yè)采用“中置兩盤掃+中置雙吸口寬吸嘴+中置邊吸+后置烘干裝置”組合結(jié)構(gòu)形式，集“洗、掃、吸、烘 ”四位一體的作業(yè)模式。如圖9所示：

圖9 全天候洗掃車

3.5 新能源技術(shù)

目前新能源的環(huán)衛(wèi)車在北京、鄭州、上海等地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)批量采購，純電動的洗掃車、掃路車、吸塵車都已經(jīng)實現(xiàn)了小批量使用。電池廠家目前主要有寧德時代、力神、比亞迪等，電池主要是磷酸鐵鋰為主和少量三元鋰電池。目前主要企業(yè)電池組的能量密度已經(jīng)能夠達到120-140Wh/kg以上。隨著國家對電池的能量密度要求越來越高，未來三元鋰電池，憑借其能量密度高且高充電效率、耐低溫等特性，將會是新能源環(huán)衛(wèi)車的主流配置。

圖10 純電動洗掃車

4 未來發(fā)展趨勢分析

4.1 智能駕駛技術(shù)

該車型上路后利用智能識別系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)無人駕駛作業(yè)，能夠自動識別路面的垃圾、避讓行人、車輛、障礙物等。目前國內(nèi)一些主流廠家正在進行相關(guān)技術(shù)的研究工作，也有一些廠家的試驗樣車進入路試階段，但是要真正實現(xiàn)智能駕駛，未來的路還很長。

4.2 車載智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)

利用車載智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)采集分析，遠程監(jiān)控清掃車輛的實時狀態(tài)，比如作業(yè)車速、實時油耗、水箱容積以及路面作業(yè)后的潔凈度等數(shù)據(jù)。

4.3 新能源技術(shù)

目前鋰電池的回收問題依然沒有有效解決；同時電動車充電的來源是城市電網(wǎng)，火力發(fā)電在我國依然是主要來源，這實際上只是轉(zhuǎn)移了污染源。燃料電池未來前景廣闊，比如氫、甲烷、乙醇等燃料電池因為污染少，能量轉(zhuǎn)換高，可靠性較高等優(yōu)點，未來在環(huán)衛(wèi)車上具有廣泛的應(yīng)用。

4.4 潔凈度高、高效作業(yè)

很多城市對路面的潔凈度要求已經(jīng)越來越高，在“以克論凈”的要求下，對清掃車輛的作業(yè)潔凈度要求更高，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的路面污染情況；同時，環(huán)衛(wèi)車目前普遍都是低速作業(yè)，作業(yè)效率低且容易造成城市道路擁堵；所以能夠快速作業(yè)，且路面潔凈度高，這是未來要研究的方向。

4.5 作業(yè)機器人

作業(yè)機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)車輛，可以在人行道、廣場、大型室內(nèi)場館以及機動車輛無法駛?cè)氲膮^(qū)域內(nèi)作業(yè)。