吸掃式邊溝清掃設備的研發與應用

張學禮

(甘肅省白銀公路局景泰公路段，甘肅 白銀 730400)

隨著我國公路運輸業的高速發展，對公路養護工作提出了更高的要求。根據公路養護工作的需要，現在國內各大機械生產廠家根據作業要求，研發出了各種適用于生產養護需要的設備，如路面保潔有清掃車，綠化帶修整有多功能修剪機，唯獨邊溝清理無專業設備，仍然采用人工勞動，清掃效率低。一些養護單位養護路段邊溝分散、路線長，為保證公路路域環境整潔，需常態化清掃，投入大量的人力物力，不僅人工勞動強度大、養護成本高，還存在嚴重的安全隱患。

近年來，許多單位使用小型挖掘機代替人工對邊溝進行清理作業，但由于溜方、堵塞現象較少，普遍邊溝內雜物不多，清理速度不盡人意，且對挖掘機操作要求較高，在清理作業中易損壞邊溝，增加養護成本。因此，根據養護需要，研制一款專用的、高效的、環保的邊溝清掃設備，替代人工作業，提升邊溝清掃效率，提高作業人員安全性，愈發的迫在眉睫。

1 邊溝清掃設備的設計背景及要點

公路邊溝是將路面、路肩及邊坡的降水匯集和排出而設置的公路排水設施，是路基邊坡與路外側部分連接的關節部位，它在維持路基的穩定性的同時，完善了路基、路側的連接。

邊溝清掃的設計要點：邊溝垃圾主要由碎石、沙子、塵土以及生活垃圾為主，經實踐測試，純吸式道路清掃車負壓吸掃可將邊溝垃圾清理干凈。

因此，我們在純吸式道路清掃車基礎上進行改裝，增加邊溝清掃設備，該設備主要設計要點為。

(1)以負壓吸掃為主，采用蛟龍螺旋將邊溝垃圾松散、聚集，垃圾直接吸入清掃車內；

(2)采用清掃車牽引行走，蛟龍螺旋輔助前進；

(3)設置導向限位頂輪，使邊溝清掃設備沿邊溝側壁行走，確保邊溝側壁在清掃中不受損壞；

(4)設置高低調節裝置，使蛟龍螺旋工作中不損傷邊溝底板；

(5)道路清掃車安裝吸掃式邊溝清掃設備放置工具，非作業狀態下可將吸掃式邊溝清掃設備固定在放置工具上。

2 吸掃式邊溝清掃設備的組成和作業流程

2.1 吸掃式邊溝清掃設備的組成

吸掃式邊溝清掃設備的系統包括：行走機架系統，螺旋系統，吸掃及牽引系統，放置系統。

(1)行走機架系統

由行走輪、機架、限位頂輪等組成，作業過程中由清掃車牽引行走，前置行走輪可進行上下調整，使螺旋輕觸地面，不損傷邊溝底板；四個限位頂輪在邊溝內進行限位，確保清掃設備適應不同邊溝形狀，并順著邊溝行駛。

(2)螺旋系統

采用左右兩組蛟龍螺旋將邊溝垃圾松散，并聚集至中間，根據邊溝垃圾類型，大型垃圾主要以飲料瓶為主，因此選取螺距p=80 mm，螺旋外徑D=200 mm，軸徑d=(0.2～0.35)D，因負載較輕，選取50 mm。

(3)吸掃及牽引系統

由吸嘴、吸掃風管、牽引裝置組成，用于延伸清掃車吸風口及牽引邊溝清掃設備行走。

①吸嘴采用錐形設計，增大吸掃面積的同時減少垃圾收集過程中的摩擦力。

②吸掃風管：吸掃風管主管道采用φ160鋼管，離地高度1.5 m，用以避讓公路與邊溝之間的障礙物(波形梁、里程碑等)，與道路清掃車吸風口及邊溝清掃設備連接采用螺紋軟管，軟管與鋼管連接采用快速接頭，保證邊溝清掃時清掃設備快速投入使用。

③牽引裝置：清掃設備通過主風管牽引，牽引采用動滑輪結構，減輕行走所需牽引力并有效保證

邊溝清掃設備行走轉彎時的穩定性；同時蛟龍螺旋輕觸邊溝底板旋轉輔助前進，使整個行走系統更加平穩。

④固定方式：清掃過程中主風管采用鉸接固定，作業中打開并與支撐桿連接固定，非作業時折疊固定在清掃車上，保證行車安全。

(4)放置系統

道路清掃車后安裝清掃設備放置裝置，非作業時清掃設備固定在放置裝置上，保證行車安全。

2.2 作業流程

(1)將清掃設備放置至邊溝內，連接主風管與軟管，并調整牽引鋼絲繩長度；

(2)主管道與支撐桿連接固定；

(3)調整導向限位頂輪，使邊溝清掃設備沿邊溝壁正常行走；上下調整前置行走輪，使螺旋輕觸地面；

(4)啟動螺旋馬達，進入工作狀態；

(5)該段邊溝清理完成后，若下一段邊溝較近，可將清掃設備吊起直接行使至下一段邊溝；若下一段邊溝較遠，需將清掃設備放置在放置裝置后，主管道收回進入非工作狀態行駛至下一段邊溝。

3 吸掃式邊溝清掃設備創新點

3.1 機架及行走設計

嚴格按照標準邊溝尺寸進行設計，保證清掃的順暢性；行走采用清掃車牽引、蛟龍螺旋輔助，簡化了設備，降低了成本；牽引采用動滑輪機構，減低了清掃設備轉向、擺動時的不平衡，從而防止小車傾斜、側翻。

3.2 吸掃式設計

對吸掃式道路清掃車進行改進，符合國內清掃標準，對環境無污染，達到了環保要求。

3.3 螺旋系統設計

針對邊溝垃圾的特性，采用螺旋蛟龍對邊溝垃圾進行翻松、聚集，防止邊溝垃圾結塊、成團難以吸掃，保證了清掃效率。

4 技術特點及參數

4.1 技術特點

對現有吸掃式道路清掃車進行改進，增加小型高效的邊溝清掃設備，成本低廉，結構緊湊，操作簡單，可完全替代人工邊溝清掃和收集作業；螺旋刮料結構，保證了清掃效率；限位頂輪及牽引動滑輪結構，保證了適應于各種類型邊溝清掃作業。

4.2 技術參數

(1)清掃寬度：380～420 mm；

(2)清掃速度：4～6 km/h；

(3)清掃效率：≥90%；

(4)外觀尺寸：630 mm×386 mm×230 mm；

(5)設備質量：23 kg。

5 實際應用效果

G338線邊溝清掃工作中，在采用了吸掃式邊溝清掃設備后僅需要一名職工就完成了十名職工的邊溝清掃量，雜物清掃率高于90%，且用時比原來縮短了5%，提高了邊溝清掃效率。

通過邊溝清掃設備的使用，實現了機械化替代人工作業的目標，提高了工作效率，節約了成本，減輕了作業人員的勞動強度，保障了作業人員的人身安全和身體健康，具有良好的經濟效益和社會效益。

6 結束語

基于目前市場上的尚無專業邊溝清掃的設備，此設備可有效提升公路養護效率及發展需求，其獨特的邊溝清掃技術及對各種邊溝的適應性，可有效提升邊溝清掃效率，替代人工清掃作業，大大減少工人勞動強度及作業安全隱患，有效保護生態環境，實現綠色養護、環保養護。