具有干濕快速轉換功能的干掃車設計

吳 威，唐志明，鄭明輝

（長沙普羅科環境裝備有限責任公司，長沙410100）

0 引言

隨著國內城市建設的快速發展，我國城市主干道已基本實現了機械化清掃作業，一般長江以南地區全年都以洗掃車與濕掃車為主，長江以北地區春夏秋季以洗掃車、濕掃車為主，冬季以干掃車、吸塵車為主。這種區分主要是由于北方冬季環境溫度低于0℃以下，洗掃車與濕掃車的高、低壓水路系統容易凍結損壞，且灑水作業易造成地面結冰導致交通事故的發生。

干掃車是應用于北方干燥氣候環境下的道路清潔車輛，能在北方冬季的低溫環境下工作。工作時采用“掃刷清掃+負壓抽吸”方式對地面進行清掃，采用負壓抽吸方式進行清掃控塵，采用“重力除塵、慣性除塵、旋風除塵、濾筒過濾”等方式進行粉塵處理[1-2]。目前國內北方的環衛作業部門，基本上在冬季使用干掃車作業，春夏秋等季節采用洗掃車或濕掃車作業。洗掃車是采用“掃刷清掃+低壓水降塵+高壓水沖洗路面+負壓抽吸”方式對地面進行清掃，采用低壓水流方式進行控塵，采用“水霧潤濕”方式進行粉塵處理[3-4]。濕掃車是在洗掃車的基礎上減去了高壓水路系統。

另一方面，近年來，國家倡導在環衛車領域使用無尾氣排放的純電動底盤。如果國內北方的環衛作業部門使用純電動底盤制造的環衛車輛，將造成洗掃車、濕掃車等車輛在冬季的閑置，干掃車與吸塵車在春夏秋季的閑置。電動車底盤，在車輛長期不進行使用時，需要每隔15天對車輛電池組進行放電和充電工作，以防止電池組出現故障[5]。如果按照目前這樣進行環衛車輛的配置，就造成了車輛配置上的浪費，也提高了車輛維護保養的難度。

為了解決車輛配置上的季節性閑置和后續純電動清掃車的維護保養問題，本文提出干濕快速轉換的解決方案。

1 設計思路及相應問題點

國內現有的干掃車主要生產廠家中，盈峰環境于2013年研發出ZLJ5164TSL型干掃車，通過對上裝氣力輸送系統的切換，使得車輛在晴天和雨天都能實現作業[6]。該車型由于除塵系統集成在垃圾箱前部，內置14個直徑324 mm的濾筒，采用自動化電控除塵系統，整車配置上只有一個容積為250 L的清水箱，該清水箱用于卸料時低壓噴水降塵使用。整車無其他清水箱，導致其無法進行高壓洗掃作業，僅適用于北方冬季的道路清掃保潔，綜合作業效果較差，客戶使用反饋一般。

洗掃車是傳統濕式掃路車的發展，2006年，中聯重科環境裝備有限責任公司在濕掃車的基礎上增加了大容積的清水箱和高壓水路系統，全新開發了ZLJ5160TXS系列洗掃車，該車型主要以高壓水流沖洗路面，能將地面孔隙內的粉塵沖洗干凈[7]。效果較濕式掃路車有質的飛躍，一直以來深受客戶所喜，目前在國內大中城市的道路均已有洗掃車清掃作業。然而，由于我國北方冬季環境低于0℃以下，在車輛運行和停放期間，都會因水管結冰問題造成車輛損壞。

本文采用一種新的整車布置方案，設計將干掃車除塵箱系統從現有的垃圾箱部件中獨立出來，集成設計為一個可移動拆分的部件，并設計了一個清水箱與高壓水路集成系統。該方案在冬季時安裝除塵箱系統，車輛采用干掃作業模式；在春夏秋季，將除塵箱系統整體移除，安裝清清水箱與高壓水路集成系統，車輛采用洗掃作業模式。

2 解決方案及實施方案

2.1 干掃車模式

在冬季作業時，車輛為干掃車作業模式，干掃車作業采用“掃刷清掃+負壓抽吸”，能將道路上的泥沙粉塵等進行有效清理。其中，除塵系統是整車的除塵核心，通過采用褶皺式濾筒將含塵氣體進行過濾，實現清潔干凈的排放。圖1所示為干掃車模式布置方案，整車由底盤部分與上裝部分，上裝部分由清掃機構、吸嘴、副發動機、風機、垃圾箱、除塵系統等組成。在采用干式車模式布置方案時，將車輛在平坦地面上停放好，車輛剎車熄火，打開頂部的除塵箱蓋，將除塵箱系統（濾筒、脈沖閥、儲氣罐）通過吊裝方式整體布置在除塵系統布置倉內，按照原理圖，采用快接方式將除塵箱系統內相應的氣路系統的氣管和控制脈沖閥的電路與上裝部分相連接。經過測試各個脈沖閥與氣路系統均安裝到位后，將除塵箱蓋螺栓擰緊，從而將除塵箱系統整體密封安裝。此時，車輛進入干掃模式，垃圾經過清掃機構清掃收集后，經過吸嘴部件吸取到垃圾箱內，含塵空氣進入除塵系統布置倉，經過除塵箱系統處理后排放大氣。整體方案無清水降塵，采用褶皺式濾筒過濾除塵，適合北方冬季不能進行灑水降塵的作業環境。

圖1 冬季作業的干掃車模式布置方案

圖2 所示為除塵箱系統[8-9]，箱體結構內布置有儲氣罐、脈沖閥、濾筒，箱體結構中部布置有進氣口，箱體結構上部布置有出氣口。粉塵空氣由進氣口進入除塵箱，除塵箱內布置有濾筒，含塵空氣在經過濾筒時，粉塵被過濾在濾筒的外側，過濾后的潔凈空氣通過出氣口進入風機并排放大氣。儲氣罐內儲存有高壓氣體，通過電控閥釋放至脈沖閥內，形成高壓脈沖氣流，強力震動濾筒，將濾筒外側的粉塵震落，從而實現濾筒清潔效率的恢復。

圖2 除塵箱系統俯視圖與側視圖

2.2 洗掃車模式或濕掃車模式

在春夏秋季作業時，干掃車需更改為洗掃車或濕掃車作業模式，如圖3所示。洗掃車或濕掃車模式：將車輛在平坦地面上停放好，車輛剎車熄火，打開頂部的除塵箱蓋，將原有的干掃模式下的氣路、電路等快接接頭松下，將原有的除塵箱系統采用吊裝方式整體移除，并將清水箱與高壓水路集成系統整體吊裝安裝到除塵系統布置倉內，將相應的水、氣、電控等管路采用快接接頭連接到整車上。經過測試各個脈沖閥與氣路系統均安裝到位后，將除塵箱蓋螺栓擰緊，從而將清水箱與高壓水路集成系統密封安裝。

圖3 春夏秋季作業時的濕掃車作業模式布置方案

圖4 所示為清水箱集成系統，由多個塑料清水箱安裝在一個整體框架內的上部，清水箱的進水口在頂部或者側面布置相應的加水球閥[10-11]。框架的下部安裝有出水接頭，出水接頭后面安裝有水濾器，后面再安裝由液壓馬達驅動的高壓水泵，高壓水泵為清掃車的高壓水路提供高壓水流。此清水箱與高壓水路集成系統適用于洗掃車或濕掃車模式。

圖4 清水箱集成系統

2.3 工作部件的更換

干掃車的吸嘴部件與洗掃車、濕掃車的吸嘴部件存在差異，主要是高壓水路噴嘴和低壓水路噴嘴的區別，為方便客戶使用，采用整體更換的方式進行。吸嘴部件更換方法：（1）將原有干式掃路車吸嘴部件拆下，將洗掃車吸嘴（帶高壓噴水桿）安裝好；（2）連接相應的高壓水路、氣路。

圖5 所示為兩種車型的吸嘴部件的俯視圖，其中，洗掃車吸嘴部件比干掃車吸嘴部件多了高壓水路清洗路面的功能，高壓水路由側噴桿組件和中噴桿組件組成，使用高壓水流對地面進行高壓沖洗[12]。另外，洗掃車吸嘴部件比干掃車吸嘴部件多了低壓水流潤滑功能，能將低壓水流噴射到吸管內腔，潤濕含塵空氣，起到了降塵的作用。更換吸嘴部件后，需將清水箱集成系統中的高壓水泵的出水口采用軟管連接到側噴桿組件和中噴桿組件。

圖5 掃路車與洗掃車吸嘴

在具體實施時，應該遵循以下幾點：

（1）在車輛方案總布置時進行合理選型和布置，設置合理的清水箱與高壓水路集成系統和除塵箱系統，并將電控系統設置為可以通用狀態，將氣路、水路、液壓管路等需更換位置設置為快拆快接狀態[13]；

（2）在客戶購車后，對客戶進行相應培訓，務必將車輛功能進行詳細的說明，使其熟悉更換清水箱與高壓水路集成系統和除塵箱系統的各項工作；

（3）在冬季時，需妥善保管拆卸下來的清水箱集成系統和洗掃車吸嘴部件，防止出現物件丟失和水管凍裂等情況。在春夏秋季時，需妥善保管拆卸下來的除塵箱系統和干掃車吸嘴部件，防止出現物件丟失和動物啃食造成的損壞。

3 結束語

本文設計的方案能方便快捷地將干掃車由干掃模式更改為洗掃或濕掃模式，一方面在春夏秋季節的清掃效果能得到有效提高，另一方面也能滿足北方道路保潔過程中不同季節的作業要求。目前國內的18 t級的干掃車價格約55萬元，18 t級濕掃車價格約為50萬元，18 t級洗掃車價格約為60萬元，本方案通過結構快速更換，減少了道路保潔部門的環衛車輛的重復性資源配置，增加了干掃車的使用頻率，免去了不同季節相關車輛的閑置，降低了整體運營成本。

在結構設計上，將除塵箱（包括儲氣罐、脈沖閥、濾筒等）和清水箱（包括清水箱、水濾器、液壓馬達、高壓水泵）各自進行集成處理，合理利用車輛上的有限空間，采用整體模塊化安裝方式也保證了安裝的方便性。

在技術合理性方面，除塵箱在干掃車上的布置空間一般在4.5~6 m3的空間，通過將該空間內的集成式除塵箱系統移除，更換為清水箱與高壓水路集成系統，能保證清水的容積在4.5～6 m3之間，通過計算能滿足洗掃車正常作業1～1.5 h的水量需求，這樣車輛在采用洗掃車作業模式的作業時間能滿足客戶需求。

在技術發展層面上，干掃車的除塵系統核心部件為濾筒，褶皺式濾筒使用過程需嚴格防水，如被水打濕將失去作用。較以前的“干濕兩用型干掃車”，本方案通過將除塵箱系統的移除，保證了車輛采用洗掃或濕掃模式在進行濕式作業時，不會將除塵系統進行損壞，從而規避了風險。