鏟雪車照明裝置的研制

陳愛勇

江蘇沿江高速公路有限公司 江蘇江陰 214400

冬季路面除雪作為高速公路養護日常工作之一，特別是近年來高速公路運營保暢提出“以雪為令，雪停路凈”的指標，要求養護部門在降雪期間做到人歇機不歇，全天候24小時除雪作業。目前大多數鏟雪設備利用現有的中、大型貨車作為動力載體，在其前部安裝鏟雪板或滾刷用于鏟雪作業。因鏟雪部件高度和寬度均大于車前照明燈的高度和寬度，造成車燈被遮擋，導致夜間作業時視線模糊不清、視識距離短等現象。連續鏟雪作業時，飛濺的冰雪還會覆蓋在前大燈上，進一步影響視距，行車存在安全隱患。為降低除雪作業安全風險，提升作業效率，最大限度節約照明裝置的成本，在鏟雪車照明裝置研制工作中，需緊密結合高速公路冬季除雪作業實際情況，對鏟雪車照明裝置所采用的材料、部件，以及照明裝置設置方案等進行深入的比選、研制，通過現場試驗和應用，達到了預期的效果。

1 現狀調查

養護大隊現有鏟雪車5輛，其中附帶鏟雪板的鏟雪車4輛，附帶滾刷的鏟雪車1輛。5輛鏟雪車的鏟雪設備高度與車前大燈的高度匯總如下：

（1）001號車附帶雪板高度1米、寬度3.1米，車輛前大燈高度0.65米。視識距離10米；

（2）002號車附帶雪板高度1.05米、寬度3.25米，車輛前大燈高度0.9米。視識距離10米；

（3）003號車附帶雪板高度1.1米、寬度3.3米，車輛前大燈高度0.9米。視識距離12米；

（4）004號車附帶雪板高度1米、寬度3.55米，車輛前大燈高度0.9米。視識距離12米；

（5）005號車附帶雪板高度1.1米、寬度3.55米，車輛前大燈高度0.9米。視識距離12米。

2 計劃選擇方案

針對養護大隊目前現狀，提出2種改進照明方案：

（1）車輛原大燈均為鹵素燈，更換大功率高亮度燈泡，提高車輛前大燈亮度；

（2）在車輛外部適當位置加裝照明燈具（適當位置可選鏟雪部件上部或車輛駕駛室頂部）。

3 方案分析、選擇，見表1

表1 方案分析、選擇

4 設定目標值

經以上比對，最終確定在駕駛室頂部加裝照明燈具，設定目標值如下：

加裝的照明燈具電壓、功率分別符合車輛電壓和負載等要求。夜間鏟雪作業視識距離30米以上，車前5-20米范圍內視識寬度12米以上，雪、霧等特殊天氣鏟雪作業時照明燈光有良好的穿透力。

4.1 燈具

4.1.1 燈具分析比較選擇

（1）單一色光多頭組合LED燈：需4個單一色光燈具，預計成本120×4=480元。支架及防雪罩4個，預計購買成本100×4=400元。制作安裝有一定困難、色光（溫）單一。

優點：能實現目標。

缺點：制作費用高且制作安裝有一定難度。

分析結論：不采用。

（2）可調色光LED長條燈：需1盞調色光LED長條燈，成本360元。只需1套支架及防雪反光罩，成本240元。制作和安裝較容易，效果好。

優點：能實現目標、成本較低、色光（溫）可調，照射距離和寬幅能滿足要求。

缺點：制作有一點難度。

分析結論：采用。

4.1.2 可調色光LED長條燈規格選擇

除雪作業時，因車前照明燈被鏟雪設備遮擋，可調色光LED長條燈安裝后除雪作業時，可不開啟汽車原大燈遠、近光燈，汽車原大燈遠近光燈的合計功率為300-310W之間，選擇LED可調色光長條燈功率應與原大燈遠近光燈的合計功率的原則相接近，因此選擇228W選擇LED可調色光長條燈[1]。

4.1.3 288W可調色光LED長條燈殼面發熱溫度分析

在不同天氣條件下，隨氣溫的降低，該長條燈運行15分鐘、30分鐘燈殼表面的溫度也相應降低。氣溫0℃時勻速60km/h行車狀態下運行30分鐘后，燈殼表面僅2℃。降雪覆蓋在燈殼上不易融化，影響燈具的使用，因此采用加裝燈罩方案，防止積雪覆蓋燈具[2]。

4.2 燈罩及支架

4.2.1 防雪罩及支架尺寸分析（單位：mm）

因不同車輛駕駛室頂部壓型面的橫向間距不同，防雪罩的長度介于550-800mm之間方便支架安裝，將防雪罩的長度統一確定為680mm。長條燈支架采用U型，支架數量為2個，外側立板安裝防雪罩，內側立板安裝長條燈（具體詳見圖紙）。

4.2.2 固定方式分析

（1）直徑88cm強磁吸盤方式：簡單、安裝方便快捷；費用較高約100元；效果好，方便調節，拆裝。

（2）M12mm螺栓固定方式：安裝難度大；費用約35元；效果一般，不利于調節；駕駛室頂需開孔，存在漏水風險。拆裝不方便。

（3）拉鉤固定方式：安裝難度較大；費用約80元；效果一般，不利于調節；拆裝不方便。

為便于長條燈的的調節、拆裝，不破壞車輛設備的條件下，綜合考慮使用直徑88mm強磁吸盤方式固定。

4.2.3 防雪罩及支架材料的分析

防雪罩及支架選材：

（1）304型不銹鋼板（7.98g/cm3），其優點為硬度高，可長期使用；缺點為價格高。

（2）6061型鋁合金板（2.73g/cm3），其優點為重量輕，價格較低；缺點為強度低。

經對比分析，304型不銹鋼板具有耐腐蝕性好、剛度大，硬度高、價格相對適中的優點，因此確定采用304型不銹鋼板加工防雪罩和支架。

4.2.4 防雪罩、支架厚度選擇

結合制作成本和條件，防雪罩選用厚度1.0mm304不銹鋼板、支架確定選用厚度2.0mm304不銹鋼板。

4.2.5 連接螺栓、螺帽規格的分析

LED可調色光長條燈的螺孔直徑為8mm,深度為8mm。LED可調色光長條燈固定于支架上，支架壁厚2mm,墊圈厚度1mm，因此選擇螺栓規格為M8*10mm[3]。為方便材料選購，防雪罩和支架的連接同樣采用304不銹鋼M8*10mm內六角螺栓。

4.3 確定最佳方案

（1）燈具：選擇長度為520mm,功率為288wLED可調色光（溫）、具備聚泛光功能的長條燈。燈光的發射角度為135度。

（2）防雪反光罩：采用1.0mm厚304不銹鋼板加工，在防雪罩內粘貼軟鏡子，利用燈光的發射角與防雪罩之間有10-15°的角度，在燈具照射前方的同時，對散射的余光通過鏡面反射到車輛前部，增加亮度[4]。

（3）支架及固定：支架采用2.0mm厚304不銹鋼板加工，正立面樣式為U型，高度150mm，長度150mm,寬度80mm。支架與車輛駕駛室頂部的連接方式為強磁吸盤固定。

5 加工防雪罩、支架及長條燈組裝

5.1 繪制防雪罩及支架圖紙，見下圖

5.2 防雪罩、支架、強磁吸盤組裝，可調色光長條燈安裝

（1）將?88mm強磁底座采用螺栓固定于U型支架底部，每個U型支架安裝2個強磁底座；將軟鏡子裁剪成680mm×170mm，撕去背面塑料膜，將其粘貼于防雪罩的內側面。

（2）采用M8*10mm內六角螺絲，將LED長條燈兩端分別固定于U型支架內側立板上。

（3）采用M8*10mm內六角螺絲，將防雪罩固定于U型支架外側立板上，折邊上仰面應位于燈具前方。將組裝完成的燈具安裝于車輛駕駛室頂部居中靠前位置。

（4）控制線安裝、LED可調色光長條燈射光角度調整、防雪罩反光角度調整

5.3 LED可調色光長條燈控制線安裝

（1）將控制線輸出端與LED長條燈電線連接。

（2）自駕駛室操控臺接線盒至車頂布設LED長條燈控制線，控制線紅色線纜與車輛電源正極連接，黑色線纜與負極相連（搭鐵端），并采用電工膠帶包扎完好。

（3）啟動車輛，開啟LED長條燈控制開關，調整LED燈的照射角度及防雪反光罩的反光角度，直至滿足視識要求。因不同車輛頂部前傾角度不同，在調節LED燈的照射角度及防雪反光罩的反光角度時應先調整LED燈的照射角度，確保LED燈的聚光區中心位于車前20-25米左右，對LED燈兩端螺絲進行緊固。然后調整防雪反光罩前傾角，使反射光的明亮區位于車輛前方5-10米左右，對防雪罩兩端的螺絲進行緊固。

（4）對LED長條燈固定螺絲和防雪罩固定螺絲進行全面緊固，長條燈和防雪反光罩的緊固螺絲均應配彈簧墊圈，防止因震動導致螺絲松脫。

6 效果檢查

6.1 與設定的目標值對比

（1）實施前（采用原前大燈照明）：車前視線清晰距離10-12米；車前5-20米視線清晰寬度5-8米。

（2）實施后（采用鏟雪照明裝置）：車前視線清晰距離32-35米；車前5-20米視線清晰寬度12.5-13米。

（3）采用鏟雪照明裝置后車前視線清晰距離30米以上；車前5-20米視線清晰寬度12米以上的目標值。

6.2 鏟雪速度的提升

（1）實施前（采用原前大燈照明）：高速公路主線行車速度35km/h左右；高速公路互通樞紐匝道行車速度15km/h左右。

（2）實施后（采用鏟雪照明裝置）：高速公路主線行車速度45km/h左右；高速公路互通樞紐匝道行車速度25km/h左右。

6.3 一定程度上消除鏟雪作業安全風險

使用該燈具后，提高了駕駛員的視識距離及視識寬度。降雪期間除雪作業時使用黃色燈光，能有效降低視覺疲勞，一定程度上降低了鏟雪作業安全風險。

7 結語

隨著國家經濟快速發展，高速公路的車流量不斷增加，社會對高速公路通行服務能力的需求提出了更高的要求。特別是冬季降雪期間，做到人歇機不歇全天候24小時除雪作業，實現“以雪為令，雪停路凈”的指標，為過往車輛提供滿足安全通行要求的道路尤為重要[5]。實現全天候除雪作業，不僅僅是鏟雪部件需要滿足除雪要求，夜間鏟雪車作業時的照明效果也尤為重要，這直接影響行車安全和作業效率。