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            高速公路除雪设备形式研究

            2012-08-23 18:10 来源:交通管理论文 有人参与在线咨询

             

            近十多年我国高速公路事业蓬勃发展,截至2011年底已达8.5万公里,高速公路通行情况关系着社会的各个方面。冬季高速公路除雪工作更是交通安全的一项重要工作,只有及时有效的清除才能是保证社会经济效益。国内各种除雪设备近几年快速发展,本文将参考国外设备的设计经验,浅析适合国内道路情况的机械设备设计方案。

             

            高速公路除雪工作条件

             

            高速公路是全封闭、全立交式指定车辆快速通行的高等级公路,除雪工作外界条件稳定:路面平整度较高,其他掺杂物较少,无障碍物,如封闭交通,则无干扰物。除雪有专业的养护人员,清除时限48-72小时之间。

             

            高速公路除雪工作方式

             

            根据降雪量,可封闭道路或开放交通,主要工作方式是人工清除和机械除雪。雪中开放交通情况下的各种机械设备配合除雪被称为“实时清雪”:即将机械设备融入交通车流,随下雪,随清理,避免路上积雪被碾压成冰的情况发生,这样就可以做到雪中路通,循环清理路面而不影响交通;雪停路清,清雪工作到雪停即告完成。此种方式是各种机械设备的配合、高效组织下,效率高,技术强的现代除雪技术,在国外已普遍实施。

             

            国内除雪机械设备现状

             

            国内设备厂家先后出现各类的除雪设备,如河南高远、重庆迪马、哈尔滨滨雪等,主要产品为推雪铲、综合除雪车、撒布机和破冰设备等,产品比较丰富,但有形式较单一,作业速度底,稳定性差,多状况适应性差,较为笨重等缺点,随着国外各种除雪设备的引进,国内产品也向着集成化,小型化,高速稳定化提高中。

             

            主要除雪机械设备形式研究

             

            除雪机械设备根据原理主要有推移式、螺旋抛投式、滚压式、铲剁式、锤击式、吹扫式、滚扫式等多种类型,配合化学法除雪出现的机械设备主要是颗粒和溶剂撒布装置。其中滚压式、铲剁式、锤击式主要是使用于压实或冰冻雪层,在降雪较大,温度低的东北、新疆地区需求量较大。国内中、中南部高速公路在一般雪情下比较适宜的形式有推移式、滚扫式、撒布装置和吹扫式设备,单一设备利用率很低,故采用多种形式综合一体设备被广泛接受。

             

            推移式设备

             

            推移式设备又被成为犁板式推雪板,推雪铲等,其主要特点是结构简单、造价低、性能可靠。作业时以直线运动为主,安装于大型车辆前端,根据犁板体结构的不同,可分为单向犁式、V型犁式、刮雪板式、侧板式等。高速公路需将雪清除到路面右侧边坡外,单向犁式为首选形式。其连接架装置安装于车辆底盘的前部,主要由液压控制其升降和倾斜,一般由连接架、铲板、斜度调节机构、弹性避让器等组成。其转向、调节高度一般由2组液压杆实现,雪铲的主要技术特点在于电控操作和障碍避让功能。避让设计形式主要有:铲刃翻转型,整板翻倾型,整体连杆型。高速公路清理速度较高,为减少冲击,铲刃翻转型较为适合。电控操作主要是有防潮防冻稳定性的要求较高,一般产品都能满足使用。根据现行公路规范车道宽度,宽度在3米左右较合适,铲体太宽将导致铲体质量过大,使前轮负荷增加,车辆行驶稳定性降低;铲体过窄会使两侧积雪回落而被轮胎碾压,影响除雪效果。切角是一个重要参数,直接影响阻力及切削刃强度要求。切角太小使切削刃变薄、强度不足;但过大,切削阻力会显著增大。实践证明,各种积雪情况下,切角取值在25°左右时,清雪效果比较理想。前进角是雪铲宽度方向与车辆前进方向夹角,根据经验一般工作是取值在30°左右。雪铲在工作时,积雪沿着雪板面向上积累,同时向雪板倾斜方向运动,所以雪铲板面的形状也在推雪中起着重要作用,特别是雪情较大时,设计合理可在推雪同时产生抛雪的效果。主要形状有椭圆弧形,抛物线型,渐开线型,根据国外成功经验,横切面渐开线型效果较好,且纵向方向采取一定的喇叭型更可强化曲面螺旋效果,如图1。

             

            滚扫式设备

             

            滚扫式设备在国外是成熟产品,被广泛适用于市政道路,机场及高速公路,近几年道路滚扫式除雪设备被引进国内,大范围使用实例是哈尔滨市政除雪,沈阳已有合资公司投产此类设备,随着成本的下降,在未来几年可能将被广泛使用。现国内生产设备主要还是局限用于城市道路清扫,少部分用于道路除雪中,设备技术性能与进口产品还有差距。滚扫装置由整体架、液压管路、滚轴、滚刷,控制电路等组成,动力来源于车辆或独立液压泵。滚扫装置可固定于车辆前部、底盘中部或者后部,如固定中部,并与与前雪铲配合使用,能快速清扫前铲作业后残留的积雪。单独作用缺陷是无法清除压实、结块或厚度较大的积雪。滚扫式设备的工作原理为液压装置控制其升起、下压,大马力液压马达控制其旋转,特制尼龙扫刷成螺旋分布,在下压后收缩,旋转后可使积雪向反方向运动,同时轴向方向亦产生移动,达到向路外扫雪效果,根据不同积雪情况,可调整下压力度和转速,可达到较好的扫雪效果。滚扫式设备参数有直径,长度,转速,旋向等,其中直径和转速为技术特征数值,大小取决于安装位置、作业速度和液压马达功率。预留一定的升降空间后,安装位置决定直径大小,如前置或后置,其直径越大要求的液压机构技术标准越高。作业速度和转速的配合研究关键在于:在作业时,转速配合作业速度调整,以免产生向轴向清理速度过慢,积雪堆积前部的现象。此类设备行业使用较少故经验参数和其他数据均较少。撒布装置化学式除雪主要是依靠“氯盐”无机或醋酸钾有机融雪剂降低水的冰结温度来实现除雪的,此类材料有颗粒状、溶剂型两种,对应其使用的机械设备有颗粒撒布机和液体喷洒机。颗粒撒布机结构比较简单,主要是由倒台状料仓、转送装置、输送通道、撒布转盘或喷撒装置组成,动力来源可是独立发动机或液压马达驱动。其主要技术难点是传送和撒布速度的配合,以及撒布量的配合调整等,其一般结构如图2。溶剂喷洒较颗粒撒布比较可节省30%的材料,原理比较简单,现在国内主要采取的方式是设置大型融化池,使用洒水车喷洒,优点是使用方便,通用性强,但是缺少可控制调节,不能随雪情进行精细调整,对车辆腐蚀较大。此类设备国内单独成熟性产品较少,如单独研发此类产品,发展前景较好。国外主要采用耐腐蚀合成树脂装载体,单独可控制喷头,技术较成熟,如图3。另有固定式喷洒装置,因大路段使用投入成本极高,适合用于局部路段或桥梁上,其组成为中央储存罐,大型压力泵,管道,控制机构,喷洒装置,作业情况如图4。

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