堤顶防护墩自动清洗车的研制

周 瑜

(郑州黄河河务局惠金黄河河务局 河南 郑州 450000)

0 概述

（1）项目研制背景

惠金河段自2006年开始黄河堤防工程标准段建设，2007年全线形成了堤防工程标准段，堤顶防护墩设置全部到位。在日常的养护管理工作中，随处可见堤顶防护墩上厚厚的尘土和泥点子，红白漆线都被遮住，在顺直的柏油路面两侧显得很不协调，很大程度上影响了工程管理形象。堤防养护人员不得不采用抹布，提着水桶一个一个进行清洗，耗费大量的人力物力。为解决上述问题，“堤顶防护墩自动清洗车”应运而生。

（2）项目研制的必要性和可行性

自动清洗车主要用于堤顶防护墩的清洗工作。堤顶防护墩设置在堤顶路缘石外侧，尺寸为0.20m×0.20m×0.25m，用红白条反光漆涂饰。人工清洗防护墩是低效的，并伴有大量悬浮颗粒物产生，对养护工人本身的健康危害极大。因此，防护墩自动清洗车的创新运行势在必行，此车能自动清洗防护墩，并有效减少悬浮颗粒物的产生，保持路面清洁，进而保护大堤的环境。

1 项目工作原理

自动清洗车采用普遍应用于工程维修养护的机动三轮车为主体进行改造，主要包括三个部分：液压操作系统；、动力传动系统、自动清洗系统。以液压操作系统带动自动清洗装置到固定位置，开启动力传递系统，启动自动清洗装置，完成防护墩的自动清洗。具体工作原理如下：维修养护人员操纵安装在机动三轮车上的操作杆，带动活动支架，使自动清洗装置移动到防护墩位置；通过发电机带动电动机，使清洗装置运转工作，同时高压喷水设备同时喷水，完成防护墩的自动清洗；操纵操作杆，抬起自动清洗装置回到固定位置，开动机动三轮车到下一防护墩进行清洗工作。以下对各个系统详细进行阐述与分析。

1.1 液压操作系统

防护墩自动清洗车的液压操作系统利用了机动三轮车原有的液压系统。在原来的液压油路上加装双向分配阀，液压缸，连接活动支架，使该车既能作为普通机动三轮车进行运输自卸，又能作为自动清洗车进行防护墩清洗作业。具体作业情况如下：在机动三轮车进行清洗工作的时候，关闭通往升降支撑的液压油路，保证液压控制系统带动活动支架至固定位置进行清洗操作；在该车不进行清洗工作时，卸除水箱，通过关闭通往清洗支撑的液压油路，实现机动三轮车的运输自卸功能。在关闭通往升降支撑的液压油路时，自动清洗的液压油路同时开启，通过操纵操作杆，使液压操作系统工作，从而带动活动支架，使自动清洗装置落下并使防护罩套住防护墩进行清洗作业，作业完成后，液压系统带动活动支架，使自动清洗装置升起。即可移动清洗车到下一位置进行作业。

1.2 动力传动系统

防护墩自动清洗车的动力传动系统包括发电机、变频减速器、电源总开关、电动机、轴承、主动轮、被动轮等。发电机带动电动机，带动动力输出轴，动力输出轴又带动主动轮和被动轮，使清洗装置里的毛刷按着设计转速转动，完成防护墩的清洗。

该车动力传动系统采用了采用了YL8024双值电容异步电动机，转速1400r/min，并通过电源总开关控制进行正倒双向清洗。清洗毛刷高速运转，清洗效果理想。

1.3 自动清洗系统

自动清洗系统主要包括水箱、高压管道泵、喷水设备、清洗装置、防护围网及顶面固定平台。根据车厢体积及清洗工作量确定水箱容积为1.4m3。水箱里的水经由高压管道泵加压后，通过高压水管、以及设置在防护围网上的喷头进行高压喷洗。根据防护墩形状和尺寸，设4个立式毛刷，安装在被动轮下。毛刷高度为300mm，长度为250mm。

顶面固定平台上布置减速发电机，内部通过动力输出轴，连接主动轮、被动轮。顶面固定平台及防护围网作为动力传动系统和自动清洗装置的安装载体，同时固定了清洗作业的范围，使高速运转的清洗刷所带出的污水，顺防护围网内壁流出，最后流入排水沟，保持了周边环境的清洁。

在动力系统的带动下，清洗毛刷及高压水流高速运转，通过试验，其毛刷转动速度、水流压力及流量完全能够满足清洗泥污、灰尘等需要，清洗效率可达98%，清洗速度为120个/h，远远高于人工清洗。

2 项目主要创新点

该“堤顶防护墩自动清洗车”的研究做到了理论联系实际，以应用为目的，紧密结合当前黄河大堤维修养护的工作内容，开展技术研究与应用，选题恰当，目标明确，资料详实。其主要创新点如下：

2.1 独有的自动化清洗装置的研发，首次实现了堤顶防护墩清洗的自动化作业。

通过在机动三轮车上加装自主研发的自动清洗装置，首次实现了堤顶防护墩清洗的自动化作业。

2.2 独特合理的自动清洗装置，保证了堤顶防护墩的清洗质量。

该自动清洗装置采用了电动机带动主动轮、被动轮，从而驱动四个立式毛刷进行清洗作业，其尺寸设计保证了防护墩顶面及四个立面均能清洗到位。并在防护围网上设置高压喷头，通过高压喷洗保证清洗效果。独特的设计，结合了工作面实际，并通过试验，调配出了最适宜的动力和运转速度，保证了堤顶防护墩的清洗质量。

2.3 防护围网及顶面固定平台的设置，固定了作业范围，保持了周边环境清洁。

作为动力传动系统和自动清洗装置的安装载体，防护围网及顶面固定平台同时具有保护功能，并固定了清洗作业的范围，保持了周边环境的清洁。

2.4 通过标志杆和反光镜的有机配合，保障了清洗装置的有效定位，提高了清洗效果。

司机在驾驶室内通过标志杆进行粗略定位，在接近待洗目标后，再通过反光镜进行准确定位。

2.5 通过在机动三轮车原有液压系统上加装分配阀，实现了三轮车自卸功能和清洗装置升降功能的转换。

利用液压分配阀的调整，来控制液压油流向，从而实现三轮车自卸功能和清洗装置升降功能的转换。

2.6 清洗装置为模块式组装，拆卸、安装便捷，易于维修，便于推广应用。

3 项目效益分析

3.1 经济效益分析

在使用传统的人工方式清洗防护墩时，每人每天一般清洗96个防护墩，而该清洗车每30秒就可清洗一个防护墩，每天即可清洗防护墩960个，10倍于人工效率。

3.2 社会效益分析

该自动清洗车投入使用后，大大改善了职工的工作环境和劳动条件，节省了人力，提高了堤顶防护墩清洗工作的工作效率和质量；有效地避免了环卫工伤亡事故的频繁发生，提高环卫作业安全性。

4 结论

该自动清洗车不仅在堤顶防护墩清洗工作中有很大的实用价值，而且其使用的施工工艺及技术在其他道路养护机械如沥青喷布、开沟机等中也具有很大的开发价值与借鉴意义。

透过堤防养护工作，通观整个公路系统的清洁工作，可以看出，此车的研制、开发与应用充分证明了机械化作业的重要性、紧迫性与必要性。不断促进清洗机械的技术进步，研发出更好的产品，对于实现我国公路交通及堤防养护事业的现代化发展具有重大意义。

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