道路清扫车工作装置结构的改进

赵 丽

（山西省机电设计研究院，山西 太原 030009）

0 引言

道路的修建和日常养护质量的优劣直接反映了一个国家或地区道路交通基础设施的现状和道路的服务寿命。根据我国道路建设和管理现状，道路工程和相关管理部门提出了“三分在建，七分在养”的道路日常养护和管理的理念，比较形象地展现了道路的使用与日常养护的相关关系。显然，在道路通车后加强日常养护工作并切实保证道路的完好率是确保道路良好服务的前提［1］。在道路养护各个作业内容中，路面清扫作业不仅涉及道路的清洁和美观，而且直接关系到路上行车的安全。随着道路等级的不断提高，对传统清扫工艺和专用设备进行必要改进是十分必要的。

1 对高速公路清扫设备的基本要求

道路的日常养护作业包括道路病害治理、路面清扫、破冰除雪、标志维护和护栏清洗等方面［2］，其中道路清扫作业是重要项目之一，其工作量占整个日常养护作业工程总量的30%左右。道路清扫装置是近几年发展起来的重要的路面养护专用环卫车辆之一，是适合于高等级公路路面清扫作业的专业车辆，具有洒水喷雾、清扫、吸入垃圾等功能。与其他道路相比较，对于以高速公路为代表的高等级道路（泛指二级及以上等级道路，目前高速公路为最高等级的道路形式），对清扫作业设备有以下要求：

（1）作业速度快。高速公路具有线（里程）长点（养护基地）少的特点，而路上车辆的行驶速度比在普通公路上时高一倍以上，快速完成作业是对扫路设备（机动式扫路车）的基本要求。这不仅是作业效率的需求，也是规避交通事故的重要举措。

（2）清扫彻底。众所周知，道路的抗滑性能优劣是评价道路基本性能的主要指标之一，这也是反映道路的实际通行能力和行车安全的重要指标。目前高速公路路面主要是由沥青混凝土材料铺压而成，而沥青混凝土路面是典型的柔性路面，其混合料的特性既具有良好的抗滑特性并可长期保持［3］（这也是国内外高等级道路大量采用沥青混凝土路面而非水泥混凝土路面的主要原因之一）。但在长期的运行过程中，路面会因自然（风吹带来）或人为（行车洒落）原因在表面覆盖一些松散的灰尘，这在山西这样的产煤和煤运大省更是如此。大量煤粉在路面的存在必然造成路面抗滑性能的严重降低。显然，对路面的清扫必须彻底，这不仅是道路美观的需要，更是保持路面良好的抗滑性能、保证行车安全的需要。

（3）尽可能减少作业中的灰尘扬排。由于粉状物质的比重较小（为原煤的30%～50%），因而在清扫时很容易造成灰尘扬排，其结果不仅造成了周边环境的污染，也会严重影响行车视野，容易引发交通事故。所以尽可能减少路面清扫作业中的灰尘扬排应列入路面清扫车作业的基本要求之一。

综上所述，高等级道路的特点为路面清扫设备的性能提出更高的要求，而目前很多清扫设备与这些要求尚有不少差距。近年来，利用机电产品质量检测工作之便，我们曾对山西省内多条高速公路路段道路清扫车（以下简称扫路车）的性能、保有量和使用情况进行了初步了解和调查，发现不少清扫设备的使用率很低。究其原因，除了维护和管理方面的原因外，设备某些性能的不足也是重要原因之一，主要表现在扫净度不足、作业时扬尘较大和作业成本较高等方面。鉴于此，对传统作业工艺和设备的某些结构进行必要的改进和优化是十分必要的。

2 现有扫路车结构的不足及改进

2.1 设置边刷扬尘抽吸装置

目前，国内外生产的大多数扫路车均根据扫—吸作业原理设计，即以边刷和主刷将路面上的垃圾扫起来，再利用引风机形成的负压把垃圾吸入垃圾箱。其中主刷距离吸风口很近，所以其作业时扬起的灰尘基本上被吸走；而边刷的作用是将扫路车两侧的垃圾扫入扫路车中部，为主刷作业创造条件。由于边刷在扫路车的两侧各自独立作业，因此很容易形成较大的扬尘。为了将这些扬尘尽可能进行回收，设置边刷扬尘抽吸装置是一种可行的办法，其结构示意图如图1所示。

图1 扫路车边刷扬尘抽吸装置示意图

边刷扬尘抽吸装置的主体总成以螺栓固定在扫路车底盘的车架5上，且与由边刷架6和边刷7组成的边刷总成一起工作（扫路车的边刷通常成对配置，一般为一对或二对）。扬尘抽吸装置主要由积尘箱10、吸尘风机1、过滤器4（在积尘箱的前部倾斜设置）等部件组成。过滤器前部紧接吸尘口9，作为吸尘的通道，吸尘口及其通道的另一端与积尘箱相连。边刷7由驱动马达8带动，作业时其上部的边刷扬尘抽吸装置亦同时启动，进行同步作业。吸尘风机1的作业产生0.3MPa～0.5MPa的负值风压，将边刷作业形成的扬尘吸入吸尘口9并经过滤器4过滤，过滤后的清洁气体由风箱2排出。当工作一段时间后，积聚在过滤网上的积尘较多时，可适时启动固定在过滤网架上的振动电机3工作，此时这些积尘被振落并因其自重落入下部的积尘箱。

2.2 增设洒水喷淋系统

虽然边刷扬尘抽吸装置的作业对扫路车两侧的除尘具有较好的效果，但整个扫路车的作业面积较大，要彻底解决扬尘问题仍需全方位考虑。其中，在扫路车的前部增设洒水喷淋系统的效果十分明显。工程实践表明，洒水喷淋的效果取决于系统水压的高低和洒水量的多少，其原则是在实现喷淋压尘的前提下控制水量的使用，不能造成灰尘结团和在路面上的吸附，那样反而影响扫路车的作业效果。这就要求对传统喷水压尘系统进行必要的改进，特别是对喷淋系统的水压和射水流量进行数据优化。

大量实体工程试验表明，当洒水喷淋系统的水压≥0.8MPa、相应的射水喷嘴的射出口径≤0.3mm时，射水会呈现较好的雾化状态。但现有的传统型扫路车的喷淋系统多采用离心式水泵，其系统水压一般≤0.6MPa，很难实现喷淋雾化作业。为了达到作业要求，应将离心式水泵换做水压较高的柱塞式水泵，并选用较小喷口的喷嘴。另外，系统的射水流量和压尘效果对清扫洁净度的影响极大，必须进行计算和量化，建议以下式进行选取：

其中：Q为柱塞水泵的出水流量，L/min；Δ为单位面积的喷淋用水量，取Δ为0.15L/m2～0.35L/m2（根据路上灰尘量的多少选择）；S为扫路车作业时的行走速度（取平均值），km/h；b为扫路车的有效作业宽度，m；ηv为水路系统的容积效率，取ηv为0.85～0.9。

2.3 增设扫刷磨损补偿装置

无论是主刷还是边刷，在长期的作业中必然会出现较为严重的磨损，而刷体是扫路车各部件中需要经常更换的成本较高的易损部件。为了提高扫刷的使用寿命，降低作业成本，增设扫刷磨损补偿装置是十分重要的。目前，扫刷在其长度方向磨损20mm～30mm时就需要更换新刷，若增设人工可调式扫刷磨损补偿装置，可将上述磨损量提高到40mm～50mm，则其使用寿命提高2倍以上。

3 小结

作为道路日常养护的专用机械设备，扫路车在各种养护机具中的使用率最高，对其使用工艺和工作装置结构的不断改进和完善，对于提高道路的服务质量和使用寿命以适应我国道路交通事业的快速进步具有重要意义。

［1］王国瑞.ZYL118型沥青路面养护车结构性能特点［J］.公路交通科技，2002（3）：163-165.

［2］孙祖望.沥青路面养护技术的发展［J］.建设机械技术与管理，2004（8）：22-25.

［3］靳炜.自行式沥青路面养护车工程配置的量化分析［J］.筑路机械与施工机械化，2011（5）：65-67.