除雪车与装备的发展现状

陶学恒，赵馨雅，任志伟，李小辰

大连工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 大连 116034

0 引言

冬季降雪后，路面积雪给人们的出行带来不便，严重的影响交通安全。为了解决这一问题，人们发明了各种除雪工具，而随着科技的不断进步，对除雪的效率与功效有了更高的要求。通过不断的改进与创新，各种大型除雪设备不断涌现。当松软的初雪经过行人踩踏、车辆碾压后变成了坚硬的冰雪路面，在没有大型除雪设备的时候，通常采用人工除雪的方式，通过铁锹、镐头等简单工具将雪清除，这种方法耗时长、工作效率低、劳动强度大[1]。为了提高除雪效率，人们开始使用推土机来进行推雪，这很大程度上解放了人力。从此，人们逐渐意识到使用车辆除雪的重要性，并开始对可以进行除雪工作的工具进行改进，使之能够安装在车辆上。

1 单一功能除雪车

单一功能的除雪车只具备除雪、破冰、清扫、收集等其中一种清理功能，例如：犁式除雪车、路面除冰车、装雪车[2]。

图1 单向犁

图2 V形犁

(1)犁式除雪车是将犁板安装在推土机、卡车、装载车等车辆上的除雪车总称[3-5]。将铲板安装在车辆的前端，依靠车的前进动力进行推雪，为保证积雪可以推向道路两侧，犁板又分为单向犁、V形犁、变向犁和复合犁。单向犁(图1)沿着固定的角度前进，并通过犁板的曲面设计使雪抛向道路一侧。V形犁(图2)的切削角度在20～30，而行进角度则在36～45，犁的左右相互对称，并可向道路的两侧进行排雪，一般用于单线铁路的除雪作业。变向犁(图3)的排雪方向与其行进角度都可以发生变化，通过液压系统的牵引，能够有效适应路面凹凸不平的情况。复合犁(图4)可以自由地改变自身形状，变成单向犁、V形犁等，适应不同场所的清雪工作，大大提升了除雪速度。这些犁板不但结构简单而且安装方便。该种车型的缺点在于：雪阻力的增大会直接影响排雪的能力。

图3 变向犁

图4 复合犁

(2)路面除冰车可清除积雪层下方的冰或实雪层，防止车辆在路面打滑，减小刹车距离。除冰车主要分为平切式除冰机、立切式除冰机和旋切式除冰机[7-8]。平切式除冰机有犁板式和松土式。犁板式除冰机是通过切削刃与地面所成的锐角强行将铲刃压入冰层或实雪层，再由车辆向前推进。这种除冰雪方式所受阻力极大，需要的动力过高，不利于使用避让措施。松土式除冰机是通过梳状弯钩进行工作，它依靠车辆的重量将雪钩压入冰层、实雪层，这种装置在作业过程中活动灵活，有利于破冰破雪的作业。立切式除冰机分为立式铣削除冰机和立式冲击破碎除冰机。立式铣削除冰机有单刀盘和多刀盘2种，该铣削盘大多置于车辆的前端和后端，对冰层进行清除。立式冲击破碎除冰机是基于冰的物理性质，通过带传动、凸轮转动带动铲刃上下运动，对冰面、实雪层进行冲击破碎[9-11]。旋切式除冰机分为卧式旋切除冰机和卧铣锤击式除冰机。卧式旋切除冰机以装载机作为动力，通过发动机的输出动力驱动前端的刀轴旋转，并带动刀轴和刀盘旋转进而切削冰雪，中国已经成功研制出了这种机型(CX-30型)[12-17]。卧铣锤击式除冰机采用一个回转轴上安装的带有刀刃的锤头，回转一周后击向地面，通过冲击力与锤头的刀刃进行除冰。

(3)装雪车常常是配合其他车辆来完场除雪工作，它有带斗式的装雪机、螺旋式装雪机等。带斗式装雪机是通过人工或其他车辆的帮助将清除的积雪装入车中[16-18]。螺旋式装雪机则是通过自带的螺旋式传送装置将积雪输送至车中，减少了辅助车辆和人工的作业，大大提高装雪速度。

单一式除雪车的功能简单，在除雪工作中常常要配有其他功能的除雪车进行辅助工作，在这一过程中增加了车辆的浪费率，并增加了工作时间与人力的使用，用这些除雪车辆无法精准地掌控除雪除冰的力度，从而会对路面造成破坏。

2 多功能除雪车

随着科学技术的进步，越来越多的人对一车多用的概念有了更深入的了解，在除雪过程中如何将除雪、破冰、收集、清扫等功能融入一辆车中，使之在作业工作中相互不干扰，以及如何在现有的技术上进行改进，减少对路面的损伤，已经成为如今该领域重点关注的问题。

2.1 国外多功能除雪车

图 5 豪特S990多功能抛雪车

国外除雪机械起步较早，知名多功能除雪车品牌有德国施密特、德国豪特、丹麦依波克、美国汉德森等[10-11]。

(1)豪特S990多功能抛雪车(图5)。该车一年四季都可以使用，冬季的除雪能力达到1 000 t级，抛雪距离为25 m，除雪宽度为1.8～2 m，采用道依茨柴油发电机，涡轮增压。经液压四轮同时驱动，抓地力强，适用于冰雪打滑地面。同时，还可搭配破冰头、推雪铲等。其他季节则可利用该设备进行道路清洗、草木修剪等工作，减少了非雪季车辆空闲的情况。

(2)施密特CJS Super Ⅱ紧凑型扫雪车(图6)。该除雪车适用于清扫跑道、滑行道和停机坪。其所拥有的推雪板、滚刷和吹雪机既可以单独使用，也可以同时工作。其滚刷长度为4 200 mm，滚刷直径为914 mm，高性能吹雪机气流量达530 m3。该车采用液压进行驱动，吹雪速度可以调节。

图 6 施密特CJS Super Ⅱ紧凑型扫雪车

(3)依波克S3500型除雪车(图7)[12]。该除雪车具有除雪与融雪的功能，拥有大容量的料仓长4.35 m、宽2.08 m、高2.15 m，减少了添加融雪剂的次数及时间上的浪费，其除雪铲长3.7 m，左端高0.7 m，右端高1.7 m，可以将积雪排向路边，除雪与融雪的结合可有效去除了一次除雪所残留的积雪。

2.2 国内多功能除雪车

近几年中国的除雪机械飞速发展，出现了一些高性能的除雪车如黄海、中联重科、青专等。

图7 依波克S3500型除雪车

(1)黄海DD5251TCXZE型除雪车(图8)。该除雪车可以选装3种撒布机，当选择安装撒布机A和撒布机B时整车长度为10 085 mm，整车高度为3 490 mm；当选择安装C型撒布机时整车长度为9 905 mm，高度为3 150 mm，在作业时可安装上除雪铲和滚刷，实现除雪、扫雪、融雪和融冰的功能。

图8 黄海DD5251TCXZE型除雪车

(2)中联重科ZLJ5250TCXZE3型多功能除雪车(图9)。该车可以满足各种环境情况下的除冰雪要求。它是一款25 t级大功率破冰除雪车，拥有前置除雪铲、滚刷、侧置翼铲、下置刮冰装置和后置融雪撒布机，撒布宽度达到20 m，作业速度可达40 km·h-1，可以连续稳定工作。

图9 中联重科ZLJ5250TCXZE3型多功能除雪车

(3)青专QDZ5250TCXZH多功能除雪车(图10)。该车可同时进行除雪与破冰作业，当车体安装除雪铲和破冰铲后，推雪宽度为3 360 mm，破冰宽度达到2 810 mm。该车的功能多，极大地提升了工作效率，可适用于各种路面的除雪破冰。

这些车辆都集成了多种功能，使得一次清除工作可以完成多项动作，除雪效率得到了很大程度的提升。

图10 青专QDZ5250TCXZH多功能除雪车

3 除雪车载装备的发展趋势

3.1 除雪车载装备存在的问题

(1)成本高、速度低。现今国外除雪车能达到的较高除雪速度为50 km·h-1，中国除雪车的除雪速度与之相比偏低，而单一的除雪功能使得除雪车在其他季节无法使用，这极大地增加了除雪成本。

(2)对路面损害过大。除雪车的路面模拟体系还不是很完善，因此在作业过程中因无法适应地面凹凸不平而对其产生一定程度的伤害，从而缩短了路面使用寿命。

(3)安全性能差。路面除雪过程中会遇到未知的阻碍物，而除雪车的自动避让能力较差，会导致除雪工具与障碍物发生碰撞，导致除雪工具的损坏，更可能影响驾驶人员的安全。

3.2 除雪车载装备的发展趋势

(1)向小型化发展。除雪车体积过于庞大从而导致整车的重量过大，经过路面时会对其造成一定的损害；另外，车体的庞大增加了风等因素的阻力，使得除雪的速度变慢；同时过大体积的除雪车无法进入小街小巷，为除雪带来不便。因此，人们开始逐渐缩小除雪车的体积，以减少对路面的损害，提高工作速度。

(2)向多用途发展。多功能除雪车绝大多数只能在冬季使用，而其他季节该除雪车将闲置，这极大浪费了资源。为了使多功能除雪车四季通用，车体应设计为每一个除雪工具都可进行拆卸安装，不同季节可更换不同的作业工具，真正实现一车用四季。

(3)向节能环保发展。新型的多功能除雪车不但从除雪功能上进行改进，而且更加注重对环境的保护，电动车的出现使得许多除雪车不再使用柴油机作为其动力，改用电力作为驱动动力。

(4)提高安全性能。在冰天雪地中除雪，往往伴随着安全问题，因此除雪车的操作难度应大幅度下降，尽可能增加自动避让系统以保证驾驶人员的安全。