基于城市公共卫生建设的新型绿化修剪车设计研究

宋鸿娇 苟心悦 吴梦缘 陈志伟

摘要：该设计是一款服务于城市公共卫生建设的绿化修剪车，主要解决城市园林修剪中存在绿化修剪整理等问题。设备由四部分主体结构完成工作，实现草地修剪避障、绿篱修剪清渣、车箱自卸倾倒、自由伸缩喷洒于一体功能的任务，进而完成其养护修剪的公用服务。该设计研究为提高城市环境美化度，推动城市园林绿化机械的发展提供了一定的参考意义。

关键词：公共卫生;绿化;修剪车;外观造型

目前城市修剪设备的不健全，效率低且叶渣处理不便，传统修剪作业的危险系数高、人身安全没有保障、劳动力未得到解放。设计研究先进的绿化修剪机械技术意义重大。基于此背景下，该设计是为了提高修剪工人的工作效率 ，促进园林绿化的蓬勃发展，以达到美化环境的目的。

一、国内外城市绿化的调查与分析

当今时代的主旨是人与自然环境的和谐发展，保护环境，加强园林建设是为21世纪的首要任务。以国内外绿化现状做背景进行调查分析，为本设计即新型绿化修剪车作支撑。

从欧美绿化机械的发展历程来看，欧美国家在18世纪末开始了城市园林绿化工程的重点提升，由“公园活动”兴起了园林绿化的概念，19世纪中期欧美国家逐渐重视环保理念，且在园林绿化建设中融入了观念。20世纪后期，开始注重城市生态化的建设，针对区域内建设实施一体化模式，将城市园林绿化建设发展成具有城市特色的综合性生态系统。德国由于工程机械制造水平程度高，故其在城市绿化修剪机械方面也处在世界前列，并投入到城市绿化服务中的程度也较高，和他国不同的是，德国人把社区周边荒地租给居民，市民将其改建为家庭园林，成为德国城市生态景观的组成部分。[1]亚洲的日本在经历了第二次世界大战后，其经济迅速发展，科学、技术不断进步后便开始城市生态绿化建设。现阶段的日本非常注重城市园林绿化建设，不仅追求量化，还注重观赏性，在其中渗透独有的传统园艺手法。

随着政策的不断实施，全社会广泛参与城市绿化的热潮开始形成，随后逐步进入蓬勃发展时期。[2]中国城市园林绿化在2017年市场规模达到2，390.23亿元，年均增长率在2010年到2017年达到5.24%。城市绿化建设一方面是美化市容市貌，给人们带来悦目娱心的感觉，另一方面是给人们提供出一个适宜居住的环境，从而有益于人们的身心健康。

二、国内外修剪设备现状及分析

修剪机械设备相关研究有近100多年的历史，其中工业发达的国家研究较为广泛。在20世纪初期西方部分国家开始逐步应用园林绿化修剪机械设备，随之而来的植树机，绿篱修剪机，草坪机等开始逐渐问世。80年代后，欧美国家城市经济得到进一步发展，园林修剪设备逐步开始走进中产阶级家庭中，成为家庭中园林修剪的必需产品，到现今大部分城市已经全面实现绿化修剪的机械设备。在核心修剪技术中属德国的研究尤为出众，其中某公司研发的绿篱修剪等相关机器人主要分为车载和机械臂部分，通过两部分协调配合进行绿化修剪作业，适用于多种地形，可实现一机多用。目前美国的TORO ，YARDMAN ，日本的SHIBAURA，意大利的HARRY，瑞典的HUSQVARNA等屬于国际上比较著名的园林草坪拖拉机品牌，其中中国的园林草坪相关品牌也是很有发展前景的。[3]

国内的传统修剪设备和理论知识已经相对成熟，所以近些年来在绿化修剪方面变化不大，任然需要大量工作人员进行车载或手动式修剪完成作业，人工修剪对于墙顶端等地方局限性较强，危险性较高。以下是关于目前不同类型的修剪设备具体分析说明。

1.车载式绿篱修剪机，需要搭配专用汽车，完成多项任务。主要用于道路旁高大树木的高难度修剪动作，该修剪机的使用时间短，因而机器使用率低，成本大幅度提高。

2.小型便携式修剪机，国内外对于小型便携式修剪机研究及应用非常的广泛。便捷，工作效率高，操作简单，但是修剪作业时需要手持背负完成，重量极高劳动强度增大，噪音以及振动极强，叶渣洒扫等不便处理，不利于舒适性要求。

3.人工手动式修剪机，主要采用一些修剪工具比如手工锯，园艺大型剪刀等，相对比较原始，需要大量的人力完成，具有一定修剪技术性，质量不能得到保证，劳动强度大，危险系数高，人生安全没有保障。修剪作业中经济性，安全性，工作效率未得到更好的提升。

4.绿篱修剪刀具，高效率修剪机的重要部件之一是刀具，它的耐用度以及稳定性好坏直接影响修剪质量和作业效率，也同时影响着修剪过的绿篱是否可以正常顺利生长，目前在绿篱修剪中广泛被使用的刀具有 ：往复式、 回转式、链锯式等，其结构设计非常重要。[4]

三、新型绿化修剪车设计实践

新型绿化修剪车工作时主要采用大型电池组为动力系统来源。在工作时车前由升降臂，传动轴，液压缸带动其使用，完成草地避障修剪工作。车右侧通过机械臂带动进行不同高度的升降，旋转，水平收缩，灵活性较强，适用于完成多样绿篱修剪工作。修剪刀口与波纹管口连接至后自卸倾倒垃圾箱内，工作时将叶渣存储箱升起一定高度，进行斜角倾倒。新型绿化修剪车的功能及设计更加全面化，人性化。新型绿化修剪车渲染效果图如图1所示。

1.功能与结构创新设计构思

清渣装置，由修剪刀壳与波纹管口连接至后垃圾车箱内，将修剪下杂叶吸入改良后的箱体内，实现修剪清渣一体化，从而减轻工作人员的洒扫压力。

箱体倾倒和液压升降装置，对传统的液压倾倒装置进行改良，适用于不同高度的垃圾台，工作时先将垃圾箱升起一定高度，再进行斜角倾倒，与同类方式相比，不会造成垃圾洒落出垃圾台，避免二次清理，可自卸式倾倒，提高倒垃圾的效率。

车右侧设绿篱植被修剪装置，连接波纹管的修剪机内置两个高速旋转圆形刀片，刀头由机械臂与车头连接使其进行不同高度升降，旋转，水平收缩，实现不同角度的绿化墙顶端修剪，满足客户的不同需求，更加全面化。

避障修剪装置，刀盘含三个高速旋转圆刀连接回转轴及机架与车头连接，工作时及时避除草地障碍物，进行多维度避障修剪。相比传统的修剪可以适应多种地面情景，更加灵活，不工作时及时收缩。从而达到最佳修剪效果，提升了效率与平整度。

自由伸缩喷洒装置，水箱增加在垃圾箱的下部，修剪的同时可对植被进行喷洒灌溉。

2.外观造型设计构思

新型绿化修剪车车体在未工作的情况下，修剪装置呈收缩状态，车体造型呈现出规整的几何。由于在公共场所修剪具有一定的危险系数，避免造成不必要的伤害，外观造型上要起到警示作用，使其具有视觉认知。

色彩情感的表达要满足功能的需求，所以通过市场调查分析总结出几种配色方案及风格，颜色的不同会给予人不同的心理感受，红色使人在心理上产生警惕，同时又有良好的远视效果和注目性，车体主色调采用莫兰迪配色，蓝色给人沉稳，理智，洁净之感，黑色具有沉静之感，个性鲜明，综上色彩进行搭配。车体外观造型采用现代主义风格，表现出强烈的几何视觉感，活力感，年轻感，以适用于城市园林建设。在喧嚣的城市里给予人舒适平静柔和的感受，符合现代化城市审美需求。车体外观造型设计三视图如图2所示。

四、结语

综上所述，养护作业的新型绿化修剪设备的相关设计研究显得至关重要。此新型绿化修剪车在传统修剪技术效率低且叶渣处理不便，修剪作业局限性强，危险系数高、安全性没有保障的基础上进行了优化改良的设计研究，增加了适用于多种地面的绿化修剪机械设备及辅助功能，车体结构严谨，功能于一体，实现一人一车即可高效率完成修剪工作。依据国家城市园林管理局园林标准化要求，各个城市的技术先进性占据总标准化要求的首要位置，这极大推动了城市街道绿化修剪的相关技术研究与发展。因此，研发应用范围广，先进的街道植被修剪机械技术意义重大。

指导教师：杨明彦

基金项目：

陕西省哲学社会科学重大理论与现实问题研究项目（立项号：2021ND0128）

大学生创新创业训练计划项目（省级编号S202110723080、校级编号21XK080）

參考文献：

[1]刘莉莉. 欧美更新城市绿化观[N]. 中国环境报，2006-04-06（005）.

[2]郑曦，周宏俊，张同升.走向现代：1980—2010年中国风景园林学学科蓬勃发展的特征分析[J].中国园林，2021，37（01）：33-37.

[3]顾正平，沈瑞珍.国内外园林绿化机械现状与发展趋势[J].林业机械与木工设备，2004（02）：4-7.

[4]蒋连琼，王小纯，唐秋艳，魏倩. 常见绿篱修剪设备研究[J]. 湖南农机，2013，40（03）：52-53.

作者简介：宋鸿娇（1999- ），女，陕西宝鸡人，本科在读。研究方向：产品设计