新型交通救援机械化桥的研究

青岛恒星科技学院 潘娜娜 陈娜 傅绍斌

随着人类活动的加剧，温室效应、厄尔尼诺、拉妮娜等现象不断加剧，洪水灾害不断；我国又是地震频发国家，以占世界7%的国土承受了全球33%的大陆强震，20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，2008年四川汶川大地震至今使人们记忆犹新，为此抗洪抢险、抗震救灾成为我们国家历史性课题。2018年国家组建应急管理部，整合优化国家地震局的抗震救灾和国家防灾总指挥部抗洪抢险等资源，不断提高抗灾、减灾、救灾能力建设。但地震、泥石流、洪水等灾害发生后，阻碍国家救援力量迅速到达现场实施救援的最大问题就是交通中断，因此道路交通通行保障的新型机械化桥的研制，成为我们急需研究的课题。

1 研究的目的和意义

事故发生时，需要救援人员及时赶到现场进行救助，对于一些自然灾害，比如泥石流、滑坡等灾害造成凸形障碍时，对救援造成影响，耽误救援的最佳时机，并对人员、财产造成损失。现有的技术中，大多救援车针对的是桥梁坍塌造成的凹陷障碍，而无法对凸形障碍进行处理。

阻碍救援人员机动的主要障碍有自然障碍和人工障碍两种。自然障碍有礁石群、断崖；人工障碍有水雷、地雷、轨条砦和三角锥。就人工障碍而言，现有的破障装备主要有破障弹、破障艇、扫雷弹等。渡河桥梁技术有舟桥、机械化桥，舟桥用于渡河，机械化桥用于克服坑沟河渠。现有的技术中，主要采用登陆桥，但是登陆桥不容易移动和运输，为作战带来不便。

新型道路交通救援机械化桥，具有克服江河沟渠断桥等凹形障碍和克服断崖巨石等凸形障碍两种功能，救援人员随时保障交通的畅通，其研制目的就在于加强国家抗灾、减灾、救灾物质基础建设，不断提高道路桥梁救援装备的现代化水平，使受灾群众能得到及时的救援。

新型道路交通救援机械化桥是一种遂行道路交通保障装备，是一种军民融合通用新型机械化桥，其意义不但能够体现出我们党执政为民，救灾民于水火，保障救援人员及时到达救援现场，同时又能增强救援能力，开辟新的登陆点，极大提高部队装备建设水平。

2 国内外现状分析

机械化桥梁技术为各国所采用，主要用于克服坑、沟、渠、小型河流等凹型障碍，但都不具有跨越和登高的功能，克服不了凸起型障碍物。国外已经列装的20~70吨各种型号的履带或轮式机械化桥约有19种，通载能力和跨度最大的是美军1994年列装的“HAB重型突击桥”，其通载重量为70吨，单跨长30米。

我国现有重型机械化桥、山地伴随桥和坦克冲击桥，其用途与外军装备相同，也没有克服巨石群和断崖障碍的能力。新型道路交通救援机械化桥借鉴机械化桥原理，采用轮式重型越野底盘或履带底盘与机械化桥上部桥梁部分相结合，车桥一体化结构方案，使其不但具有克服江河沟渠等凹形障碍能力，还具有跨越和登高的能力，从而克服凸起型障碍；伴随救援人员机动，随时可在巨石群中和断崖障碍下架设通行桥梁。保障救援人员及时到达灾区实施救援任务。

3 研究思路

在我国现有重型机械化桥、山地伴随桥和坦克冲击桥等成熟技术基础上，通过嫁接实验，实现车桥一体化通载能力。其技术路线主要为：一是选用重型轮式越野底盘车，以重庆256厂铁马8*8轮式越野载重车为主，其载重量近20吨，能够满足上部车桥面需要；二是根据通载能力20吨性能指标，参照现有的重型机械化桥面结构，开展各桥切桥面强度和刚度研究；三是根据底盘发动机输出功率研究选型液压泵，为整机液压系统提供动力及液压系统设计；四是根据架设操纵原理研究设计控制电路和油路及各种控制阀；五是各部件功能基限达到要求后，进行总装调试。

新型道路交通救援机械化桥是由底盘车、车桥面、中桥节、前引桥、后引桥和四个液压支腿组成的。后引桥后端与车桥面后端及后支腿三者铰接，后引桥和支腿顺放于车桥面上；中桥节后端与车桥面前端及前支腿三者铰接，放置于车桥面上；前引桥与中桥节前端铰接，放置于中桥节上面（前引桥、中桥节与车桥面三者间以“之”字型置于车桥面上，中桥节在中间）。所有铰接处通过液压马达驱动旋转展开或收起。

新型道路交通救援机械化桥架设的主要原理是桥车自行到架设地点，由底盘车提供液压动力，驱动其他部件开展工作，具体情况如下：

（1）车桥面上的前、后四个支腿由四个横向液压油缸推出车体，液压马达带动旋转到垂直位置，支腿油缸将车体支起。

（2）中桥节和前引桥剪式展开，立于空中，同时后引桥旋转到前端与地面接触则架设到位。

（3）立于空中的中桥节和前引桥继续同时旋转打开，两者旋转到与凸型障碍物外廓基本吻合或与断崖上沿接触后，闭锁全桥，架设完成；在沟渠断桥前，前后支腿与车同高，前后引桥展开，中桥节负角架设，前引桥与沟渠对岸接触平放，闭锁全桥，架设完成。

基于以上理论层面思考，实验方案分为二部分，一是桥车上部结构在台架上组成调试完成后，再与底盘车对接；二是底盘车外接动力实验完成后，再与整车液压系统对接。上述方案除车桥一体化结构外，均为我国成熟技术，能够满足新型道路交通救援机械化桥技术性能的实现。

4 新型道路交通救援机械化桥技术指标的确定原则和依据

4.1 救援桥通载能力

根据当前已列装的GQL321型山地伴随桥设计荷载：履带式荷载为22吨、轮式荷载轴压力为10吨。考虑到自然灾害时的地质条件差和海岸水际架桥，受风浪影响，增加10%储备，履带车辆最大荷载确定为24吨，正常通载载荷为22吨；轮式轴压力荷载增加对车辙桥面强度影响较大，所以仍保持为10吨。

4.2 救援桥克服障碍能力

4.2.1 克服凸起型障碍

根据八四式机械化桥单跨架设长度为10.5米，桥脚调整高度为2.2~3.8米。救援桥中桥节长度确定为8米，桥车前支腿长3米，伸缩幅度为2.5米。救援桥受通载角度的影响，确定架设高度确定为3.5米，可以克服3×6米（高×纵长）凸起型障碍。

4.2.2 克服垂直型障碍

目前我国载重车辆爬坡度一般为16~30度，为保证其在救援桥上行驶的稳定性，确定救援桥桥面通行角度为20度。救援桥上部桥面由四部分组成，即前引桥、中桥节、车桥面、后引桥，全长30米，克服垂直高度为sin20°×30米=10.4米，海岸登陆桥可以克服高10米的断崖。

4.2.3 救援桥前引桥长

前引桥与中桥节前端铰接，救援桥桥面通行角度为20度，跨越高度是3米，前引桥长度为3米/sin20°=8.8米，确定为8米。

4.2.4 救援桥后引桥长

后引桥后端与车桥面铰接，车桥面后支腿架设高度确定为2米，救援桥桥面通行角度为20度，后引桥长度为2米/sin20°=5.85米，确定为6米。

4.2.5 车桥面

车桥面是底盘车上表面，采用七九式带式舟桥桥面结构，作为车行部。根据WZ773两栖装甲加油车外型尺寸，确定登陆桥上部车桥面长为8米。车桥面前端距地面高3米，设计有驾驶室，其位置和形状采用自行门桥驾驶室结构；外面装有前支腿并与中桥节铰接。车桥面后端距地面高2米，装有后支腿，与后引桥铰接。

4.2.6 各桥节连接与功能

机械化桥架设方式有两种：一是平推式，一种是剪刀式。根据灾区增援和两栖登陆桥作战需要，采用剪刀式展开架设方式，所以各桥节间采用铰接和液压马达与减速装置控制。架设时，液压马达转动各桥节到合适的角度。车桥面前后两个液压马达具有双重作用，一是架设时转动后引桥和中桥节；二是分别或同时转动前后四个支腿完成步履行进中移动车体的任务。

4.2.7 救援桥外形尺寸

救援桥外形尺寸设计为：长×宽×高=9000×3200×3800毫米。我国现行公路运输标准规定，公路运输限高为4米，救援桥高度符合要求；山地伴随桥桥面宽为3.2米，以此确定为救援桥宽度设计标准；所有桥节长度不超过8米，加上附属装置全长不超过9米。

4.2.8 履带底盘车

底盘车借鉴8511履带式挖坑机成熟设计技术，动力装置、综合传动装置、行走系统、散热系统等主要部件可直接选用，技术成熟，使用可靠。

4.2.9 底盘车总体布置

底盘采用前置式传动装置，发动机中置；驾驶室在车首顶部，动力室位于发动机和传动装置之间的底盘车下部；车体上部即为车桥面，可作为车行部。

5 结论

新型道路交通救援机械化桥是在现有履带及轮式车辆、机械化桥等技术基础之上嫁接创新而成的，可较大提高国家道路交通救灾能力和登岛作战能力，具有非常重大的现实意义。车桥一体化结构，是对国际机械化桥梁技术的重大突破，开辟了机械化桥发展的新方向。随着国家军民融合平台的发展，越来越多的军工技术将服务于社会，服务于国计民生，为打牢抗震救灾物质基础做出贡献。