摘要：隨著我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，機(jī)械化清掃維護(hù)成為必然趨勢(shì)，目前市場上存在多種結(jié)構(gòu)形式的高速掃路車，在清掃作業(yè)效果上各有特點(diǎn)。據(jù)此，結(jié)合目前市場上的主要高速掃路車車型，對(duì)其技術(shù)路線、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)出我國高速掃路車的技術(shù)現(xiàn)狀，并對(duì)存在的問題和未來發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：高速公路；掃路車；清掃作業(yè)

中圖分類號(hào)：U273 收稿日期：2024-03-12

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408001

1前言

公路交通是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要領(lǐng)域，是國家交通網(wǎng)發(fā)展的物質(zhì)載體，截至2022年底，我國的高速公路里程已達(dá)到177萬km[1]。高速公路養(yǎng)護(hù)清掃作業(yè)是保證道路通行安全、舒適、快捷的基石。道路清掃作業(yè)主要為人工清掃和機(jī)械化清掃。人工清掃對(duì)交通影響大、安全性差；但常規(guī)掃路車的有效作業(yè)速度低，日常使用、維護(hù)費(fèi)用高，導(dǎo)致高速公路上常規(guī)掃路車機(jī)械化清掃與人工相比并無較大的優(yōu)勢(shì)[2]。

隨著我國高速公路的發(fā)展，迫切需要能滿足高速作業(yè)的清掃車輛，因此催生了多種技術(shù)路線的高速掃路車，高速清掃機(jī)械化也出現(xiàn)逐步擴(kuò)展的趨勢(shì)。目前市場上的高速掃路車主要有兩種技術(shù)路線，即純掃式和吸掃結(jié)合式。本文基于各技術(shù)路線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析當(dāng)前高速掃路車行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀。

2 純掃式高速掃路車

純掃式掃路車屬于早期第一代掃路車的技術(shù)路線，上世紀(jì)90年代由于其可維護(hù)性差、清掃粉塵類垃圾潔凈率低等缺陷，逐步被吸掃式掃路車淘汰[3]。但是純掃式掃路車有作業(yè)速度較高、可清掃大件垃圾等特點(diǎn)，因此在高速道路上依然有較大范圍的應(yīng)用。這類車型采用單發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，由底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，在提供車輛行走動(dòng)力的同時(shí)帶動(dòng)清掃作業(yè)。清掃裝置由中置四個(gè)掃盤、后置臥式滾掃、鏈板輸送機(jī)構(gòu)、垃圾箱等組成。掃盤與臥式滾掃組合作業(yè)，將垃圾清掃到傳輸帶，再由傳送帶運(yùn)送到垃圾箱內(nèi)收集。為了防止作業(yè)時(shí)揚(yáng)塵過大，純掃式掃路車設(shè)計(jì)有專門的水路系統(tǒng)，通過水路噴淋機(jī)構(gòu)進(jìn)行抑塵，采用側(cè)傾舉升垃圾箱的結(jié)構(gòu)，適合隨時(shí)側(cè)翻傾倒垃圾，目前市場上主要車型有山東東岳的SDZ5187TSLF掃路車等。

該掃路車優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品成本低、油耗低，通用性較強(qiáng)，可清掃樹枝、輪胎皮、炫光板等大件垃圾。缺點(diǎn)是清掃小顆粒、粉塵類垃圾時(shí)效果較差，滾掃結(jié)構(gòu)易纏繞，垃圾輸送帶遇大件垃圾時(shí)可能出現(xiàn)卡滯，維護(hù)相對(duì)困難。清掃效果與滾掃貼合地面程度直接相關(guān)，因此滾掃刷磨損快，需及時(shí)調(diào)整更換。

雖然其整車制造成本較低，但維護(hù)使用成本卻較高。單發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)限制了滾掃的轉(zhuǎn)速，從而限制了整車的作業(yè)速度，在20～40 km/h效果較好，隨著車速的提升，作業(yè)效果下降明顯。由于底盤發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源同時(shí)驅(qū)動(dòng)行走和清掃作業(yè)，當(dāng)清掃作業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)會(huì)影響到底盤，導(dǎo)致出現(xiàn)無法正常行車的情況，影響到整車的生命周期。此外純掃式結(jié)構(gòu)飛濺、揚(yáng)塵偏大，因此噴淋抑水量需求大，不適合小顆粒垃圾、粉塵較多和水資源缺乏的地區(qū)。側(cè)傾翻倒垃圾的結(jié)構(gòu)不能倒車接近垃圾收集點(diǎn)，不方便定點(diǎn)集中傾倒垃圾，與目前垃圾集中堆放、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)的運(yùn)營模式有一定的沖突。

綜合而言，該類型掃路車結(jié)構(gòu)屬于早期的技術(shù)路線，在城市道路領(lǐng)域已經(jīng)被淘汰，但較高的作業(yè)速度使其在高速道路清掃市場中占據(jù)了一席之地，可以滿足高速作業(yè)的初步需求。純掃式技術(shù)很難滿足60 km/h作業(yè)速度時(shí)的潔凈度要求，低速作業(yè)帶來的行車安全風(fēng)險(xiǎn)是高速清掃要解決的問題之一，雖然目前使用較廣，但是作業(yè)速度上的缺陷很難真正適應(yīng)高速清掃的需求。

3 吸掃式高速掃路車

吸掃式掃路車即真空掃路車屬于我國第三代掃路車，在21世紀(jì)初隨著城市道路清掃車市場的發(fā)展和要求催生而出。其基本原理是通過安裝在底盤上的風(fēng)機(jī)產(chǎn)吸力和空氣流，將路面垃圾吸入吸嘴，再通過風(fēng)道收集到垃圾箱內(nèi)。通過旋轉(zhuǎn)的掃盤清掃路邊緣，掃盤與真空吸嘴具有一定的重合區(qū)間，兩者配合覆蓋整個(gè)路面。吸掃式掃路車根據(jù)用水量的區(qū)別，主要分干式掃路車、濕式掃路車、洗掃掃路車[4]。其中干式掃路車在高速作業(yè)時(shí)揚(yáng)塵大，濾網(wǎng)、濾袋等粉塵過濾收集裝置風(fēng)阻大，導(dǎo)致高速清掃時(shí)吸力不足，有效作業(yè)速度在10 km/h左右。洗掃掃路車集清掃、清洗、污水回收于一體，最大程度提高了道路清潔質(zhì)量，其使用高壓水沖洗路面，液體隨空氣流動(dòng)所需吸力低于純粉塵類垃圾，因此洗掃掃路車最高作業(yè)速度高于干掃車，可達(dá)15 km/h左右，但其用水量過大，也不適合作為高速掃路車的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。濕式掃路車用水量適中、可對(duì)路面預(yù)濕來降低揚(yáng)塵和飛濺，濾網(wǎng)風(fēng)阻較小，有可能實(shí)現(xiàn)高速清掃。這使得各廠家均著眼于濕式掃路車技術(shù)方案，目前市面上的高速掃路車均由常規(guī)濕式掃路車結(jié)構(gòu)改進(jìn)升級(jí)而來。

31 雙掃單吸嘴結(jié)構(gòu)

為了達(dá)到高速清掃的作業(yè)速度與效果，大部分企業(yè)完全照搬常規(guī)濕掃技術(shù)路線，即中置兩對(duì)掃盤加后置吸嘴結(jié)構(gòu)，通過強(qiáng)化各部件的性能來實(shí)現(xiàn)60 km/h的高速清掃。為保證動(dòng)力充足，動(dòng)力源采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，底盤發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行走，副發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)清掃作業(yè)；清掃裝置采用中置四掃盤，通過加大掃盤直徑來增強(qiáng)清掃能力，將垃圾盡快匯聚到吸嘴范圍內(nèi)；吸拾的負(fù)壓來自于高效離心風(fēng)機(jī)，垃圾被吸進(jìn)垃圾箱后通過濾網(wǎng)過濾沉降[4]。

吸嘴后置安裝在車輛尾部，吸嘴主要有兩類結(jié)構(gòu)。第一類為單吸帶滾掃式吸嘴，該結(jié)構(gòu)在垂直于車輛主軸方向有一排吸管，吸嘴內(nèi)置臥式滾掃，滾掃轉(zhuǎn)動(dòng)將垃圾揚(yáng)起的同時(shí)進(jìn)行負(fù)壓吸拾。市場上主要產(chǎn)品有徐工集團(tuán)的XGH5180TSLZ6、中聯(lián)重科環(huán)境的ZBH5185TSLDFE6、筑馬機(jī)械的ZZM5182TSL掃路車等。第二類為雙吸帶滾掃式吸嘴，有兩排吸管并且吸嘴內(nèi)置滾掃，每次作業(yè)滾掃清掃配合負(fù)壓吸拾兩次。市場上主要產(chǎn)品有瑞天得力的RTS5180TXS、美通的LMZ5182TSL掃路車等。

雖然此技術(shù)路線通過加大風(fēng)機(jī)風(fēng)量、簡化排風(fēng)道、加裝滾掃等方式最大程度地提高作業(yè)效果，但是其整體結(jié)構(gòu)與常規(guī)濕式掃路車完全一致。雙發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)能耗高，達(dá)不到高速清掃速度。四掃盤結(jié)構(gòu)的飛濺、揚(yáng)塵過大，需要大量用水進(jìn)行抑塵，使得水箱偏大、垃圾箱較小，持續(xù)作業(yè)里程受限制；吸嘴中的滾掃裝置雖然提高了清掃能力，但是高速公路作業(yè)速度快、里程長，滾掃磨損速度快，因此需要經(jīng)常調(diào)整并更換滾掃，提高了使用成本和維護(hù)難度。

同時(shí)內(nèi)置滾掃增加了吸嘴內(nèi)部的橫截面積，導(dǎo)致風(fēng)速、負(fù)壓下降，吸拾取能力下降。雖然清掃時(shí)路面垃圾達(dá)到了懸浮啟動(dòng)速度，但是每次作業(yè)滾掃清掃配合負(fù)壓只吸拾一次，清掃效果較差；雙吸帶滾掃式吸嘴，雖然每次作業(yè)滾掃清掃配合負(fù)壓吸拾兩次，但是由于吸管過多，單個(gè)離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不足，無法同時(shí)滿足每個(gè)吸管的風(fēng)速與風(fēng)壓，因此清掃效果較差。

在作業(yè)效果上表現(xiàn)為車速在低于20 km/h時(shí)，其作業(yè)能力較常規(guī)掃路車有很大的提升，但隨著作業(yè)速度的提升，清掃能力下降嚴(yán)重。以ZBH5185TSLDFE6機(jī)場掃路車為例，在20 km/h作業(yè)速度、路面垃圾以砂石為主的前提下，達(dá)到95%以上潔凈率時(shí)最大地面垃圾量為每平方米3 500 g。但隨著速度的提升，清掃效果急速下降，車速40 km/h時(shí)最大地面垃圾量降至每平方米200 g，60 km/h時(shí)已無法達(dá)到潔凈率要求。

該技術(shù)路線未能達(dá)到高速清掃的主要原因是未脫離常規(guī)掃路車結(jié)構(gòu)的窠臼，試圖堆積各部件的能力來實(shí)現(xiàn)高速清掃。但是車速過快時(shí)，在吸力作用下路面垃圾震動(dòng)、啟動(dòng)、懸浮、移動(dòng)[5]整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程時(shí)間長于吸嘴經(jīng)過垃圾的時(shí)間，因此車速高時(shí)清掃效果較差。該技術(shù)路線最大程度挖掘了掃路車的低速清掃能力，最終實(shí)現(xiàn)了一種中低速、重載、高性能的濕式掃路車。雖然其作為高速掃路車清掃效果不合格，作為低速掃路車使用成本過高，但是適合于速度要求在40 km/h以下的城市環(huán)線、機(jī)場等中速作業(yè)的場合。

32 單掃多吸嘴結(jié)構(gòu)

鑒于常規(guī)掃路車技術(shù)路線在高速清掃作業(yè)時(shí)的不足，某公司另辟蹊徑，首創(chuàng)雙風(fēng)機(jī)、三吸嘴、三箱連體、三重吸拾的真空吸拾系統(tǒng)，配合一對(duì)掃盤清掃、氣力吹風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)制造了ZBH5189TSLDFE6高速掃路車。該車由副發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)高效離心風(fēng)機(jī)來形成負(fù)壓，通過掃盤對(duì)垃圾清掃匯聚，三個(gè)串行的組合吸嘴對(duì)垃圾進(jìn)行分層剝離，相當(dāng)于兩臺(tái)掃路車同時(shí)作業(yè)，最終達(dá)到一次作業(yè)、三次吸拾的效果。同時(shí)，該車型采用高壓水霧抑塵、多層吸能防飛濺、高壓水刀、鋼塑混刷等創(chuàng)新技術(shù)，解決了高速清掃揚(yáng)塵大、慣性飛石傷車傷人等核心問題，有效地保證了行車作業(yè)的安全。雙風(fēng)機(jī)保證了真空吸拾系統(tǒng)的風(fēng)量，三組合吸嘴保證了足夠的吸拾時(shí)間，三箱連體保證了足夠的吸拾負(fù)壓，最終取得了較好的清掃效果。以達(dá)到95%潔凈率的清掃效果為標(biāo)準(zhǔn)，5 km/h作業(yè)速度時(shí)該車型最大清掃垃圾量為每平方米7 000 g，60 km/h時(shí)最大清掃垃圾量為每平方米200 g，在同樣車速前提下，該車型是目前市場上清掃能力最強(qiáng)、清掃效果最好的濕式掃路車。

該技術(shù)路線與普通掃路車有較大的差異，在操控上也有很大的區(qū)別，對(duì)操作人員專業(yè)性要求更高。它比常規(guī)掃路車多一套真空吸拾及液壓控制系統(tǒng)，清掃效果更好的同時(shí)制造成本和能耗也更高，但由于耗材種類少、作業(yè)速度快、可靠性好，因此使用維護(hù)成本較低。它也有吸掃式掃路車共有的缺陷，當(dāng)垃圾的當(dāng)量直徑大于吸管直徑時(shí)，容易出現(xiàn)堵管的現(xiàn)象，因此在清掃作業(yè)前必須有大件垃圾拾撿流程。

4 存在問題與展望

a.統(tǒng)一車輛的技術(shù)路線。目前市場上高速掃路車產(chǎn)品種類繁多、結(jié)構(gòu)各異、互有優(yōu)劣，未形成統(tǒng)一的技術(shù)路線。研發(fā)方向的偏差加大了產(chǎn)品性能提升、技術(shù)迭代的難度，客戶對(duì)于高速掃的認(rèn)識(shí)也比較模糊，阻礙了產(chǎn)品的使用和推廣。與之對(duì)應(yīng)的常規(guī)掃路車在經(jīng)歷20多年的發(fā)展后，已形成了吸掃式技術(shù)路線為主的市場狀態(tài)。而高速掃路車還處于初步階段，但隨著市場的競爭，最終會(huì)尋求到技術(shù)路線的最優(yōu)解，形成統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)。

b.明確高速掃路車標(biāo)準(zhǔn)。目前雖然各公司推出了多種類型的高速掃路車，但是還沒有形成明確的行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致對(duì)車輛各參數(shù)的描述不清晰。標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一又導(dǎo)致各產(chǎn)品對(duì)于清掃速度、清掃效果的說明非常含糊，市場上產(chǎn)品對(duì)作業(yè)速度、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、最大垃圾清掃量、潔凈率等直接體現(xiàn)高速掃路車性能的參數(shù)虛標(biāo)嚴(yán)重，客戶很難從參數(shù)上區(qū)分產(chǎn)品性能的優(yōu)劣，導(dǎo)致市場現(xiàn)狀較為混亂。這需要企業(yè)與客戶共同努力形成一個(gè)信息真實(shí)、競爭公平、秩序良好的市場環(huán)境。

c.完善配套技術(shù)與部件。高速公路上垃圾類型復(fù)雜多樣、高速清掃里程長、操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此高速掃路車不僅需要高速清掃能力，還需要配套設(shè)備部件來保證作業(yè)的順利進(jìn)行，如大件垃圾拾撿裝置、掃盤路沿自跟隨、輔助駕駛功能等。目前產(chǎn)品的技術(shù)不完善，導(dǎo)致掃路車無法完全替代人工，機(jī)械化清掃存在較大的阻礙。這需要研發(fā)人員具體問題具體分析，進(jìn)一步深度挖掘技術(shù)、改進(jìn)產(chǎn)品，滿足各種實(shí)際需求。

d.車輛新能源化趨勢(shì)。高速掃路車噸位大、作業(yè)里程遠(yuǎn)、能耗高，電池的容量、充電裝置的配備、充電的時(shí)長、溫度的影響都限制了新能源技術(shù)的實(shí)施。因此高速掃路車目前以燃油車為主，雖有新能源產(chǎn)品推出，但在清掃效果與續(xù)航能力方面遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用的需求。但新能源汽車是全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、綠色發(fā)展的主要方向，也是我國汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，相信隨著電池技術(shù)的發(fā)展、車輛結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新能源化的問題會(huì)迎刃而解。

e.配套設(shè)施的建設(shè)與健全。目前市面上的高速掃路車均通過高壓或低壓水路噴淋抑塵，而高速公路中途大部分并沒有適合的加水設(shè)施，限制了掃路車的使用范圍。同時(shí)高速公路目前均以集中傾倒、定時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾的方式為主，高速公路上的集中垃圾傾倒點(diǎn)建設(shè)有欠缺，導(dǎo)致掃路車無作業(yè)的空行程過長，很大程度降低了車輛使用效率。因此，機(jī)械設(shè)備的采用與配套設(shè)施的建設(shè)對(duì)于清掃機(jī)械化同樣重要。

5 結(jié)語

目前市場上的高速掃路車雖然存在各種缺陷，無法完全替代人工，但機(jī)械化作業(yè)安全、高效、社會(huì)效益顯著，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。隨著《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》的深入落實(shí)，各相關(guān)企業(yè)均在積極布局高速掃路車，突破技術(shù)瓶頸，發(fā)展和改進(jìn)各項(xiàng)功能。相信在不久的將來，更為完善、高性能的高速掃路車會(huì)成為維護(hù)安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)、包容、韌性可持續(xù)交通體系的重要工具。

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作者簡介：

易偉，男，1981年生，工程師，研究方向?yàn)楦咚賿呗奋囋O(shè)計(jì)制造。