文 肖军
汽车在道路上行驶时,故障和事故是不可避免的,特别是在高等级公路上,这种现象时常发生。随着高等级公路里程和汽车保有量的增多,道路清障车也得到了发展。
道路清障车又称托车,是指装有道路抢险作业装备的专用汽车。它具有起吊、拽拉和托举牵引等多项功能,适用于各种公路、城市道路的清障作业。
道路清障车种类繁多,结构形式也多种多样。道路清障车基本上都是采用载货汽车的二类底盘改装而成,按其结构型式一般分为可分为拖运、装运、吊运、救援(单臂式和双臂式)式清障车。有托吊分离型、托吊联体型、平板型、普通型4大系列。其中托吊分离型包含吊臂旋转和不旋转2种型式。
按使用特点可分为运载类、起吊牵引类。运载类是将损坏的车辆牵引到运载平台上运走;起吊牵引类是用车上安装的起吊牵引装置把损坏汽车的一端托起(或吊起)离开地面,另一端仍然着地,然后由起吊牵引式清障车拖离现场。这类道路清障车在国内使用较多。
按吨位来分类可分为3类:8 t以下为轻型车:主要有 2 t、3 t、5 t、6 t等型号;8~20 t为中型车,主要有8 t、12 t、15 t、20 t等型号;20 t以上为重型车,主要有25 t、30 t、38 t、48 t、50 t、60 t、80 t等型号。
道路清障车按作业能力可分为:轻型、中重型及超重型。轻型清障车的作业对象是轻型载货汽车,微型客车及轿车等;中重型清障车的作业对象是中重型载货汽车,大中型客车等;超重型清障车作业对象是重型载货汽车及超重型半挂汽车系列等。
道路清障车主要用于道路故障车辆、城市违章车辆的托运以及道路抢险救援。其任务就是将故障车或事故车及时地拖离现场,确保道路的畅通无阻。因此,道路清障车又称道路抢险车。目前,我国道路清障车主要以庆铃、东风、江淮、上依红、中国重汽、陕汽、福田的底盘为主。
道路清障车由底盘、起重装置、液压系统、托举牵引装置、电控系统、车体与工具箱等组成。其上装为全液压操纵,其动力由底盘发动机提供,取力器从变速器窗口取力,发动机的输出动力通过传动轴到达双联齿轮泵。双联泵输出高压油,流经多路换向阀及各类液压阀,然后到达各执行元件。各个部件的动作均由换向阀手柄控制,操纵手柄设置在左右工具箱两侧的后部,每一侧的操纵手柄均可实现全功能操作。操纵手柄旁边的标志牌上清楚地标明了控制手柄的用途和动作方向。
副车架能够将各部件的集中载荷均匀地分布到底盘车架上,改善底盘受力状况,是各个上装部件的安装基础,在起吊作业时,将载荷直接传给支腿。
托臂是清障车参与救援工作的主要部件,对故障车辆的托举牵引工作都是通过托臂来实现的。借助于各液压油缸的伸缩动作,托臂能够实现折叠、举升、倾斜及伸缩等运动从而完成各项清障救援任务。
支腿在起吊和绞拉事故车辆时用于支撑地面,以提高整车的稳定性,防止清障车轮胎过载。支腿的支脚有齿支脚和平支脚,以适应不同的地面状况。
车身工具箱分为2部分。其中车身中前部的工具箱用于存放清障车的各种作业附件及其备件。在车身后部两侧的工具箱用于安装液压操纵手柄。
吊臂总成是起吊事故车辆的部件,安装在副车架上,能够完成举升和伸缩等动作。吊臂配合绞盘可完成对事故车辆的起吊、绞拉、翻身等作业。
警灯架是安装警灯的部件,它将警灯举过驾驶室顶部,对前后车辆和行人起警示作用。
作业附件是完成各种清障救援作业的工具,它能以不同形式处理各种不同的车辆。
20%
QC/T 645—2005《清障车》规定,“在最大托牵状态下时,后轴轴荷不得超过其允许载荷的20%”。
道路清障车的托牵作业方式如下。
牵引杆拖运:车辆在行驶过程中,发动机、传动系等发生故障不能自行,而车轮、制动、转向等功能正常,可使用牵引杆把故障车和清障车连接起来,拖离现场。
托载拖运:当事故或故障车比较严重时,可将有关附件装在清障车的伸缩臂上,托起车辆的前部或后部,使其前轮或后轮离开地面,但至少有2个轮仍然着地,由清障车托载拖运故障车。对于大型客货车辆,可以托载前钢板弹簧或后钢板弹簧,也可以托载前纵梁或后纵梁,对于小轿车,可以托载前轮或后轮。
绞盘牵引:主要用于远距离事故车的救助。例如,事故车调入路边坡下时,可采用绞盘牵引的办法将其拖上路面。
顶推:在清障车前设有顶推装置,用于特殊情况下道路的疏通。把事故车推到路边或便于救助的位置。推栏前面装有橡胶条,以保护被推的车辆。
人们常用3 t、5 t、8 t、20 t来形容道路清障车,实际上是指该种清障车底盘的承载能力,吨位越大,清障车的作业能力也相应越大。清障车在将被托(拖)车辆清离现场时,一般采用托牵和拖牵2种方法。托牵就是利用清障车的托臂将被托车托起而牵引行驶。拖牵即人们常说的硬拖,就是利用清障车将被拖车硬连接牵引行驶。
道路清障车的最大托举质量是衡量清障车作业技术性能的重要参数之一。QC/T 645—2005《清障车》规定,“最大托举质量:托臂有效长度为最小值时清障车的额定托举质量”,而“在最大托牵状态下时,后轴轴荷不得超过其允许载荷的20%”。这是按后轴条件来计算清障车的最大托举质量,可合理地进行总体布置,也可在清障车底盘前端增加配重来提高其最大托举质量。
清障车的托牵能力要符合以下条件:
(1)托臂托举重量≤该清障车的额定托举质量,且随着托臂伸长,其托举重量逐步减少。
(2)额定托牵质量≤最大总质量。即被托牵的车辆总质量≤清障车的最大总质量。
比如5140TQZ清障车,在托牵时,被托牵车辆总质量首先≤14 t,且还要看托臂托举点的质量是否在额定托举质量范围内。
清障车的拖牵能力与清障车的最大总质量及发动机功率有关。GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》规定,机动车的比功率≥4.8 kW/t,清障车拖牵能力要符合此规定。比如,一辆5140TQZ清障车,其最大总质量g=14 000 kg, 发动机功率为132 kW,那么清障车的拖牵质量g'要符合:g+g'≤132/4.8×1000,即g'≤13 500 kg。从以上结果看出,由于底盘设计时考虑到承载与发动机的匹配性,改装后的清障车拖牵与托牵能力基本一样。为了安全,应按此规定使用。
道路清障车的回转机构一般是采用齿条齿轮结构形式,齿条两端各装有一个液压缸,由缸内的加长活塞推动齿条,进而驱动齿轮带动回转台及起重装置回转。齿条承孔内装有一个浮动滑套,以保证齿条齿轮的正常咬合。齿条是用45#钢加工成的圆柱形,在其一侧铣出齿形。浮动滑套是用HT200加工而成的。当齿条与滑套之间磨损间隙过大而影响齿轮齿条的正常啮合时,可以更换浮动滑套,也可稍微磨削齿条外柱面再配作浮动滑套。
齿轮泵经滤油器从油箱中吸入液压油,并将压力油送入多路阀。液压油经多路阀回油箱,齿轮泵处于空负荷运转。当操纵多路阀,可使压力油经平衡阀中的单向阀驱动卷筒液压马达,实现起吊作业;若使压力油经卷筒液压马达,在经过平衡阀回多路阀,可实现下放作业,由平衡阀限制其下落速度。
当操纵多路阀时,可使伸缩液压缸或变幅液压缸,推动伸缩式起重臂变幅。操纵多路阀可使回转液压缸驱动回转台旋转,扩大了起重臂的作业范围。同样,操纵多路阀可使支腿垂直液压缸完成支撑清障车的工作,以提高车辆起吊工作时的稳定性,液压锁更可靠地把回转台和支腿锁定在某一位置上。
由于清障车增设一套与随车起重运输车相似的起重装置及其他工作装置,因此增加了吊装和装运功能。当车辆损坏至无法托运时,可将支架铰接处的锁销拔出,支架即可向后平放,按事故车的轮距和轮胎直径,用2根支撑管插入支架合适的孔中,托住后轮,即可完成事故车的装运。事故车的吊装可由该清障车自带的起重装置来完成。这种清障车可以将事故车迅速吊运至路边,疏通道路,然后再逐个地拖运或装运至维修点。该型道路清障车具有结构紧凑、机动灵活、功能齐全等特点,适用于道路清障抢险等多项作业。
目前,我国生产清障车的主要厂家有山东泰安交通车辆厂、北京起重机器厂、沈阳北方交通工程公司、沈阳交通机械厂、江苏江扬特种车辆厂、广东粤海汽车有限公司、长沙中标实业有限公司等。他们生产的清障车产品种类较多,按功能特点大致可分为“拖吊”、“旋转”、“平板”、“升降平台”等系列。“拖吊”式和“旋转”式清障车适用于侧翻、滚落到沟里或路外的大型车辆清理,但是由于这类清障车操作不便,受路面环境及作业环境限制大,对一般城市道路不太适合。“平板”式和“升降平台”式清障车适用于对普通公路、高速公路等路面交通事故及违章车辆的清理,且受路面及作业环境的限制小,操作灵活简便。
湖北程力专用车的这款平板道路清障车采用东风多利卡底盘。新款多利卡平板清障车,对其主体板液压部分进行了改进,平板,后托架承载力更强劲,侧栏还加装了提示警灯;液压手柄更美观,易操作。在专用底盘基础上配装托举、拖曳、起重等装置,可对车辆进行清障托牵、背载运输等作业。所有钢制构件均进行酸洗、磷化和阴极电泳漆处理,使构件长期不锈蚀,从而大大延长了机构的使用寿命。
上装在进入总装前,都经过台架试验,试验合格后才投入部装。金属结构件的板材下料采用仿形割、数控线切割机、剪板机。所有定型产品的机加工、焊接、装配均在工装、夹具上完成,从而保证了质量及互换性。
该车型对液压系统可靠性影响最大的是液压钢管。其全部经过以下的特殊工序处理:内表面喷丸-酸洗,冲洗-钝化-封口-电泳,油管装配前还需经过内表面清洗-吹干-过油防锈等工序,有效的保证了整个液压系统的稳定性。
此外,该车的托臂、吊臂全部采用高强度钢板,通过折弯成型。CO2自动保护焊接,只允许2条焊缝,具有焊缝少,变形小、精度、强度高等特点,并经过超声波焊缝检测。焊接全部采用CO2保护焊和氩弧焊,焊缝长度>300 mm,采用自动缝接,既保证了焊缝强度不低于母材强度,又使焊缝表面圆滑美观。
山东泰安交通车辆厂ST5100TQZ型道路清障车,在汽车二类底盘的基础上加装了吊臂总成、推栏、液压绞盘、多路换向阀而成。吊臂总成装在副车架上,吊臂的前部装有液压绞盘,下部装有变幅液压缸,吊臂后端通过铰链连接折叠臂,折叠臂内装有伸缩臂,伸缩臂可直接或通过加长臂与横担相连接,折叠臂的折叠与伸缩臂的伸缩动作分别由各自的液压缸完成。为了适应不同损坏车辆的抢险作业,还设有不同的附件。
清障车上所有的执行机构的动作均由液压执行元件通过控制阀来控制。液压系统液压泵由装在汽车变速器上的动力输出装置驱动,并向多路换向阀供油。阀上联着A、B口径相应的控制阀,分别与各液压执行元件相接。多路换向阀的进油口设有安全阀以限制系统的最高工作压力,回油口接回油箱。同时,通过多路换向阀的过桥阀体将压力油接至液压绞盘,液压绞盘是由方向控制阀和起动换向阀控制的。当操纵多路换向阀和气动换向阀的手柄时,即可使执行机构完成支腿的收/放、锁止;吊臂的举起、平稳下落以及锁止。
该款清障车的副梁是用锰钢板轧制成“匚”形后焊接而成,吊臂、折叠臂也是用锰钢板焊成矩形截面。其他结构件大都是普通钢板。吊臂支承座是将吊臂较长时间地支承在某一工作位置的机构,以防变幅液压缸及控制阀因液体泄露而下落。吊臂支承座的支承板与变幅液压缸的控制阀连接,只有当该支承板打开时,吊臂力才能放下,以防误操作,损坏吊臂支承座。
此外,该车还增设了起重装置、回转机构和牵引装置。在副车架上装有回转机构,回转台上方与基本臂铰接。基本臂内装有伸缩臂,由臂内的液压缸控制伸缩臂的伸缩。回转台的中部设有液压绞盘,其钢丝绳通过导向轮与吊具相连。起重臂的仰俯是由臂下的变幅液压缸来控制的,该车的尾部设有牵引架、支架。
广东粤海的清障车涵盖载质量2~60 t多款产品,并批量出口美国、加拿大、日本、古巴、尼日利亚、越南等20多个国家。拥有全国首个功能齐全、设备完整的清障车检验试验场,确保产品设计参数同实际使用功能的一致性。粤海清障车还实行专业化、模块化生产,各个总成精密制造,互换性强,可以像生产卡车一样由组件装配生产清障车。此外,还可以根据用户需要进行清障车个性化组合,用户根据实际需要选择上装。此外,粤海还在全国各地建立了完善的售前、售中、售后服务网络。其主要配置及技术参数见表1。
表1 粤海牌全落地平板清障车
自从进入21世纪以来,中国逐步成为世界上公路和城市建设、特别是高速公路建设发展最快的国家。汽车保有量的增加,使中国逐渐成为世界上道路清障救援任务最艰巨的国家。随着我国公路和城市建设事业的发展,我国道路清障救援装备经历了从无到有,由小到大的发展历程,如今已经初步形成了比较完备的生产体系,国产救援设备已在较大程度上替代进口产品,并开始出口海外,未来道路清障车发展将大有可为。
清障车是繁华市区现代交通管理的重要装备,也是高速公路交通管理必不可少的装备。近几年我国公路交通事业发展主要源于以下几方面:
一是投资大。国家每年投资两叁千亿元用于公路建设,使其已成为拉动经济增长的先导行业。
二是公路多。截至2012年底,我国公路总里程已达423.75万km,其中高速公路总里程9.62万km,居世界第2位,仅次于美国。各省市高速公路争相突破1 000 km,公路的快速发展为清障车提供了良好的发展空间。
三是汽车多。我国汽车保有量近年来增长迅猛,给道路交易通带来了很大压力,交通事故频发,许多城市交通拥挤不堪。2013年汽车产销总量均超过2 000万辆。
如此庞大的公路网络,加之超载、违章、事故频发,保障公路交通高效、有序、畅通、安全的重要装备——道路清障车也要同步快速发展。
今后我国公路交通仍将保持高速发展势头,道路清障车的需求量绝不只是单纯的数量增长,而是在质量和技术上的不断提高。据了解,近几年各城市道路清障车的采购量逐年增长。沿海地区城市与当地部队(靠近台湾地区)采购了大量的大吨位清障车。除了新修道路需要配备清障车以外,还有大量老旧清障车等待更新。
上海于2000年9月建立“清障施救协作网”,逐步推进清障救援社会化、规范化、专业化和市场化。为此,上海的交巡警支队全部退出了清障施救网络,将全部清障车辆拍卖给社会施救单位,车牌号换成了地方号,交巡警变为管理者。
广州交通集团交通拯救公司的成立,也掀开了广东道路救援工作社会化的序幕。道路清障工作社会化、市场化之后,受委托的清障施救公司在交警部门的指导下,按照城市发展规划要求,完善设施网络,会考虑增加新的设备。同时,也会通过招标方式选择技术含量高、质量好、价格低、服务到位的产品和企业。
同等规格的清障车国外产品是国内价格的4倍。因此,国产清障车在价格上的绝对优势。高速公路公司是道路清障车的消费大户。一条高速公路开通后,为了保障公路的畅通,高速公路公司一般会投入几百万甚至几千万元来采购清障车。而清障车种类繁多,大小也不一,合理选购配置清障车关键。
普通的清障车由于功能单一,订购量越来越小,正在逐渐被边沿化。
平板型清障车都是轻型车,只有2种吨位,分别是3 t和5 t车型。其最明显的特点是能够1拖2,即一次能清理2辆故障车,对于轻型故障车多的时候特别适用。但其缺点也同样明显:没有吊举能力,对于滑出路面的故障车,只有借助其它清障车或吊车来支援。而且平板的绞盘收放绳速度较慢,将故障车拖上平板所花费的时间较长。平板车的托臂受结构的限制,当放平的时候不能完全放低到地面,只能放低至一个负角度进行托臂伸缩来托起故障车。这样对于一些底盘较低的故障车,如跑车,在清障时容易碰伤故障车的保险杠,造成二次伤害。
托吊分离型和托吊联体型清障车的特点就是既能拖又能吊,而且托起车辆的速度较快,托臂放平的时候能完全放低到地面,不会碰伤故障车的保险杠,不存在造成故障车二次伤害的危险。托吊分离型清障车一般只有重型车才有吊臂旋转,中轻型都是吊臂不旋转的。
高速公路上各式各样的车辆在行驶,因此,采购清障车时也需要采购各种不同类型、不同级别的清障车。从吨位上考虑,应当配齐轻型、中型、重型清障车。目前国内清障车主要以中型为主,市场常见的车型在6 t左右,普遍采用五十铃底盘。而国内市场对大吨位的清障车(主要是48 t和60 t)需求量还比较小,原因是这些车型采购成本和维护成本高。
平板式和升降平台式清障车,适用于对普通公路、高速公路等路面交通事故及违章车辆的清理,受路面及作业环境的限制小,操作灵活简便,是国内市场上最主要的供应车型。
进入21世纪,国外道路清障车逐渐向系列化、精细化、多功能化、人性化、智能化、重型化的方向转变,同时也形成了全球化的竞争格局。经过多年的发展,国内道路清障车与国际先进水平还有不少差距,但也取得了辉煌的成就:道路清障车系列化态势形成,人性化程度大幅度提升,多功能化延展迅速,智能化水平得以提高,成功占据中国市场,正逐步打开国外市场。
2013年我国清障车产量达到1万1 025辆。虽然我国清障车有了一定的发展,但功能齐全、外型美观的清障车还较少,特别是适用于各级公路及城市道路的事故车辆及违章停放车辆的清障车。据预测,“十二五”期间总需求量继续稳步增长,年均增长率约15%。
当2013年卡车市场暴增之际,清障车尤其是高端清障车市场发展前景还是被广泛看好。虽然有不少车企都意在高端,但其成长之路却不一定顺利。还有很多企业,受困于品牌基础薄弱及残酷的竞争环境,市场表现难尽人意,想要发展还得从长计议。
对于国内外合资合作,无论是国内车企主动寻求国外技术、品牌支持,还是国外品牌借用国内企业的销售、服务渠道,同样面临不少问题。目前国内清障车市场虽仍以中低端产品为主,赢利模式也多为薄利多销;但随着汽车、物流、环保等产业的升级,只有更为切合受众需求的产品才能得到进一步发展。我国未来的清障车必然会从降低单位运输成本角度入手,大功率、高效率产品的发展和普及势在必行。故而,虽高端之路漫漫,但在市场驱动下,这场“战役”也已悄然打响。