纯电动自装卸垃圾车自动化与智能化

贺瑞瑞　张书堂　刘晓熙　杨浩宇　粱文甫　周春伟

摘要：本文主要介绍纯电动自装卸式垃圾车自动化与智能化。纯电动自装卸式垃圾车有挂筒提升机构、推铲压缩装置和后门开启机构三个专用部分组成。其中推铲机构既能实现垃圾压缩也可以实现卸料功能。该车实现零污染、自动化程度高，推铲、后门及挂筒机构均安装有检测装置，既能防止误操作，又能在驾驶室液晶显示屏直观看到垃圾填装量。并且利用现代物联网和云计算实现数字环卫。

关键词：纯电动；自装卸；自动化；智能化

1纯电动自装卸式垃圾车发展概况

1.1纯电动自装卸式垃圾车研究背景

在能源供应和环境保护的压力下，发展新能源汽车已被列入国家战略。2014年《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出，以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，把公共服务领域用车作为新能源汽车推广应用的突破口。环卫系统作为公共服务领域的一部分，各新能源汽车示范推广城市政府也将购买使用电动环卫车作为新能源汽车推广应用工作计划的一部分。

从环卫领域推广应用的情况看，纯电动环卫车成为电动环卫车中政府部门推广使用的主要对象。纯电动环卫车具有技术相对成熟、充电方便、零排放、噪声小等优点，可大幅降低大气污染物含量，减少作业时的扰民问题。纯电动自装卸式垃圾车主要用于城市小区和街道标准桶装垃圾收集，运输距离较短而且固定，压缩装置可以增加装载量，后门具有密封作用减少运输中二次污染。

1.2纯电动自装卸式垃圾车发展趋势

截止到2015年底，工信部针对新能源汽车产业共发布了76批《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》公告，据统计，共有67个品牌、294款车型进入工信部车型目录，其中纯电动自装卸式垃圾车占六成。另一方面，因为政策的推进，以及政府采购的需要，纯电动环卫车市场一直是一个亮点，特别是垃圾收集转运车与路面保洁作业车所占比重很大。看车型公告，可以探测到许多信息，这个市场需要什么类型的车，企业生产什么类型的车型，以及政府需要采购怎么样的车，一目了然。过去，由于新能源汽车受到电池续航里程和充电设施影响，政府采购上多偏向于传统车。随着国家与地方各项政策出台，以及续航里程的提升与充电设施的逐步完善，特别是车型款式越来越多，地方政府也开始把采购重点转移到纯电动环卫车上。纯电动环卫车也将要沿着轻量化、自动化和智能化方向发展。

2纯电动自装卸式垃圾车整体设计[1][2][3]

2.1纯电动自装卸式垃圾车整车

（1）整车液压系统包括挂筒提升油缸，推铲油缸和后门开启油缸，液压泵、油箱和阀集成小的液壓泵站，液压泵由电压380VAC电机带动，而交流电机电压通过电池包输出电压经过逆变器转换为380V AC。供交流电机使用。

（2）挂筒提升机构通过液压带动机械翻转结构实现，将标准桶装垃圾倒进箱体。

（3）当箱体垃圾较多时，推铲油缸推动推铲往后运动，当压缩垃圾到一定压缩比后，推铲油缸自动返回原来位置可以继续倾倒垃圾；箱体装满后将垃圾运输到指定位置，后门开启，推铲油缸伸长全部行程，将垃圾推出车厢，然后自动返回。

（4）后门开启机构左右对称，液压缸推动开启机构，围绕支撑块旋转将后门旋转至箱体顶部。旋转角度与水平夹角小于90°。压缩垃圾过程中后门紧闭，倾倒垃圾时开启。

（5）后门总成既要有足够强度，压缩垃圾时不至于导致变形，又要起到密封作用，防止污水流出造成二次污染。

（6）整车动力由底盘锂离子电池包540V140AH提供，驱动电机采用永磁同步型，额定功率60kW。

3纯电动自装卸式垃圾车自动化

目前汽车自动化主要是依靠各类电器元件和液压元件结合实现。纯电动自装卸式垃圾车也不例外。该车型自动化主要体现在压缩功能自动化和卸料功能自动化和挂筒提升自动化。而自动化主要通过电液一体化设计实现。

3.1电气原理图（如图2所示）

3.2液压原理图（如图3所示）

3.3推铲循环自动化

推铲循环自动化主要体现在可通过一个按键操作，即可完成推铲机构推出和收回整个复杂的循环。不仅如此，控制器还可以自主判断是压缩功能还是卸料功能。因为后门开启机构附近装有传感器，能够准确将后门处于开启或者闭合状态反馈给控制器和显示器。当检测到后门开启时卸料功能执行，后门关闭时压缩功能执行。此外，推铲机构上还安装有测量位置的传感器，在执行压缩或卸料时，其在箱体中的位置可以直观呈现在显示器上。

3.3.1压缩功能自动化

压缩功能主要是将箱体内现有的垃圾通过推铲后门之间的挤压进行压缩，以保留更多更大的可使用箱体容积。

推铲油缸液压系统的溢流压力可以通过压力继电器调节，当将垃圾压缩到一定压缩比时，压力继电器控制液压阀溢流，避免因推铲油缸压力过大导致后门变形。此时，控制器会控制推铲机构保持该位置三秒，减少垃圾压缩后的反弹量，之后会自动进入下一个动作即推铲油缸收回到原位，这是一个小的循环动作，有效的避免了因忘记回位推铲而将垃圾倾倒至推铲前面，致使垃圾无法清理。压缩循环功能既可以用驾驶室外的操纵盒实现，也可以在驾驶室内通过翘板开关实现。当垃圾在一个地方装满后需要到另外地方收集，操纵人员可以在行驶过程中实现压缩，节约工作时间提高劳动效率。

3.3.2卸料功能自动化

后门开启机构附近装有传感器，后门处于开启或者闭合状态均可以准确反馈给驾驶人员。当检测到后门开启时卸料功能才能执行，当推铲机构卸料完全伸出后，并不是向直接收回至初始位置，而是先收回一小段距离，再完全伸出，之后再收回至初始位置。即卸料功能中包含连续两次卸料，尽可能的减少垃圾残留。循环功能桶压缩功能一样既可以用驾驶室外的操纵盒实现，也可以在驾驶室内通过翘板开关实现。推铲油缸全行程伸出完成后可自动回位至推铲初始位置。

3.3.3挂筒操作自动化

挂筒提升机构上升或下降到旋转位置时速度过快，为防止这种过快的速度导致摔桶现象，在此位置加装传感器，当过快时控制器可控制液压阀流量来减慢。另外，为了防止推铲机构推出时，操作挂桶倾倒垃圾，致使垃圾装入推铲机构后面，卸料时无法卸除。控制器可通过传感器检测推铲机构位置，当推铲机构未回到初始位置时，操作挂桶为无效操作，驾驶室外的操纵盒及驾驶室内的显示器均会做出相应的警示。

3.4自装卸式垃圾车智能化

3.4.1垃圾填装量检测及显示

普通的纯电动环卫车仪表显示SOC、瞬间电流、转速等基本行车信息，而我公司自装卸式垃圾车在普通仪表基础上增加了一个液晶显示屏，形象的显示箱体内垃圾填装量，推铲移动位置、后门开启或关闭状态，帮既能助操作人员准确无误的操作，又能实时了解垃圾箱填装能力，及时调整收集垃圾车行车路线。

3.4.2数字智能化

“数字环卫”解决方案立足于当前先进的物联网、云计算的技术，实现环卫业务与智慧技术的完美融合，高效解决环卫业务存在管理难的种种问题。纯电动自装卸式垃圾车安装有GPS定位系统和GIS地理信息技术，车辆运行轨迹，及作业路况和是否故障均能够与环卫监控中心实时连接。既可以促进管理提升，规范化作业，提高服务效率，管理精细化，又能树立现代化形象，保洁及时，清运规范，创建美好环境。

4结束语

该纯电动自装卸式垃圾车采用接近开关加PLC编程控制系统，各液压元件稳定可靠能够有效地实现整个垃圾装卸过程的自动化控制。装载质量大，达到7立方米。纯电驱动结构实现零污染，使用成本低，效率高，集智能化与数字化为一体，取代燃油车辆是必然趋势。