具有干湿快速转换功能的干扫车设计

吴 威，唐志明，郑明辉

（长沙普罗科环境装备有限责任公司，长沙410100）

0 引言

随着国内城市建设的快速发展，我国城市主干道已基本实现了机械化清扫作业，一般长江以南地区全年都以洗扫车与湿扫车为主，长江以北地区春夏秋季以洗扫车、湿扫车为主，冬季以干扫车、吸尘车为主。这种区分主要是由于北方冬季环境温度低于0℃以下，洗扫车与湿扫车的高、低压水路系统容易冻结损坏，且洒水作业易造成地面结冰导致交通事故的发生。

干扫车是应用于北方干燥气候环境下的道路清洁车辆，能在北方冬季的低温环境下工作。工作时采用“扫刷清扫+负压抽吸”方式对地面进行清扫，采用负压抽吸方式进行清扫控尘，采用“重力除尘、惯性除尘、旋风除尘、滤筒过滤”等方式进行粉尘处理[1-2]。目前国内北方的环卫作业部门，基本上在冬季使用干扫车作业，春夏秋等季节采用洗扫车或湿扫车作业。洗扫车是采用“扫刷清扫+低压水降尘+高压水冲洗路面+负压抽吸”方式对地面进行清扫，采用低压水流方式进行控尘，采用“水雾润湿”方式进行粉尘处理[3-4]。湿扫车是在洗扫车的基础上减去了高压水路系统。

另一方面，近年来，国家倡导在环卫车领域使用无尾气排放的纯电动底盘。如果国内北方的环卫作业部门使用纯电动底盘制造的环卫车辆，将造成洗扫车、湿扫车等车辆在冬季的闲置，干扫车与吸尘车在春夏秋季的闲置。电动车底盘，在车辆长期不进行使用时，需要每隔15天对车辆电池组进行放电和充电工作，以防止电池组出现故障[5]。如果按照目前这样进行环卫车辆的配置，就造成了车辆配置上的浪费，也提高了车辆维护保养的难度。

为了解决车辆配置上的季节性闲置和后续纯电动清扫车的维护保养问题，本文提出干湿快速转换的解决方案。

1 设计思路及相应问题点

国内现有的干扫车主要生产厂家中，盈峰环境于2013年研发出ZLJ5164TSL型干扫车，通过对上装气力输送系统的切换，使得车辆在晴天和雨天都能实现作业[6]。该车型由于除尘系统集成在垃圾箱前部，内置14个直径324 mm的滤筒，采用自动化电控除尘系统，整车配置上只有一个容积为250 L的清水箱，该清水箱用于卸料时低压喷水降尘使用。整车无其他清水箱，导致其无法进行高压洗扫作业，仅适用于北方冬季的道路清扫保洁，综合作业效果较差，客户使用反馈一般。

洗扫车是传统湿式扫路车的发展，2006年，中联重科环境装备有限责任公司在湿扫车的基础上增加了大容积的清水箱和高压水路系统，全新开发了ZLJ5160TXS系列洗扫车，该车型主要以高压水流冲洗路面，能将地面孔隙内的粉尘冲洗干净[7]。效果较湿式扫路车有质的飞跃，一直以来深受客户所喜，目前在国内大中城市的道路均已有洗扫车清扫作业。然而，由于我国北方冬季环境低于0℃以下，在车辆运行和停放期间，都会因水管结冰问题造成车辆损坏。

本文采用一种新的整车布置方案，设计将干扫车除尘箱系统从现有的垃圾箱部件中独立出来，集成设计为一个可移动拆分的部件，并设计了一个清水箱与高压水路集成系统。该方案在冬季时安装除尘箱系统，车辆采用干扫作业模式；在春夏秋季，将除尘箱系统整体移除，安装清清水箱与高压水路集成系统，车辆采用洗扫作业模式。

2 解决方案及实施方案

2.1 干扫车模式

在冬季作业时，车辆为干扫车作业模式，干扫车作业采用“扫刷清扫+负压抽吸”，能将道路上的泥沙粉尘等进行有效清理。其中，除尘系统是整车的除尘核心，通过采用褶皱式滤筒将含尘气体进行过滤，实现清洁干净的排放。图1所示为干扫车模式布置方案，整车由底盘部分与上装部分，上装部分由清扫机构、吸嘴、副发动机、风机、垃圾箱、除尘系统等组成。在采用干式车模式布置方案时，将车辆在平坦地面上停放好，车辆刹车熄火，打开顶部的除尘箱盖，将除尘箱系统（滤筒、脉冲阀、储气罐）通过吊装方式整体布置在除尘系统布置仓内，按照原理图，采用快接方式将除尘箱系统内相应的气路系统的气管和控制脉冲阀的电路与上装部分相连接。经过测试各个脉冲阀与气路系统均安装到位后，将除尘箱盖螺栓拧紧，从而将除尘箱系统整体密封安装。此时，车辆进入干扫模式，垃圾经过清扫机构清扫收集后，经过吸嘴部件吸取到垃圾箱内，含尘空气进入除尘系统布置仓，经过除尘箱系统处理后排放大气。整体方案无清水降尘，采用褶皱式滤筒过滤除尘，适合北方冬季不能进行洒水降尘的作业环境。

图1 冬季作业的干扫车模式布置方案

图2 所示为除尘箱系统[8-9]，箱体结构内布置有储气罐、脉冲阀、滤筒，箱体结构中部布置有进气口，箱体结构上部布置有出气口。粉尘空气由进气口进入除尘箱，除尘箱内布置有滤筒，含尘空气在经过滤筒时，粉尘被过滤在滤筒的外侧，过滤后的洁净空气通过出气口进入风机并排放大气。储气罐内储存有高压气体，通过电控阀释放至脉冲阀内，形成高压脉冲气流，强力震动滤筒，将滤筒外侧的粉尘震落，从而实现滤筒清洁效率的恢复。

图2 除尘箱系统俯视图与侧视图

2.2 洗扫车模式或湿扫车模式

在春夏秋季作业时，干扫车需更改为洗扫车或湿扫车作业模式，如图3所示。洗扫车或湿扫车模式：将车辆在平坦地面上停放好，车辆刹车熄火，打开顶部的除尘箱盖，将原有的干扫模式下的气路、电路等快接接头松下，将原有的除尘箱系统采用吊装方式整体移除，并将清水箱与高压水路集成系统整体吊装安装到除尘系统布置仓内，将相应的水、气、电控等管路采用快接接头连接到整车上。经过测试各个脉冲阀与气路系统均安装到位后，将除尘箱盖螺栓拧紧，从而将清水箱与高压水路集成系统密封安装。

图3 春夏秋季作业时的湿扫车作业模式布置方案

图4 所示为清水箱集成系统，由多个塑料清水箱安装在一个整体框架内的上部，清水箱的进水口在顶部或者侧面布置相应的加水球阀[10-11]。框架的下部安装有出水接头，出水接头后面安装有水滤器，后面再安装由液压马达驱动的高压水泵，高压水泵为清扫车的高压水路提供高压水流。此清水箱与高压水路集成系统适用于洗扫车或湿扫车模式。

图4 清水箱集成系统

2.3 工作部件的更换

干扫车的吸嘴部件与洗扫车、湿扫车的吸嘴部件存在差异，主要是高压水路喷嘴和低压水路喷嘴的区别，为方便客户使用，采用整体更换的方式进行。吸嘴部件更换方法：（1）将原有干式扫路车吸嘴部件拆下，将洗扫车吸嘴（带高压喷水杆）安装好；（2）连接相应的高压水路、气路。

图5 所示为两种车型的吸嘴部件的俯视图，其中，洗扫车吸嘴部件比干扫车吸嘴部件多了高压水路清洗路面的功能，高压水路由侧喷杆组件和中喷杆组件组成，使用高压水流对地面进行高压冲洗[12]。另外，洗扫车吸嘴部件比干扫车吸嘴部件多了低压水流润滑功能，能将低压水流喷射到吸管内腔，润湿含尘空气，起到了降尘的作用。更换吸嘴部件后，需将清水箱集成系统中的高压水泵的出水口采用软管连接到侧喷杆组件和中喷杆组件。

图5 扫路车与洗扫车吸嘴

在具体实施时，应该遵循以下几点：

（1）在车辆方案总布置时进行合理选型和布置，设置合理的清水箱与高压水路集成系统和除尘箱系统，并将电控系统设置为可以通用状态，将气路、水路、液压管路等需更换位置设置为快拆快接状态[13]；

（2）在客户购车后，对客户进行相应培训，务必将车辆功能进行详细的说明，使其熟悉更换清水箱与高压水路集成系统和除尘箱系统的各项工作；

（3）在冬季时，需妥善保管拆卸下来的清水箱集成系统和洗扫车吸嘴部件，防止出现物件丢失和水管冻裂等情况。在春夏秋季时，需妥善保管拆卸下来的除尘箱系统和干扫车吸嘴部件，防止出现物件丢失和动物啃食造成的损坏。

3 结束语

本文设计的方案能方便快捷地将干扫车由干扫模式更改为洗扫或湿扫模式，一方面在春夏秋季节的清扫效果能得到有效提高，另一方面也能满足北方道路保洁过程中不同季节的作业要求。目前国内的18 t级的干扫车价格约55万元，18 t级湿扫车价格约为50万元，18 t级洗扫车价格约为60万元，本方案通过结构快速更换，减少了道路保洁部门的环卫车辆的重复性资源配置，增加了干扫车的使用频率，免去了不同季节相关车辆的闲置，降低了整体运营成本。

在结构设计上，将除尘箱（包括储气罐、脉冲阀、滤筒等）和清水箱（包括清水箱、水滤器、液压马达、高压水泵）各自进行集成处理，合理利用车辆上的有限空间，采用整体模块化安装方式也保证了安装的方便性。

在技术合理性方面，除尘箱在干扫车上的布置空间一般在4.5~6 m3的空间，通过将该空间内的集成式除尘箱系统移除，更换为清水箱与高压水路集成系统，能保证清水的容积在4.5～6 m3之间，通过计算能满足洗扫车正常作业1～1.5 h的水量需求，这样车辆在采用洗扫车作业模式的作业时间能满足客户需求。

在技术发展层面上，干扫车的除尘系统核心部件为滤筒，褶皱式滤筒使用过程需严格防水，如被水打湿将失去作用。较以前的“干湿两用型干扫车”，本方案通过将除尘箱系统的移除，保证了车辆采用洗扫或湿扫模式在进行湿式作业时，不会将除尘系统进行损坏，从而规避了风险。