前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的高速公路除雪设备形式研究，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
近十多年我国高速公路事业蓬勃发展，截至2011年底已达8.5万公里，高速公路通行情况关系着社会的各个方面。冬季高速公路除雪工作更是交通安全的一项重要工作，只有及时有效的清除才能是保证社会经济效益。国内各种除雪设备近几年快速发展，本文将参考国外设备的设计经验，浅析适合国内道路情况的机械设备设计方案。 高速公路除雪工作条件 高速公路是全封闭、全立交式指定车辆快速通行的高等级公路，除雪工作外界条件稳定：路面平整度较高，其他掺杂物较少，无障碍物，如封闭交通，则无干扰物。除雪有专业的养护人员，清除时限48-72小时之间。 高速公路除雪工作方式 根据降雪量，可封闭道路或开放交通，主要工作方式是人工清除和机械除雪。雪中开放交通情况下的各种机械设备配合除雪被称为“实时清雪”：即将机械设备融入交通车流，随下雪，随清理，避免路上积雪被碾压成冰的情况发生，这样就可以做到雪中路通，循环清理路面而不影响交通；雪停路清，清雪工作到雪停即告完成。此种方式是各种机械设备的配合、高效组织下，效率高，技术强的现代除雪技术，在国外已普遍实施。 国内除雪机械设备现状 国内设备厂家先后出现各类的除雪设备，如河南高远、重庆迪马、哈尔滨滨雪等，主要产品为推雪铲、综合除雪车、撒布机和破冰设备等，产品比较丰富，但有形式较单一，作业速度底，稳定性差，多状况适应性差，较为笨重等缺点，随着国外各种除雪设备的引进，国内产品也向着集成化，小型化，高速稳定化提高中。 主要除雪机械设备形式研究 除雪机械设备根据原理主要有推移式、螺旋抛投式、滚压式、铲剁式、锤击式、吹扫式、滚扫式等多种类型，配合化学法除雪出现的机械设备主要是颗粒和溶剂撒布装置。其中滚压式、铲剁式、锤击式主要是使用于压实或冰冻雪层，在降雪较大，温度低的东北、新疆地区需求量较大。国内中、中南部高速公路在一般雪情下比较适宜的形式有推移式、滚扫式、撒布装置和吹扫式设备，单一设备利用率很低，故采用多种形式综合一体设备被广泛接受。 推移式设备 推移式设备又被成为犁板式推雪板，推雪铲等，其主要特点是结构简单、造价低、性能可靠。作业时以直线运动为主，安装于大型车辆前端，根据犁板体结构的不同，可分为单向犁式、V型犁式、刮雪板式、侧板式等。高速公路需将雪清除到路面右侧边坡外，单向犁式为首选形式。其连接架装置安装于车辆底盘的前部，主要由液压控制其升降和倾斜，一般由连接架、铲板、斜度调节机构、弹性避让器等组成。其转向、调节高度一般由2组液压杆实现，雪铲的主要技术特点在于电控操作和障碍避让功能。避让设计形式主要有：铲刃翻转型，整板翻倾型，整体连杆型。高速公路清理速度较高，为减少冲击，铲刃翻转型较为适合。电控操作主要是有防潮防冻稳定性的要求较高，一般产品都能满足使用。根据现行公路规范车道宽度，宽度在3米左右较合适，铲体太宽将导致铲体质量过大，使前轮负荷增加，车辆行驶稳定性降低；铲体过窄会使两侧积雪回落而被轮胎碾压，影响除雪效果。切角是一个重要参数，直接影响阻力及切削刃强度要求。切角太小使切削刃变薄、强度不足；但过大，切削阻力会显著增大。实践证明，各种积雪情况下，切角取值在25°左右时，清雪效果比较理想。前进角是雪铲宽度方向与车辆前进方向夹角，根据经验一般工作是取值在30°左右。雪铲在工作时，积雪沿着雪板面向上积累，同时向雪板倾斜方向运动，所以雪铲板面的形状也在推雪中起着重要作用，特别是雪情较大时，设计合理可在推雪同时产生抛雪的效果。主要形状有椭圆弧形，抛物线型，渐开线型，根据国外成功经验，横切面渐开线型效果较好，且纵向方向采取一定的喇叭型更可强化曲面螺旋效果，如图1。 滚扫式设备 滚扫式设备在国外是成熟产品，被广泛适用于市政道路，机场及高速公路，近几年道路滚扫式除雪设备被引进国内，大范围使用实例是哈尔滨市政除雪，沈阳已有合资公司投产此类设备，随着成本的下降，在未来几年可能将被广泛使用。现国内生产设备主要还是局限用于城市道路清扫，少部分用于道路除雪中，设备技术性能与进口产品还有差距。滚扫装置由整体架、液压管路、滚轴、滚刷，控制电路等组成，动力来源于车辆或独立液压泵。滚扫装置可固定于车辆前部、底盘中部或者后部，如固定中部，并与与前雪铲配合使用，能快速清扫前铲作业后残留的积雪。单独作用缺陷是无法清除压实、结块或厚度较大的积雪。滚扫式设备的工作原理为液压装置控制其升起、下压，大马力液压马达控制其旋转，特制尼龙扫刷成螺旋分布，在下压后收缩，旋转后可使积雪向反方向运动，同时轴向方向亦产生移动，达到向路外扫雪效果，根据不同积雪情况，可调整下压力度和转速，可达到较好的扫雪效果。滚扫式设备参数有直径，长度，转速，旋向等，其中直径和转速为技术特征数值，大小取决于安装位置、作业速度和液压马达功率。预留一定的升降空间后，安装位置决定直径大小，如前置或后置，其直径越大要求的液压机构技术标准越高。作业速度和转速的配合研究关键在于：在作业时，转速配合作业速度调整，以免产生向轴向清理速度过慢，积雪堆积前部的现象。此类设备行业使用较少故经验参数和其他数据均较少。撒布装置化学式除雪主要是依靠“氯盐”无机或醋酸钾有机融雪剂降低水的冰结温度来实现除雪的，此类材料有颗粒状、溶剂型两种，对应其使用的机械设备有颗粒撒布机和液体喷洒机。颗粒撒布机结构比较简单，主要是由倒台状料仓、转送装置、输送通道、撒布转盘或喷撒装置组成，动力来源可是独立发动机或液压马达驱动。其主要技术难点是传送和撒布速度的配合，以及撒布量的配合调整等，其一般结构如图2。溶剂喷洒较颗粒撒布比较可节省30%的材料，原理比较简单，现在国内主要采取的方式是设置大型融化池，使用洒水车喷洒，优点是使用方便，通用性强，但是缺少可控制调节，不能随雪情进行精细调整，对车辆腐蚀较大。此类设备国内单独成熟性产品较少，如单独研发此类产品，发展前景较好。国外主要采用耐腐蚀合成树脂装载体，单独可控制喷头，技术较成熟，如图3。另有固定式喷洒装置，因大路段使用投入成本极高，适合用于局部路段或桥梁上，其组成为中央储存罐，大型压力泵，管道，控制机构，喷洒装置，作业情况如图4。#p#分页标题#e# 吹扫式设备 吹扫是利用机械设备产生气流来吹除积雪。按照动力不同分为：飞机发动机产生吹力；发动机带动鼓风机产生吹力。飞机发动机产生吹力的设备主要是国内军工设计生产，采用涡喷5型航空发动机为吹动力，固定在大型重载车辆上，采用专用喷气管道，被称为吹雪车，起初主要用于机场大面除雪，后被延伸用于高速公路除雪。其特点是效率高，使用灵活，价格便宜，清除彻底，适用各种雪情。工作原理是利用涡喷发动机排出的高速燃气流，在雪层表面造成微低压，使积雪与地面分离，被高速燃气流吹走，最大转数9000r/min,排气温度≯645℃，主喷口压力2吨左右。缺点是噪音较大，保养维修较困难，燃料供给困难，且工作消耗巨大，使用成本较高。但整机价格50万左右使得其前期投入较小，在北方地区保有量较大，随着南方冰冻雨雪灾害的出现，少部分机场、高速公路也有新配，图5展示。发动机带动鼓风机产生吹力的吹扫设备，相对的被称为冷吹吹雪车，主要工作原理由大型发动机带动传动装置的连接机构把动力传递给风机，从风机口吹出极强的冷风，通过管道以合适的角度吹响积雪，强大的风力将雪吹走。此类设备采用大功率柴油机带动鼓风机，但相对航空发动机吹雪车吹力较小，在积雪较松散的情况下效果好。其优点维修保养方便，燃料消耗小，使用成本低，效率较高，机动灵活，操作简单。但单独作用时其效果确实稍逊于航空发动机吹雪车。但是如配合其他设备使用可弥补其一定缺陷。 组合综合机械 根据高速公路特点，可以看出推移式、滚扫式、撒布装置和吹扫式设备适合在冬季除雪中使用，在极端气候时，破冰设备才能被使用。单独看推移式、滚扫式、撒布装置和吹扫式设备均各有不足之处，但是其整合设备效果将大大提高，且组合形式具有多样性，可广泛适用于各类雪情。组合种类列举见表1。其中：形式2、3、4、5为国外广泛采用的，现国内已有研制成功的设备，图6展示。高速公路除雪工作不仅仅是依靠高水平的机械设备，科学的组织安排同样非常重要，养护工作者也付出辛勤的劳动。随着国内机械设备制造和研发水平的不断提高，机械除雪被广泛应用，高速公路除雪工作开展将更加迅速、高效，给司乘人员带来更大的安全性，为社会创造更大的效益。