淺談除雪設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)

王愫

摘要：我國(guó)北方地區(qū)氣候與地形特殊，冬季時(shí)長(zhǎng)，降雪頻率高，且降雪量大，除雪需要消耗大量的人力、物力資源，目前北方地區(qū)清理積雪還在使用原始的處理方式和傳統(tǒng)的除雪設(shè)備。本文通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)現(xiàn)有除雪設(shè)備的工作流程和處理方法進(jìn)行分析，細(xì)致深入的對(duì)三大除雪方式和功能進(jìn)行比較、對(duì)比、分析優(yōu)缺點(diǎn)。掌握一切可能性智能化因素，設(shè)計(jì)出了結(jié)合智能化、自動(dòng)化以及多功能的除雪產(chǎn)品，有效的解決了針對(duì)極端暴雪天氣下的積雪導(dǎo)致的交通堵塞問(wèn)題，利用外觀和靈活性相結(jié)合解決了狹窄路面除雪設(shè)備無(wú)法正常工作的問(wèn)題，以及功能系統(tǒng)化在節(jié)能環(huán)保和城市路面美觀上起了很大作用。

關(guān)鍵詞：除雪設(shè)備;智能化;系統(tǒng)化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）02-0068-02

在我國(guó)北方地區(qū)的自然以及人文條件大環(huán)境下，除雪設(shè)備的.大小、除雪效率及安全性是三大重要因素。當(dāng)設(shè)備機(jī)身過(guò)大時(shí)，除雪設(shè)備將占用主道從而影響交通，引發(fā)交通事故，機(jī)場(chǎng)跑道的積雪也會(huì)延誤航班，大雪后，高速公路常被迫關(guān)閉。同時(shí)當(dāng)處理狹窄路面時(shí)，也要求除雪設(shè)備的體積不宜過(guò)大，達(dá)到一定的靈活性。在智能化理念下的除雪設(shè)備設(shè)計(jì)即將智能化的因素融入到除雪設(shè)備的設(shè)計(jì)當(dāng)中?；趥鹘y(tǒng)的除雪設(shè)備設(shè)計(jì)原理，同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)電子技術(shù)，感應(yīng)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等，使之在滿(mǎn)足傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)要求上，更加滿(mǎn)足智能化操作和使用需求。本文希望通過(guò)對(duì)除雪設(shè)備進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，解決了狹窄路面除雪設(shè)備無(wú)法正常工作的問(wèn)題，為城市環(huán)境出一份力。

1除雪設(shè)備的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外目前較普遍采用的除雪設(shè)備有推雪鏟式除雪設(shè)備和拋雪機(jī)以及掃雪刷三種除雪方式。（1）推雪鏟（圖1）操作較為便捷并適合于未被壓實(shí)雪的區(qū)域，寬大的雪滾刷被安裝在車(chē)身前方，隨著滾刷前進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)，可快速地清除路面上的積雪，而且比較適.合在公園空地、住宅區(qū)人行道等空間較為廣闊的場(chǎng)所清掃除雪，但對(duì)于堅(jiān)硬壓實(shí)復(fù)雜的積雪路面，很難高效率清理;（2）拋雪機(jī)（圖2）局限適用在降雪量特別大的地區(qū)，當(dāng)推雪鏟無(wú)法滿(mǎn)足和及時(shí)將積雪推除時(shí)，則使用拋雪機(jī)將積雪向公路兩側(cè)拋出，再結(jié)合推雪鏟以及撒鹽機(jī)進(jìn)行撒融雪劑的方式，使之達(dá)到除雪時(shí)防滑的目的;（3）拋掃雪刷適合于推雪鏟清除后的路面上，一般殘余積雪厚度達(dá)到1cm～2cm的情況。如果是沒(méi)有經(jīng)過(guò)碾壓和堆積的浮雪，則厚度在5cm，但此設(shè)備不適合用于清掃厚雪和道路上的壓實(shí)雪，主要適用于公路的收費(fèi)站、隧道口、匝道等特殊地區(qū)，要求積雪被清理及其徹底的區(qū)域，掃雪刷的直徑大小以及配套車(chē)輛的動(dòng)力輸出是影響掃雪效率的主要因素。

目前國(guó)內(nèi)的除雪設(shè)備功能較為單一，并要分別進(jìn)行破冰、除雪、堆積作業(yè)，除雪流程繁瑣、效率低下，對(duì)地面的破壞力較大，當(dāng)?shù)缆菲閸绮黄綍r(shí)，會(huì)劃傷地面，導(dǎo)致地面的維護(hù)性較差。除雪設(shè)備智能化操作弱，自動(dòng)化程度低，需人工駕駛操作，在夜間工作作業(yè)強(qiáng)度大、耗時(shí)長(zhǎng)，存在較大的作業(yè)危險(xiǎn)性，并且目前暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避讓功能，來(lái)避免除雪裝置損壞。與此同時(shí)還有駕駛員的工作條件與舒適度較差，日間作業(yè)噪聲較大、粉塵較多等問(wèn)題。

2除雪設(shè)備智能化設(shè)計(jì)的意義

傳統(tǒng)除雪設(shè)備_工作流程沒(méi)有智能化設(shè)計(jì)的加入，是提前安排好積雪：堆放的位置，然后根據(jù)其安排好的積雪堆放區(qū)域，來(lái)定位除雪設(shè)備行駛作業(yè)線路的先后順序，同時(shí)需要駕駛員手動(dòng)操作，通過(guò)安裝在除雪設(shè)備前部的推雪鏟、旋轉(zhuǎn)式滾刷以及側(cè)向排雪板等除雪裝置將積雪推走或清掃到路邊，清出通道并隨之運(yùn)走，或直接將積雪推出路邊外或利用拋雪筒拋拋置所選定的位置等步驟來(lái)達(dá)到路面除冰、除雪的目的。一次清理不凈的路面循環(huán)流程進(jìn)行二次清理，這樣的工作效率低，人力成本消耗較大，并且路面清理無(wú)法達(dá)到最優(yōu)化。電子信息技術(shù)和智能感應(yīng)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的加入，改變了傳統(tǒng)除雪設(shè)備的工作流程，感應(yīng)技術(shù)通過(guò)電子信息技術(shù)分析整理并將路面環(huán)境信息數(shù)據(jù)傳遞給駕駛員，駕駛員根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)化操作，駕駛員無(wú)需手動(dòng)操作除雪工作，這減少了二次清理的時(shí)間與人力物力。同時(shí)通過(guò)對(duì)除雪設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，根據(jù)除雪設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能有針對(duì)性地進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并結(jié)合電子信息技術(shù)和感應(yīng)技術(shù)，從而建立系統(tǒng)化的功能模塊。將感應(yīng)設(shè)備添加到除雪設(shè)備中，對(duì)當(dāng)前工作環(huán)境、場(chǎng)地、以及積雪厚度等做出明確及時(shí)的判斷，解決除雪鏟結(jié)構(gòu)存在的除雪不凈等弊端。

3除雪設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)分析

3.1用戶(hù)智能體驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于產(chǎn)品智能化，有兩層意思。第一層是指裝備智能，在除雪設(shè)備作業(yè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作;第二層是指體驗(yàn)智能，從使用者角度出發(fā)，最大化的達(dá)到安全性與舒適度的水平。

一般認(rèn)為，智能是指用戶(hù)對(duì)客觀事物合理的進(jìn)行分析，隨之判斷以及有效地對(duì)周?chē)h(huán)境事宜處理的綜合能力和有目的地行動(dòng)。同時(shí)，就除雪設(shè)備而言，智能應(yīng)該是有生活溫度的，需要產(chǎn)品向用戶(hù)出發(fā)并靠近用戶(hù)的心靈，而非是簡(jiǎn)單的控制與操作，使智能機(jī)械與人能真正的結(jié)合在一起，其本質(zhì)是人機(jī)一體化。除雪設(shè)備則呈現(xiàn)出用戶(hù)的智能體驗(yàn)以及功能的全方位一體化，既從用戶(hù)出發(fā)又從承受者一自然角度出發(fā)。例如，除雪設(shè)備的自動(dòng)門(mén)設(shè)計(jì)，滑桿式平行移動(dòng)，可極大的節(jié)省設(shè)備作業(yè)時(shí)占用的空間，從操作者角度，冬季嚴(yán)寒條件下，增加了安全性與舒適度。目前汽車(chē)電子產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，增加駕駛員的安全系數(shù)。除雪設(shè)備的內(nèi)飾也應(yīng)采用自動(dòng)化的操作系統(tǒng)，增加智能化“人文溫度”，減少夜晚作業(yè)駕駛員的疲勞程度，提高作業(yè)質(zhì)量與減少誤差。

3.2系統(tǒng)化功能模塊設(shè)計(jì)

對(duì)于清除積雪作業(yè)來(lái)講，除雪、除冰以及堆積這三方面是主要作業(yè)內(nèi)容。如何利用結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系來(lái)達(dá)到最優(yōu)化除雪效果是重中之重。

通過(guò)1+1》2的原理，結(jié)構(gòu)布局緊湊，操作靈活方便，使用性能安全可靠。一次作業(yè)就可完成整個(gè)除冰除雪過(guò)程，不需二次、三次作業(yè)，亦不需撒鹽及融雪劑等化學(xué)產(chǎn)品（圖3）。例如，除雪設(shè)備采用功能流水化作業(yè)模式，通過(guò)前測(cè)的滾筒伸縮式“觸角”達(dá)到破冰粉碎壓實(shí)雪的目的。

設(shè)備底部安裝可旋轉(zhuǎn)式清掃和吸入設(shè)備，把碎冰積雪吸入傳送到儲(chǔ)雪箱并對(duì)殘雪殘冰進(jìn)行徹底清除。同時(shí)利用雪熔點(diǎn)原理，將其進(jìn)行快速堆積、擠壓可成型。例如，3D打印機(jī)利用熔融擠壓成型技術(shù)，也叫熔融堆積成型技術(shù)，這種工藝的基本原理就是將熱塑性塑料聚合體材料加熱熔融成絲，從噴頭擠出，堆積在成型面上成型。

使用智能化除雪設(shè)備可大大減小作業(yè)強(qiáng)度，有效提高工作效率，環(huán)保，節(jié)省人力物力，并可廣泛適用于在機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、城市街道等路面除冰雪作業(yè)。

4除雪設(shè)備智能化設(shè)計(jì)實(shí)踐

PIONEER除雪車(chē)通過(guò)前置可收縮碾壓式滾輪除冰錐，滾動(dòng)式移動(dòng)，強(qiáng)力碾壓冰層、壓實(shí)雪，碎冰積雪隨之由底部旋轉(zhuǎn)式清掃系統(tǒng)進(jìn)行殘雪、殘冰的清掃并傳送至后側(cè)儲(chǔ)雪箱內(nèi)，利用快速加壓改變積雪熔點(diǎn)的原理進(jìn)行加工處理成幾何體（圖4），最后伴隨除雪車(chē)的前行移動(dòng)排除并排列整齊的堆放在道路兩側(cè)。既達(dá)到徹底除雪的目的，又有利于城市道路的美化與環(huán)保（圖5）。

5結(jié)論

本文對(duì)如何有效清除積雪的方式、除雪設(shè)備的智能化因素進(jìn)行了探討與分析，在除雪設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)大量的理論分析主要得出了結(jié)論，即在一切可行范圍下的智能因素，達(dá)到最大化的人機(jī)結(jié)合、機(jī)械與環(huán)境結(jié)合?？傊?，智能化的推廣與應(yīng)用，相信將很快改變我國(guó)北方地區(qū)冬季除雪的現(xiàn)狀，使城市雪季交通安全暢通，有利于提高交通系統(tǒng)的效率與安全，改善城市環(huán)境，這也是道路除雪的重要發(fā)展方向之一。

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