關(guān)于大跨度輕量化橋梁檢測(cè)車的研究

夏杰 郭佳鵬 文藝 蔣瑞鋒

摘 要：橋梁檢測(cè)車是在二類底盤基礎(chǔ)上加裝專用裝置的特殊專用車輛，用于橋梁的檢測(cè)及加固時(shí)提供作業(yè)平臺(tái)。受GB/1859車輛總重的要求，車輛不能超重，同時(shí)要滿足雙向八車道及十車道的寬度要求以及人行道較寬的要求，估開發(fā)了輕量化大跨度22m橋梁檢測(cè)車。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測(cè)車;輕量化：大跨度

中圖分類號(hào)：U472 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）06-59-03

Abstract： Bridge Detection Vehicle is a special vehicle equipped with special device on the basis of secondary chassis， and used for bridge detection and reinforcement. Subject to GB/1859 gross vehicle weight requirement， vehicles must not be overweight， and it should also meet the requirements of two-way eight-lane and ten-lane and wide sidewalks， so the lightweight and long-span 22m bridge detection vehicle was developed.

Keywords： Bridge Detection Vehicle; Lightweight; Long-span

CLC NO.： U472 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）06-59-03

前言

橋是一種架空的人造通道，是道路的一部分。中國(guó)橋梁的歷史非常悠久，古代有趙州橋，近代有錢塘江大橋。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的橋梁出現(xiàn)，僅宜賓以下的長(zhǎng)江干流上，就達(dá)130多座。目前世界知名前十座橋梁，中國(guó)占據(jù)5座，包括世界上最長(zhǎng)的跨海大橋-珠港澳跨海大橋。橋梁的驗(yàn)收、使用過程的檢測(cè)及橋梁的加固等等工作，依靠傳統(tǒng)的方式無法完成，這就需要提供一個(gè)平臺(tái)的一種特殊的工程車輛供使用。

經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收在借鑒國(guó)外的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)有徐工、宇通、杭州專汽等廠家進(jìn)行橋梁檢測(cè)車的生產(chǎn)，設(shè)計(jì)出更符合中國(guó)操作習(xí)慣的車輛。由于城市內(nèi)雙向八車道及十車道的橋梁人行道的寬度較大，正常的作業(yè)車輛跨寬3米無法滿足需求，有的增加配重來滿足跨寬的要求，出現(xiàn)超重不符合法規(guī)要求。

基于此種情況，陜汽集團(tuán)開發(fā)跨寬3.7米，水平作業(yè)范圍達(dá)22米橋梁檢測(cè)車，來滿足雙向八車道或十車道的橋梁檢測(cè)。陜汽大跨度（3.7米）22米轉(zhuǎn)臺(tái)橋梁檢測(cè)車是國(guó)內(nèi)獨(dú)一家整車生產(chǎn)的廠家。底盤采用陜汽新M3000國(guó)六底盤，配備低頂駕駛室;采用黃金搭配：濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)（P7，350馬力）+法斯特變速箱（九檔）+漢德車橋，來保證底盤可靠性;由陜汽大同專用汽車有限公司完成上裝的結(jié)構(gòu)件的焊接、機(jī)加工與整車裝配工作。

1 整車及工作狀態(tài)參數(shù)

1.1 整車基本參數(shù)見表1

1.2 工作狀態(tài)基本參數(shù)見表2

2 工作過程簡(jiǎn)述

此車停靠在橋邊，橋面平整結(jié)實(shí)，再觀察人行道的寬度及聲屏障的高度是否在此參數(shù)范圍內(nèi)。駕駛?cè)藛T按下取力器按鈕，啟動(dòng)定量泵，操作人員操作下車手柄，按順序分別推動(dòng)后橋穩(wěn)定器、行走輪油缸、配重伸到極限，放下行走輪的安全卡。駕駛?cè)藛T可松手剎且油路切換到上車，旋轉(zhuǎn)第二旋轉(zhuǎn)體，使上裝專用部分脫離支架，根據(jù)人行道的寬度和護(hù)欄來調(diào)整主臂的變幅，及升降梯的角度。這三個(gè)動(dòng)作可交叉及同步進(jìn)行，最終第二回轉(zhuǎn)體到90°，升降梯豎直;下一步把工作平臺(tái)放置水平位置。工作人員通過爬梯到達(dá)作業(yè)平臺(tái)，操作第一回轉(zhuǎn)體處多路閥，根據(jù)橋的厚度使升降梯下放，旋轉(zhuǎn)第一旋轉(zhuǎn)體，及伸縮工作平臺(tái)，使到達(dá)合適位置，需要整車移動(dòng)時(shí)，可操作此處的液壓手柄，使行走輪工作，帶動(dòng)整車移動(dòng)。

3 分系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

SX5321JQJ橋梁檢測(cè)車工作狀況和外形如圖1所示。

3.1 底盤部分

橋梁檢測(cè)車的底盤采用黃金供應(yīng)鏈即維柴發(fā)動(dòng)機(jī)（國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)）+法斯特九檔變速箱+漢德車橋。排氣管、氣包電瓶支架燃油箱，根據(jù)上裝布置要求進(jìn)行合理固定;大梁的后懸長(zhǎng)度根據(jù)總長(zhǎng)的需要一次裝配到位，省去二次改裝時(shí)麻煩，體現(xiàn)整車一體化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。后橋采用空氣懸掛系統(tǒng)，減震利于保護(hù)上裝裝置。變速箱自帶內(nèi)花鍵取力器，可用定量泵直接連接;自帶車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利于車輛的管理，用手機(jī)下載對(duì)應(yīng)的軟件，可以看到車輛油耗狀況，工作時(shí)長(zhǎng)等。

3.2 上裝專用部件

此車的專用裝置主要由上裝部件、液壓、電器組成。上裝部件含：工作平臺(tái)、第一旋轉(zhuǎn)體、升降臂、導(dǎo)軌、主臂、第二旋轉(zhuǎn)體、副車架、副車架連接、輔助箱體等。

3.2.1 工作平臺(tái)

工作平臺(tái)機(jī)構(gòu)主要由油缸、伸縮馬達(dá)、鏈條、滑塊、一伸縮臂、二伸臂等組成。油缸控制工作平臺(tái)的角度，工作平臺(tái)在工作狀態(tài)的角度是±3°;二伸臂的伸縮是由伸縮馬達(dá)控制，根據(jù)工作需要，可伸縮二伸臂，使工作范圍達(dá)到22米，鏈條采用三排10A-3，有效提高安全性，防止斷裂。兩節(jié)臂體伸縮采用7系列航空鋁材質(zhì)，利于整車的輕量化。

3.2.2 第一旋轉(zhuǎn)體

第一旋轉(zhuǎn)體主要由回轉(zhuǎn)減速器、液壓馬達(dá)、回轉(zhuǎn)支承、第一旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)件、螺栓等部件組成。回轉(zhuǎn)支承采用定制，單排比常規(guī)的厚度減少30mm，即滿足人員通過，又能減輕重量，起到減重的效果。通過此處多路閥控制進(jìn)入液壓馬達(dá)液壓油的方向，實(shí)現(xiàn)第一旋轉(zhuǎn)體順、逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，即可控制作業(yè)平臺(tái)擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)范圍0°～180°。

3.2.3 升降臂

升降臂總成主要是調(diào)節(jié)工作平臺(tái)的高低位置，便于達(dá)到橋下合適的高度，通過升降梯的兩個(gè)油缸伸縮沿著連接架的方向運(yùn)動(dòng)。內(nèi)置爬梯，工作人員通過爬梯到達(dá)工作平臺(tái)。

3.2.4 導(dǎo)軌

導(dǎo)軌由垂直伸縮油缸、滑塊及連接架結(jié)構(gòu)件組成。油缸底座固定于連接架上，杠桿固定于升降梯的連接耳處，通過油缸的伸縮帶動(dòng)作業(yè)平臺(tái)上下移動(dòng)。此處設(shè)有滑塊，減少升降臂與導(dǎo)軌之間的摩擦力。

3.2.5 主臂

主臂主要由主臂結(jié)構(gòu)件及液壓油缸組成。通過控制主臂油缸活塞桿的伸縮來調(diào)整主臂結(jié)構(gòu)件的仰角，調(diào)節(jié)跨越人行道的寬度及跨越人行道的高度?？缭饺诵械赖膶挾热Q于主臂的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度愈長(zhǎng)跨越的人行道越寬。

3.2.6 第二旋轉(zhuǎn)體

第二旋轉(zhuǎn)體主要由回轉(zhuǎn)減速機(jī)、回轉(zhuǎn)支承、主臂液壓油缸及回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件等組成?；剞D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件位于車架結(jié)構(gòu)件右邊緣，通過上車多路閥控制進(jìn)入回轉(zhuǎn)減速機(jī)來控制回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)90°時(shí)有機(jī)械限位。

3.2.7 副車架

副車架是由車架結(jié)構(gòu)件、行走輪總成、穩(wěn)定器總成、配重總成、箱體罩、主副連接板等部件組成。車架結(jié)構(gòu)件與汽車底盤通過連接板及U型螺栓連接。右側(cè)兩組行走輪的四個(gè)連接座焊接于車架結(jié)構(gòu)件的大梁上;四組后橋穩(wěn)定器的底板用螺栓連接在車架結(jié)構(gòu)件的大梁側(cè)面，在作業(yè)時(shí)通過多路閥控制后橋穩(wěn)定的油缸伸出，油缸的缸桿支撐在車橋上面，使車架結(jié)構(gòu)件與地面形成相對(duì)的剛性接觸，從而減少整車作業(yè)狀態(tài)的晃動(dòng)性。配重總成主要包括配重體、液壓油缸、油缸支座等零部件。在工作狀態(tài)下需要把配重推到左側(cè)，增加工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

3.3 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由馬達(dá)、回轉(zhuǎn)/行走減速機(jī)、液壓鎖、平衡閥、兩組上車多路閥、下車多路閥、定量泵等元件構(gòu)成。兩個(gè)支腿的伸縮通過下車多路閥控制實(shí)現(xiàn);在尾部的箱體內(nèi)布置有操作手柄，可控制后橋穩(wěn)定器、配重的伸縮上及下車的切換;同時(shí)箱體內(nèi)還布置有一組上車多路閥，控制第二回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)、主臂變幅、升降臂變幅、伸縮臂變幅四個(gè)動(dòng)作;另一個(gè)多路閥安裝于第一回轉(zhuǎn)體處，控制五個(gè)動(dòng)作，可以完整的把作業(yè)人員及設(shè)備送到橋下指定的位置。

3.5 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)采用CAN總線和遙控?zé)o線通信，基于分布式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作的遙控操作。由控制器、顯示屏、接近開關(guān)、傾角傳感器、遙控器、角度傳感器等電器件構(gòu)成，為整車提供安全提示報(bào)警功能、上下車互鎖功能、遙控操作功能、有線對(duì)講功能、急停卸荷功能、“雙屏同顯”視頻監(jiān)控功能、聲光系統(tǒng)以及220V交流用電功能。智能化程度高，操作方便，保障橋梁檢測(cè)車安全可靠運(yùn)行。

4 性能特點(diǎn)

4.1 后橋穩(wěn)定器提高與地面的剛性接觸能力

4.2 尾部增加移動(dòng)配重，增加工作狀態(tài)的穩(wěn)定性

4.3 主臂采用變幅結(jié)構(gòu)形式

可有效降低整車高度，同時(shí)又能提高跨越橋邊障礙物的能力，及跨越人行道的能力。根據(jù)人行道和障礙物高度的不同可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.4 采用輕量化設(shè)計(jì)方案

一回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)臺(tái)式，相比平行四邊形輕了很多，一伸臂采用鋁合金結(jié)構(gòu)，滿足強(qiáng)度要求。

5 結(jié)束語

此款橋梁檢測(cè)車跨越人行道最大極限寬度達(dá)3.7米，同時(shí)整車重量符合GB1589的規(guī)定，進(jìn)一步滿足多種橋梁的驗(yàn)收檢測(cè)、維修、加固的需求。為橋梁安全使用起到保駕護(hù)航的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏杰，張雷.橋梁檢測(cè)車液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)， 2019 （2）：205-207.

[2] 石文燕，任立峰，李新美.橋梁檢測(cè)車液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013（2）：64-66.

[3] 夏杰，蔡冠宇，黨憲斌等.22米桁架式橋梁檢測(cè)車.[J].汽車實(shí)用技術(shù)， 2017（15）：114-116.

[4] 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.