新型交通救援機(jī)械化橋的研究

青島恒星科技學(xué)院 潘娜娜 陳娜 傅紹斌

隨著人類活動的加劇，溫室效應(yīng)、厄爾尼諾、拉妮娜等現(xiàn)象不斷加劇，洪水災(zāi)害不斷；我國又是地震頻發(fā)國家，以占世界7%的國土承受了全球33%的大陸強(qiáng)震，20世紀(jì)以來，中國共發(fā)生6級以上地震近800次，2008年四川汶川大地震至今使人們記憶猶新，為此抗洪搶險、抗震救災(zāi)成為我們國家歷史性課題。2018年國家組建應(yīng)急管理部，整合優(yōu)化國家地震局的抗震救災(zāi)和國家防災(zāi)總指揮部抗洪搶險等資源，不斷提高抗災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)能力建設(shè)。但地震、泥石流、洪水等災(zāi)害發(fā)生后，阻礙國家救援力量迅速到達(dá)現(xiàn)場實施救援的最大問題就是交通中斷，因此道路交通通行保障的新型機(jī)械化橋的研制，成為我們急需研究的課題。

1 研究的目的和意義

事故發(fā)生時，需要救援人員及時趕到現(xiàn)場進(jìn)行救助，對于一些自然災(zāi)害，比如泥石流、滑坡等災(zāi)害造成凸形障礙時，對救援造成影響，耽誤救援的最佳時機(jī)，并對人員、財產(chǎn)造成損失?，F(xiàn)有的技術(shù)中，大多救援車針對的是橋梁坍塌造成的凹陷障礙，而無法對凸形障礙進(jìn)行處理。

阻礙救援人員機(jī)動的主要障礙有自然障礙和人工障礙兩種。自然障礙有礁石群、斷崖；人工障礙有水雷、地雷、軌條砦和三角錐。就人工障礙而言，現(xiàn)有的破障裝備主要有破障彈、破障艇、掃雷彈等。渡河橋梁技術(shù)有舟橋、機(jī)械化橋，舟橋用于渡河，機(jī)械化橋用于克服坑溝河渠?，F(xiàn)有的技術(shù)中，主要采用登陸橋，但是登陸橋不容易移動和運輸，為作戰(zhàn)帶來不便。

新型道路交通救援機(jī)械化橋，具有克服江河溝渠斷橋等凹形障礙和克服斷崖巨石等凸形障礙兩種功能，救援人員隨時保障交通的暢通，其研制目的就在于加強(qiáng)國家抗災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)物質(zhì)基礎(chǔ)建設(shè)，不斷提高道路橋梁救援裝備的現(xiàn)代化水平，使受災(zāi)群眾能得到及時的救援。

新型道路交通救援機(jī)械化橋是一種遂行道路交通保障裝備，是一種軍民融合通用新型機(jī)械化橋，其意義不但能夠體現(xiàn)出我們黨執(zhí)政為民，救災(zāi)民于水火，保障救援人員及時到達(dá)救援現(xiàn)場，同時又能增強(qiáng)救援能力，開辟新的登陸點，極大提高部隊裝備建設(shè)水平。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

機(jī)械化橋梁技術(shù)為各國所采用，主要用于克服坑、溝、渠、小型河流等凹型障礙，但都不具有跨越和登高的功能，克服不了凸起型障礙物。國外已經(jīng)列裝的20~70噸各種型號的履帶或輪式機(jī)械化橋約有19種，通載能力和跨度最大的是美軍1994年列裝的“HAB重型突擊橋”，其通載重量為70噸，單跨長30米。

我國現(xiàn)有重型機(jī)械化橋、山地伴隨橋和坦克沖擊橋，其用途與外軍裝備相同，也沒有克服巨石群和斷崖障礙的能力。新型道路交通救援機(jī)械化橋借鑒機(jī)械化橋原理，采用輪式重型越野底盤或履帶底盤與機(jī)械化橋上部橋梁部分相結(jié)合，車橋一體化結(jié)構(gòu)方案，使其不但具有克服江河溝渠等凹形障礙能力，還具有跨越和登高的能力，從而克服凸起型障礙；伴隨救援人員機(jī)動，隨時可在巨石群中和斷崖障礙下架設(shè)通行橋梁。保障救援人員及時到達(dá)災(zāi)區(qū)實施救援任務(wù)。

3 研究思路

在我國現(xiàn)有重型機(jī)械化橋、山地伴隨橋和坦克沖擊橋等成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，通過嫁接實驗，實現(xiàn)車橋一體化通載能力。其技術(shù)路線主要為：一是選用重型輪式越野底盤車，以重慶256廠鐵馬8*8輪式越野載重車為主，其載重量近20噸，能夠滿足上部車橋面需要；二是根據(jù)通載能力20噸性能指標(biāo)，參照現(xiàn)有的重型機(jī)械化橋面結(jié)構(gòu)，開展各橋切橋面強(qiáng)度和剛度研究；三是根據(jù)底盤發(fā)動機(jī)輸出功率研究選型液壓泵，為整機(jī)液壓系統(tǒng)提供動力及液壓系統(tǒng)設(shè)計；四是根據(jù)架設(shè)操縱原理研究設(shè)計控制電路和油路及各種控制閥；五是各部件功能基限達(dá)到要求后，進(jìn)行總裝調(diào)試。

新型道路交通救援機(jī)械化橋是由底盤車、車橋面、中橋節(jié)、前引橋、后引橋和四個液壓支腿組成的。后引橋后端與車橋面后端及后支腿三者鉸接，后引橋和支腿順放于車橋面上；中橋節(jié)后端與車橋面前端及前支腿三者鉸接，放置于車橋面上；前引橋與中橋節(jié)前端鉸接，放置于中橋節(jié)上面（前引橋、中橋節(jié)與車橋面三者間以“之”字型置于車橋面上，中橋節(jié)在中間）。所有鉸接處通過液壓馬達(dá)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)展開或收起。

新型道路交通救援機(jī)械化橋架設(shè)的主要原理是橋車自行到架設(shè)地點，由底盤車提供液壓動力，驅(qū)動其他部件開展工作，具體情況如下：

（1）車橋面上的前、后四個支腿由四個橫向液壓油缸推出車體，液壓馬達(dá)帶動旋轉(zhuǎn)到垂直位置，支腿油缸將車體支起。

（2）中橋節(jié)和前引橋剪式展開，立于空中，同時后引橋旋轉(zhuǎn)到前端與地面接觸則架設(shè)到位。

（3）立于空中的中橋節(jié)和前引橋繼續(xù)同時旋轉(zhuǎn)打開，兩者旋轉(zhuǎn)到與凸型障礙物外廓基本吻合或與斷崖上沿接觸后，閉鎖全橋，架設(shè)完成；在溝渠斷橋前，前后支腿與車同高，前后引橋展開，中橋節(jié)負(fù)角架設(shè)，前引橋與溝渠對岸接觸平放，閉鎖全橋，架設(shè)完成。

基于以上理論層面思考，實驗方案分為二部分，一是橋車上部結(jié)構(gòu)在臺架上組成調(diào)試完成后，再與底盤車對接；二是底盤車外接動力實驗完成后，再與整車液壓系統(tǒng)對接。上述方案除車橋一體化結(jié)構(gòu)外，均為我國成熟技術(shù)，能夠滿足新型道路交通救援機(jī)械化橋技術(shù)性能的實現(xiàn)。

4 新型道路交通救援機(jī)械化橋技術(shù)指標(biāo)的確定原則和依據(jù)

4.1 救援橋通載能力

根據(jù)當(dāng)前已列裝的GQL321型山地伴隨橋設(shè)計荷載：履帶式荷載為22噸、輪式荷載軸壓力為10噸。考慮到自然災(zāi)害時的地質(zhì)條件差和海岸水際架橋，受風(fēng)浪影響，增加10%儲備，履帶車輛最大荷載確定為24噸，正常通載載荷為22噸；輪式軸壓力荷載增加對車轍橋面強(qiáng)度影響較大，所以仍保持為10噸。

4.2 救援橋克服障礙能力

4.2.1 克服凸起型障礙

根據(jù)八四式機(jī)械化橋單跨架設(shè)長度為10.5米，橋腳調(diào)整高度為2.2~3.8米。救援橋中橋節(jié)長度確定為8米，橋車前支腿長3米，伸縮幅度為2.5米。救援橋受通載角度的影響，確定架設(shè)高度確定為3.5米，可以克服3×6米（高×縱長）凸起型障礙。

4.2.2 克服垂直型障礙

目前我國載重車輛爬坡度一般為16~30度，為保證其在救援橋上行駛的穩(wěn)定性，確定救援橋橋面通行角度為20度。救援橋上部橋面由四部分組成，即前引橋、中橋節(jié)、車橋面、后引橋，全長30米，克服垂直高度為sin20°×30米=10.4米，海岸登陸橋可以克服高10米的斷崖。

4.2.3 救援橋前引橋長

前引橋與中橋節(jié)前端鉸接，救援橋橋面通行角度為20度，跨越高度是3米，前引橋長度為3米/sin20°=8.8米，確定為8米。

4.2.4 救援橋后引橋長

后引橋后端與車橋面鉸接，車橋面后支腿架設(shè)高度確定為2米，救援橋橋面通行角度為20度，后引橋長度為2米/sin20°=5.85米，確定為6米。

4.2.5 車橋面

車橋面是底盤車上表面，采用七九式帶式舟橋橋面結(jié)構(gòu)，作為車行部。根據(jù)WZ773兩棲裝甲加油車外型尺寸，確定登陸橋上部車橋面長為8米。車橋面前端距地面高3米，設(shè)計有駕駛室，其位置和形狀采用自行門橋駕駛室結(jié)構(gòu)；外面裝有前支腿并與中橋節(jié)鉸接。車橋面后端距地面高2米，裝有后支腿，與后引橋鉸接。

4.2.6 各橋節(jié)連接與功能

機(jī)械化橋架設(shè)方式有兩種：一是平推式，一種是剪刀式。根據(jù)災(zāi)區(qū)增援和兩棲登陸橋作戰(zhàn)需要，采用剪刀式展開架設(shè)方式，所以各橋節(jié)間采用鉸接和液壓馬達(dá)與減速裝置控制。架設(shè)時，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動各橋節(jié)到合適的角度。車橋面前后兩個液壓馬達(dá)具有雙重作用，一是架設(shè)時轉(zhuǎn)動后引橋和中橋節(jié)；二是分別或同時轉(zhuǎn)動前后四個支腿完成步履行進(jìn)中移動車體的任務(wù)。

4.2.7 救援橋外形尺寸

救援橋外形尺寸設(shè)計為：長×寬×高=9000×3200×3800毫米。我國現(xiàn)行公路運輸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，公路運輸限高為4米，救援橋高度符合要求；山地伴隨橋橋面寬為3.2米，以此確定為救援橋?qū)挾仍O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；所有橋節(jié)長度不超過8米，加上附屬裝置全長不超過9米。

4.2.8 履帶底盤車

底盤車借鑒8511履帶式挖坑機(jī)成熟設(shè)計技術(shù)，動力裝置、綜合傳動裝置、行走系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等主要部件可直接選用，技術(shù)成熟，使用可靠。

4.2.9 底盤車總體布置

底盤采用前置式傳動裝置，發(fā)動機(jī)中置；駕駛室在車首頂部，動力室位于發(fā)動機(jī)和傳動裝置之間的底盤車下部；車體上部即為車橋面，可作為車行部。

5 結(jié)論

新型道路交通救援機(jī)械化橋是在現(xiàn)有履帶及輪式車輛、機(jī)械化橋等技術(shù)基礎(chǔ)之上嫁接創(chuàng)新而成的，可較大提高國家道路交通救災(zāi)能力和登島作戰(zhàn)能力，具有非常重大的現(xiàn)實意義。車橋一體化結(jié)構(gòu)，是對國際機(jī)械化橋梁技術(shù)的重大突破，開辟了機(jī)械化橋發(fā)展的新方向。隨著國家軍民融合平臺的發(fā)展，越來越多的軍工技術(shù)將服務(wù)于社會，服務(wù)于國計民生，為打牢抗震救災(zāi)物質(zhì)基礎(chǔ)做出貢獻(xiàn)。