基于自動控制的分類清運垃圾車創新設計

黃富成 戴偉巧 楊夏

摘 要：本文通過對國內城市垃圾收集、垃圾運輸和垃圾處理三方面進行調查分析，總結出我國傳統的垃圾清運車進行垃圾分類清運時存在混合清運垃圾的問題。針對問題，對垃圾分類清運車在自動控制系統的基礎上進行結構設計。主要包括車體以及位于車體上的垃圾廂。車體設有視覺識別系統、紅外探測系統、激光雷達系統等裝置。垃圾廂內部設有一個縱向隔板，將垃圾廂分為兩個垃圾倉、并且兩個垃圾倉內均設有推板，兩推板負責將垃圾進行壓縮、側邊還設計有一個可以前后移動的機械手，負責將垃圾桶的垃圾收進垃圾倉、前后兩側分別設計有兩個可以自動開關的車門，需要傾倒垃圾的時候，會自動打開車門由推板將垃圾傾倒出來。

關鍵詞：垃圾分類;結構設計;自動控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.014

1 背景介紹

根據中國城市環境衛生協會數據顯示，我國城市生活垃圾年產量已經超過1.5億噸，垃圾年產量以每年8%的速度遞增，并且這個數值還在不斷的擴大[1]。目前，我們國家在垃圾分類處理方面的成績還不是很理想，對垃圾處理的方法仍處于傳統的混合收集模式，收集完了之后便是進行垃圾填埋或者焚燒。在日本和德國等發達國家，人們高意愿、高執行垃圾分類，甚至進行垃圾分類已經成為了一種產業。

2 垃圾清運車的前景分析

垃圾清運車在上世紀二十年代就已經開始蓬勃發展起來，但是我國則是經過改革開放之后才全面發展，比西方發達國家晚了幾十年。近幾年來我國經濟發展迅速，這使得垃圾清運車發展迅速。并且垃圾清運車作為城市環衛部門必不可少的專用車輛，在國家經濟建設、節約資源方面發揮了極大的作用。本文將從以下三個方面對垃圾清運車前景進行分析。

2.1 國家的經濟建設離不開垃圾清運車

垃圾清運車作為我國的專用車輛與家用小車大不相同，小車主要是作為個人所屬的物品進行使用，但是，垃圾清運車則是直接通過對垃圾清運參與到國家的環境建設，進而促進我國經濟增長。

2.2 垃圾清運車是資源可持續發展的重要措施

地球上的資源再生速度是十分緩慢的，資源鋪張浪費的話，地球也將會迎來能源危機。對垃圾的合理處置是資源可持續發展的一個有效措施，如果僅僅依靠目前的垃圾清運車，遠遠達不到垃圾分類的效果。因此，國家需要投入大量的研究去開發一款能夠對垃圾進行分類處理的垃圾清運車，從而使得垃圾回收利用成為一個國家的潮流。

2.3 我國重視生態文明的建設

二十世紀九十年代以來，我國的經濟發展迅速，財政部門對城市現代化建設以及鄉鎮的現代化建設投入很大，相關的鼓勵政策也不斷出臺，在垃圾清運車方面，垃圾處理技術以及垃圾清運方面也得到了快速發展。并且，我國近幾年大力建設重視國計民生的工程，為垃圾清運車的發展提供了良好的機遇。未來，如果城市生活將垃圾繼續以年增長率8%計算，垃圾清運車的年增長率應為20%，由此可見，我國仍需要一大批的垃圾清運車用來處理垃圾[2]。

3 垃圾清運車種類分析

垃圾清運車的起源可以追溯至上世紀二十年代，為了應對每一個時代發展的需求，垃圾清運車的種類也是各種各樣。當前市場上的主流垃圾清運車種類大致分為以下幾種：

3.1 壓縮式垃圾清運車

壓縮式垃圾車以其強大的功能風靡全球，成為世界上最廣泛使用垃圾清運車。它主要是依靠其壓縮功能在眾多的垃圾清運車當中脫穎而出。該款垃圾車的構造主要由液壓系統、垃圾廂、推板和填充裝置等部件組成，依靠機電一體化技術實現垃圾車對垃圾的倒入、壓縮、卸料的功能，并且壓縮式垃圾車還具有環保性好、工作自動化程度高、密封性強等特點[3]。

3.2 掛桶式自卸垃圾清運車

掛桶式自卸垃圾清運車在垃圾清運當中也發揮了非常大的作用。掛桶式垃圾清運車能夠實現一車與多個垃圾桶配合使用，方便快捷。同時，垃圾桶提升機構可以將垃圾桶的垃圾自動倒入垃圾廂里，它工作一個周期流程的時間約為50S。并且，垃圾廂的封閉性非常好、對環境也不會產生二次污染[4]。

3.3 擺臂式垃圾清運車

擺臂式垃圾清運車主要分為地坑式擺臂式垃圾清運車和地面式擺臂垃圾清運車。該款垃圾清運車主要包括一套液壓總成和全國統一擺臂式垃圾斗組成。它的工作流程是通過左右兩臂對垃圾斗進行舉升，并且可以實現一車多斗，質量效率高[5]。

3.4 車廂可卸式垃圾清運車

拉臂式垃圾清運車又稱車廂可卸式垃圾清運車，它與其它類型垃圾清運車的不同之處在于它還可以服務五大型采礦部門清運垃圾，比如灰、石頭等建筑材料。該款垃圾車車廂可以自卸，也可以實現一車與多個車廂共同完成工作[6]。

4 垃圾分類清運車設計

4.1 垃圾清運車系統

該垃圾分類清運車如圖1所示，是一款無人駕駛垃圾分類清運車，它在結構上包括車體以及位于車體上垃圾廂。該清運車的車體設有視覺識別系統、紅外探測系統、激光雷達系統等裝置，正是由于這么多系統的緊密配合，才能夠使得垃圾分類清運車能夠正常有序的工作。垃圾廂它的內部設有一個縱向隔板，將垃圾廂分為兩個分支倉、并且兩個分支箱內均設有推板，兩推板負責將垃圾進行壓縮、垃圾分類清運車側邊還設計有一個機械手，負責將垃圾桶的垃圾收進垃圾廂，機械手的底部設有導軌使得機械手可以前后移動、垃圾廂的前后兩側分別設計有兩個可以自動開關的車門，需要傾倒垃圾的時候，會自動打開車門傾倒垃圾。

4.2 結構設計

該垃圾分類清運車如圖2所示，主要依靠自裝料裝置、自卸料裝置、垃圾壓縮裝置、污水處理裝置、垃圾廂以及自動開關門等結構實現垃圾清運車的垃圾分類。

自裝料裝置：該裝置設在垃圾廂的右側，負責將外部的垃圾桶通過機械手臂提升倒入垃圾廂。機械手臂可以前后滑動，這樣子可以將不同的垃圾桶倒入對應的垃圾倉。

自卸料裝置：該裝置主要依靠垃圾車前后自動門與壓縮推板共同完成。當垃圾清運車到達垃圾處理廠的時候，垃圾車前后兩邊自動門會打開，然后壓縮推板繼續將垃圾推至外邊。

垃圾壓縮裝置：該裝置的結構主要包括推板與液壓桿共同完成。垃圾還沒倒入垃圾廂之前，推板處于中間隔板位置，垃圾進入之后，推板將垃圾推到自動門兩側進行壓縮。

污水處理裝置：污水處理裝置主要位于垃圾倉兩側，靠近門口兩側通過污水管道與壓縮垃圾車箱體底部連接，污水管道與垃圾車箱體間安裝過濾網，污水箱底部安裝排水閥，方便污水的排放。

垃圾廂：垃圾廂設計為一個矩形，中間被一個隔板分成兩部分作為儲存垃圾的垃圾倉，并且設成矩形有利于各部分功能的執行。

自動開關門裝置：該裝置設于垃圾分類清運車前后兩側，具有自動開關門的功能，并且還設有信號檢測板可以實時監測附近的環境信息，進而做出調整。

5 總結

采用自動控制的垃圾清運車設計，實現垃圾的分類收集與清運，避免了人們在源頭進行垃圾分類之后的清運過程中出現垃圾混合的情況，從而解決垃圾分類清運中存在的問題。

參考文獻：

[1]沈穎青.我國垃圾分類現狀及對策建議[J].北方環境，2011（08）：13-14.

[2]張啟君.國內垃圾車市場的情況分析及未來預測[J].商用汽車，2007（02）：89-91.

[3]連峰磊，秦小浩.環衛車輛及其發展方向[J].城市建設理論研究（電子版），2014（16）：727-728.

[4]董芳.河北山區農村生活垃圾處理模式研究—以易縣為例[D].碩士學位論文，河北農業大學，2017

[5]燕來榮.市政環衛車輛的“亮點”探析[J].交通與運輸，2012（02）：46-47.

[6]肖獻法，劉鍵生.各具特色的環衛車輛（下）--第2屆國際固體廢物處理技術與設備展覽會參展車型介紹[J].商用汽車，2004（02）：58-60.