基于自動(dòng)控制的分類清運(yùn)垃圾車創(chuàng)新設(shè)計(jì)

黃富成 戴偉巧 楊夏

摘 要：本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)城市垃圾收集、垃圾運(yùn)輸和垃圾處理三方面進(jìn)行調(diào)查分析，總結(jié)出我國(guó)傳統(tǒng)的垃圾清運(yùn)車進(jìn)行垃圾分類清運(yùn)時(shí)存在混合清運(yùn)垃圾的問(wèn)題。針對(duì)問(wèn)題，對(duì)垃圾分類清運(yùn)車在自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括車體以及位于車體上的垃圾廂。車體設(shè)有視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、紅外探測(cè)系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)等裝置。垃圾廂內(nèi)部設(shè)有一個(gè)縱向隔板，將垃圾廂分為兩個(gè)垃圾倉(cāng)、并且兩個(gè)垃圾倉(cāng)內(nèi)均設(shè)有推板，兩推板負(fù)責(zé)將垃圾進(jìn)行壓縮、側(cè)邊還設(shè)計(jì)有一個(gè)可以前后移動(dòng)的機(jī)械手，負(fù)責(zé)將垃圾桶的垃圾收進(jìn)垃圾倉(cāng)、前后兩側(cè)分別設(shè)計(jì)有兩個(gè)可以自動(dòng)開(kāi)關(guān)的車門(mén)，需要傾倒垃圾的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)車門(mén)由推板將垃圾傾倒出來(lái)。

關(guān)鍵詞：垃圾分類;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);自動(dòng)控制

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

1 背景介紹

根據(jù)中國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)城市生活垃圾年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)1.5億噸，垃圾年產(chǎn)量以每年8%的速度遞增，并且這個(gè)數(shù)值還在不斷的擴(kuò)大[1]。目前，我們國(guó)家在垃圾分類處理方面的成績(jī)還不是很理想，對(duì)垃圾處理的方法仍處于傳統(tǒng)的混合收集模式，收集完了之后便是進(jìn)行垃圾填埋或者焚燒。在日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，人們高意愿、高執(zhí)行垃圾分類，甚至進(jìn)行垃圾分類已經(jīng)成為了一種產(chǎn)業(yè)。

2 垃圾清運(yùn)車的前景分析

垃圾清運(yùn)車在上世紀(jì)二十年代就已經(jīng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展起來(lái)，但是我國(guó)則是經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放之后才全面發(fā)展，比西方發(fā)達(dá)國(guó)家晚了幾十年。近幾年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，這使得垃圾清運(yùn)車發(fā)展迅速。并且垃圾清運(yùn)車作為城市環(huán)衛(wèi)部門(mén)必不可少的專用車輛，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、節(jié)約資源方面發(fā)揮了極大的作用。本文將從以下三個(gè)方面對(duì)垃圾清運(yùn)車前景進(jìn)行分析。

2.1 國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)離不開(kāi)垃圾清運(yùn)車

垃圾清運(yùn)車作為我國(guó)的專用車輛與家用小車大不相同，小車主要是作為個(gè)人所屬的物品進(jìn)行使用，但是，垃圾清運(yùn)車則是直接通過(guò)對(duì)垃圾清運(yùn)參與到國(guó)家的環(huán)境建設(shè)，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2.2 垃圾清運(yùn)車是資源可持續(xù)發(fā)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(fèi)的話，地球也將會(huì)迎來(lái)能源危機(jī)。對(duì)垃圾的合理處置是資源可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)有效措施，如果僅僅依靠目前的垃圾清運(yùn)車，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到垃圾分類的效果。因此，國(guó)家需要投入大量的研究去開(kāi)發(fā)一款能夠?qū)M(jìn)行分類處理的垃圾清運(yùn)車，從而使得垃圾回收利用成為一個(gè)國(guó)家的潮流。

2.3 我國(guó)重視生態(tài)文明的建設(shè)

二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，財(cái)政部門(mén)對(duì)城市現(xiàn)代化建設(shè)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的現(xiàn)代化建設(shè)投入很大，相關(guān)的鼓勵(lì)政策也不斷出臺(tái)，在垃圾清運(yùn)車方面，垃圾處理技術(shù)以及垃圾清運(yùn)方面也得到了快速發(fā)展。并且，我國(guó)近幾年大力建設(shè)重視國(guó)計(jì)民生的工程，為垃圾清運(yùn)車的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。未來(lái)，如果城市生活將垃圾繼續(xù)以年增長(zhǎng)率8%計(jì)算，垃圾清運(yùn)車的年增長(zhǎng)率應(yīng)為20%，由此可見(jiàn)，我國(guó)仍需要一大批的垃圾清運(yùn)車用來(lái)處理垃圾[2]。

3 垃圾清運(yùn)車種類分析

垃圾清運(yùn)車的起源可以追溯至上世紀(jì)二十年代，為了應(yīng)對(duì)每一個(gè)時(shí)代發(fā)展的需求，垃圾清運(yùn)車的種類也是各種各樣。當(dāng)前市場(chǎng)上的主流垃圾清運(yùn)車種類大致分為以下幾種：

3.1 壓縮式垃圾清運(yùn)車

壓縮式垃圾車以其強(qiáng)大的功能風(fēng)靡全球，成為世界上最廣泛使用垃圾清運(yùn)車。它主要是依靠其壓縮功能在眾多的垃圾清運(yùn)車當(dāng)中脫穎而出。該款垃圾車的構(gòu)造主要由液壓系統(tǒng)、垃圾廂、推板和填充裝置等部件組成，依靠機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾車對(duì)垃圾的倒入、壓縮、卸料的功能，并且壓縮式垃圾車還具有環(huán)保性好、工作自動(dòng)化程度高、密封性強(qiáng)等特點(diǎn)[3]。

3.2 掛桶式自卸垃圾清運(yùn)車

掛桶式自卸垃圾清運(yùn)車在垃圾清運(yùn)當(dāng)中也發(fā)揮了非常大的作用。掛桶式垃圾清運(yùn)車能夠?qū)崿F(xiàn)一車與多個(gè)垃圾桶配合使用，方便快捷。同時(shí)，垃圾桶提升機(jī)構(gòu)可以將垃圾桶的垃圾自動(dòng)倒入垃圾廂里，它工作一個(gè)周期流程的時(shí)間約為50S。并且，垃圾廂的封閉性非常好、對(duì)環(huán)境也不會(huì)產(chǎn)生二次污染[4]。

3.3 擺臂式垃圾清運(yùn)車

擺臂式垃圾清運(yùn)車主要分為地坑式擺臂式垃圾清運(yùn)車和地面式擺臂垃圾清運(yùn)車。該款垃圾清運(yùn)車主要包括一套液壓總成和全國(guó)統(tǒng)一擺臂式垃圾斗組成。它的工作流程是通過(guò)左右兩臂對(duì)垃圾斗進(jìn)行舉升，并且可以實(shí)現(xiàn)一車多斗，質(zhì)量效率高[5]。

3.4 車廂可卸式垃圾清運(yùn)車

拉臂式垃圾清運(yùn)車又稱車廂可卸式垃圾清運(yùn)車，它與其它類型垃圾清運(yùn)車的不同之處在于它還可以服務(wù)五大型采礦部門(mén)清運(yùn)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(shí)現(xiàn)一車與多個(gè)車廂共同完成工作[6]。

4 垃圾分類清運(yùn)車設(shè)計(jì)

4.1 垃圾清運(yùn)車系統(tǒng)

該垃圾分類清運(yùn)車如圖1所示，是一款無(wú)人駕駛垃圾分類清運(yùn)車，它在結(jié)構(gòu)上包括車體以及位于車體上垃圾廂。該清運(yùn)車的車體設(shè)有視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、紅外探測(cè)系統(tǒng)、激光雷達(dá)系統(tǒng)等裝置，正是由于這么多系統(tǒng)的緊密配合，才能夠使得垃圾分類清運(yùn)車能夠正常有序的工作。垃圾廂它的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)縱向隔板，將垃圾廂分為兩個(gè)分支倉(cāng)、并且兩個(gè)分支箱內(nèi)均設(shè)有推板，兩推板負(fù)責(zé)將垃圾進(jìn)行壓縮、垃圾分類清運(yùn)車側(cè)邊還設(shè)計(jì)有一個(gè)機(jī)械手，負(fù)責(zé)將垃圾桶的垃圾收進(jìn)垃圾廂，機(jī)械手的底部設(shè)有導(dǎo)軌使得機(jī)械手可以前后移動(dòng)、垃圾廂的前后兩側(cè)分別設(shè)計(jì)有兩個(gè)可以自動(dòng)開(kāi)關(guān)的車門(mén)，需要傾倒垃圾的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)車門(mén)傾倒垃圾。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該垃圾分類清運(yùn)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(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垃圾清運(yùn)車的垃圾分類。

自裝料裝置：該裝置設(shè)在垃圾廂的右側(cè)，負(fù)責(zé)將外部的垃圾桶通過(guò)機(jī)械手臂提升倒入垃圾廂。機(jī)械手臂可以前后滑動(dòng)，這樣子可以將不同的垃圾桶倒入對(duì)應(yīng)的垃圾倉(cāng)。

自卸料裝置：該裝置主要依靠垃圾車前后自動(dòng)門(mén)與壓縮推板共同完成。當(dāng)垃圾清運(yùn)車到達(dá)垃圾處理廠的時(shí)候，垃圾車前后兩邊自動(dòng)門(mén)會(huì)打開(kāi)，然后壓縮推板繼續(xù)將垃圾推至外邊。

垃圾壓縮裝置：該裝置的結(jié)構(gòu)主要包括推板與液壓桿共同完成。垃圾還沒(méi)倒入垃圾廂之前，推板處于中間隔板位置，垃圾進(jìn)入之后，推板將垃圾推到自動(dòng)門(mén)兩側(cè)進(jìn)行壓縮。

污水處理裝置：污水處理裝置主要位于垃圾倉(cāng)兩側(cè)，靠近門(mén)口兩側(cè)通過(guò)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(guò)濾網(wǎng)，污水箱底部安裝排水閥，方便污水的排放。

垃圾廂：垃圾廂設(shè)計(jì)為一個(gè)矩形，中間被一個(gè)隔板分成兩部分作為儲(chǔ)存垃圾的垃圾倉(cāng)，并且設(shè)成矩形有利于各部分功能的執(zhí)行。

自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)裝置：該裝置設(shè)于垃圾分類清運(yùn)車前后兩側(cè)，具有自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的功能，并且還設(shè)有信號(hào)檢測(cè)板可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)附近的環(huán)境信息，進(jìn)而做出調(diào)整。

5 總結(jié)

采用自動(dòng)控制的垃圾清運(yùn)車設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)垃圾的分類收集與清運(yùn)，避免了人們?cè)谠搭^進(jìn)行垃圾分類之后的清運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)垃圾混合的情況，從而解決垃圾分類清運(yùn)中存在的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈穎青.我國(guó)垃圾分類現(xiàn)狀及對(duì)策建議[J].北方環(huán)境，2011（08）：13-14.

[2]張啟君.國(guó)內(nèi)垃圾車市場(chǎng)的情況分析及未來(lái)預(yù)測(cè)[J].商用汽車，2007（02）：89-91.

[3]連峰磊，秦小浩.環(huán)衛(wèi)車輛及其發(fā)展方向[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（16）：727-728.

[4]董芳.河北山區(qū)農(nóng)村生活垃圾處理模式研究—以易縣為例[D].碩士學(xué)位論文，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017

[5]燕來(lái)榮.市政環(huán)衛(wèi)車輛的“亮點(diǎn)”探析[J].交通與運(yùn)輸，2012（02）：46-47.

[6]肖獻(xiàn)法，劉鍵生.各具特色的環(huán)衛(wèi)車輛（下）--第2屆國(guó)際固體廢物處理技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)參展車型介紹[J].商用汽車，2004（02）：58-60.