淺談除雪設備的智能化設計

王愫

摘要：我國北方地區(qū)氣候與地形特殊，冬季時長，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的除雪設備。本文通過對目前市場現有除雪設備的工作流程和處理方法進行分析，細致深入的對三大除雪方式和功能進行比較、對比、分析優(yōu)缺點。掌握一切可能性智能化因素，設計出了結合智能化、自動化以及多功能的除雪產品，有效的解決了針對極端暴雪天氣下的積雪導致的交通堵塞問題，利用外觀和靈活性相結合解決了狹窄路面除雪設備無法正常工作的問題，以及功能系統化在節(jié)能環(huán)保和城市路面美觀上起了很大作用。

關鍵詞：除雪設備;智能化;系統化設計

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）02-0068-02

在我國北方地區(qū)的自然以及人文條件大環(huán)境下，除雪設備的.大小、除雪效率及安全性是三大重要因素。當設備機身過大時，除雪設備將占用主道從而影響交通，引發(fā)交通事故，機場跑道的積雪也會延誤航班，大雪后，高速公路常被迫關閉。同時當處理狹窄路面時，也要求除雪設備的體積不宜過大，達到一定的靈活性。在智能化理念下的除雪設備設計即將智能化的因素融入到除雪設備的設計當中。基于傳統的除雪設備設計原理，同時結合數據電子技術，感應技術以及自動化技術等，使之在滿足傳統機械設備的設計要求上，更加滿足智能化操作和使用需求。本文希望通過對除雪設備進行智能化設計，解決了狹窄路面除雪設備無法正常工作的問題，為城市環(huán)境出一份力。

1除雪設備的現狀

國內外目前較普遍采用的除雪設備有推雪鏟式除雪設備和拋雪機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雪的區(qū)域，寬大的雪滾刷被安裝在車身前方，隨著滾刷前進式轉動，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所清掃除雪，但對于堅硬壓實復雜的積雪路面，很難高效率清理;（2）拋雪機（圖2）局限適用在降雪量特別大的地區(qū)，當推雪鏟無法滿足和及時將積雪推除時，則使用拋雪機將積雪向公路兩側拋出，再結合推雪鏟以及撒鹽機進行撒融雪劑的方式，使之達到除雪時防滑的目的;（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到1cm～2cm的情況。如果是沒有經過碾壓和堆積的浮雪，則厚度在5cm，但此設備不適合用于清掃厚雪和道路上的壓實雪，主要適用于公路的收費站、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輛的動力輸出是影響掃雪效率的主要因素。

目前國內的除雪設備功能較為單一，并要分別進行破冰、除雪、堆積作業(yè)，除雪流程繁瑣、效率低下，對地面的破壞力較大，當道路崎嶇不平時，會劃傷地面，導致地面的維護性較差。除雪設備智能化操作弱，自動化程度低，需人工駕駛操作，在夜間工作作業(yè)強度大、耗時長，存在較大的作業(yè)危險性，并且目前暫時無法實現自動避讓功能，來避免除雪裝置損壞。與此同時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、粉塵較多等問題。

2除雪設備智能化設計的意義

傳統除雪設備_工作流程沒有智能化設計的加入，是提前安排好積雪：堆放的位置，然后根據其安排好的積雪堆放區(qū)域，來定位除雪設備行駛作業(yè)線路的先后順序，同時需要駕駛員手動操作，通過安裝在除雪設備前部的推雪鏟、旋轉式滾刷以及側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達到路面除冰、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，并且路面清理無法達到最優(yōu)化。電子信息技術和智能感應技術以及自動化技術的加入，改變了傳統除雪設備的工作流程，感應技術通過電子信息技術分析整理并將路面環(huán)境信息數據傳遞給駕駛員，駕駛員根據內容進行設備自動化操作，駕駛員無需手動操作除雪工作，這減少了二次清理的時間與人力物力。同時通過對除雪設備的智能化設計，根據除雪設備的結構特點，能有針對性地進行結構優(yōu)化并結合電子信息技術和感應技術，從而建立系統化的功能模塊。將感應設備添加到除雪設備中，對當前工作環(huán)境、場地、以及積雪厚度等做出明確及時的判斷，解決除雪鏟結構存在的除雪不凈等弊端。

3除雪設備的智能化設計分析

3.1用戶智能體驗設計

對于產品智能化，有兩層意思。第一層是指裝備智能，在除雪設備作業(yè)時，實現自動化操作;第二層是指體驗智能，從使用者角度出發(fā)，最大化的達到安全性與舒適度的水平。

一般認為，智能是指用戶對客觀事物合理的進行分析，隨之判斷以及有效地對周圍環(huán)境事宜處理的綜合能力和有目的地行動。同時，就除雪設備而言，智能應該是有生活溫度的，需要產品向用戶出發(fā)并靠近用戶的心靈，而非是簡單的控制與操作，使智能機械與人能真正的結合在一起，其本質是人機一體化。除雪設備則呈現出用戶的智能體驗以及功能的全方位一體化，既從用戶出發(fā)又從承受者一自然角度出發(fā)。例如，除雪設備的自動門設計，滑桿式平行移動，可極大的節(jié)省設備作業(yè)時占用的空間，從操作者角度，冬季嚴寒條件下，增加了安全性與舒適度。目前汽車電子產品已實現自動化操作，增加駕駛員的安全系數。除雪設備的內飾也應采用自動化的操作系統，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)質量與減少誤差。

3.2系統化功能模塊設計

對于清除積雪作業(yè)來講，除雪、除冰以及堆積這三方面是主要作業(yè)內容。如何利用結構與結構之間的關系來達到最優(yōu)化除雪效果是重中之重。

通過1+1》2的原理，結構布局緊湊，操作靈活方便，使用性能安全可靠。一次作業(yè)就可完成整個除冰除雪過程，不需二次、三次作業(yè)，亦不需撒鹽及融雪劑等化學產品（圖3）。例如，除雪設備采用功能流水化作業(yè)模式，通過前測的滾筒伸縮式“觸角”達到破冰粉碎壓實雪的目的。

設備底部安裝可旋轉式清掃和吸入設備，把碎冰積雪吸入傳送到儲雪箱并對殘雪殘冰進行徹底清除。同時利用雪熔點原理，將其進行快速堆積、擠壓可成型。例如，3D打印機利用熔融擠壓成型技術，也叫熔融堆積成型技術，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。

使用智能化除雪設備可大大減小作業(yè)強度，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場跑道、高速公路、城市街道等路面除冰雪作業(yè)。

4除雪設備智能化設計實踐

PIONEER除雪車通過前置可收縮碾壓式滾輪除冰錐，滾動式移動，強力碾壓冰層、壓實雪，碎冰積雪隨之由底部旋轉式清掃系統進行殘雪、殘冰的清掃并傳送至后側儲雪箱內，利用快速加壓改變積雪熔點的原理進行加工處理成幾何體（圖4），最后伴隨除雪車的前行移動排除并排列整齊的堆放在道路兩側。既達到徹底除雪的目的，又有利于城市道路的美化與環(huán)保（圖5）。

5結論

本文對如何有效清除積雪的方式、除雪設備的智能化因素進行了探討與分析，在除雪設備設計過程中，通過大量的理論分析主要得出了結論，即在一切可行范圍下的智能因素，達到最大化的人機結合、機械與環(huán)境結合。總之，智能化的推廣與應用，相信將很快改變我國北方地區(qū)冬季除雪的現狀，使城市雪季交通安全暢通，有利于提高交通系統的效率與安全，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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