多功能排水搶險車研制探析

劉杰梅 ，曾文超 ，梁子威 ，唐欣怡 ，李志鵬

（1.湖南省應急排水搶險設備工程技術研究中心；2.長沙迪沃機械科技有限公司；3.長沙理工大學，湖南 長沙 410000）

1 前言

排水搶險作業往往面臨著復雜的作業環境帶來的諸多問題：道路受阻導致車輛無法到達作業地點、地形或建筑結構導致排水泵組無法進入理想的作業點。人員攜帶電動、液壓破拆工具可以破除障礙，解決復雜作業環境帶來的問題，提高作業效率。在現有技術中，排水搶險車是拖車底盤裝載箱體的形式，通常排水設備是由底盤取力輸出驅動液壓負載或箱體內裝載柴油發電機組驅動電動負載，能夠提供的動力源種類單一，無法滿足復雜場景下的綜合排水搶險作業。現有技術中，特別是專用裝置為柴油發電機組的輕卡二類底盤救險車箱內布局不明確，柴油發電機組工作時底盤動力往往會閑置造成資源浪費，柴油發電機組作業過程中產生的熱煙氣如果因車輛設計導致的氣體排放方式不合理會影響車輛外觀及人員使用，為解決這些問題，特研制一種多功能排水搶險車。

2 整車參數要求

整車尺寸長×寬×高：5500×1950×2500（2680）（mm），總質量≤4495kg。

3 總體設計

多功能排水搶險車，包括箱體，箱體安裝在汽車底盤頂部，箱體內部安裝有用于將箱體內部分隔成機組艙、排風散熱艙和排水設備艙的第一隔斷和第二隔斷，箱體右側安裝有排水電泵控制柜和機組總控柜，汽車底盤設置有一套用于向車載液壓動力站提供動力的動力源，車載液壓動力站安裝在箱體內部，車載液壓動力站與汽車底盤取力器連接，車載液壓動力站的液壓接口和控制開關集成在箱體左側一內嵌控制面板上，總體設計如圖1所示。

圖1 總體結構

4 研制關鍵技術

4.1 底盤選型

所需底盤車型既需滿足國家最新法律法規對于上藍牌的車型的要求，底盤載荷又需滿足所需排水配置的質量要求，需在各個滿足上述要求的車型里挑選經濟性高的產品。

4.2 底盤取力液壓動力站開發

通過自選底盤變速箱側取力器，并配備與之匹配的液壓元件，組成12kW的液壓動力站，因是公司第一次配置此種方式的動力站，最終可達功率和運行時間都需核算，并最終通過樣車測試才能形成最終實際數據。

4.3 車輛分區合理化布局設計技術

本車配備了高品質的發電機組（康明斯＋斯坦福），外形尺寸相對于同功率其他品牌機組偏大的，在上裝箱體重量和尺寸的雙層限定下，并滿足發電機組的進排風要求，需合理布局箱內配置。

4.4 泵及控制

整車除了配置2臺QW500電水泵及其水泵標配附件、1個1控2控制柜之外，電水泵配備變頻控制系統，可實時監控各項運行參數，安全可靠，配有漏電保護裝置，遇有過流、過熱等隱患時，可快速停機保護，除此之外，整車底盤上還配置了底盤取力器＋液壓動力系統，用于驅動常用的液壓工具、渣漿泵、液壓水泵或者需要液壓驅動的設備，2套動力系統可以同時驅動所對應的負載，整車排水性能最大流量可達1300m3/h。

4.5 照明設備

升降照明燈及工程警燈組合設計安裝在駕駛室頂部，該燈燈桿裝載高度1.2m，配備2×150W的LED燈頭，且車身頂部側面和后面都設置有外場地燈車，為夜間工作提供足夠的照明需求，內配置直流、交流照明系統，可為操作，檢修箱內設備等提供照明。

4.6 排水搶險車抗傾覆計算

風壓計算：P=0.5ρcυ2

式中，P為單位面積上的風壓力，Pa；ρ為空氣密度，一般取1.2258kg/m3；c為風力系數(標志牌c=1.2，標志桿c=0.7，環拋天線c=1.6)；υ為風速，m/s(20m/s)。

P=0.5×1.2258×1.2×400 ≈ 588Pa

整車抗傾覆

風速20m/s時，整車抗傾覆計算如下：

整車風載受力分析

整車在20m/s的風速狀態下所受力F艙

F艙=P·S艙總1=588×13=7644N

式中，S為迎風面積。

整車風載力矩分析

M風=F車×H車=F艙×H風≈9479Nm

H風=1.24m（整車迎風面中心距地面高度）

整 車 總 重 量 為4495kg， 輪 距 B=1.586m，L傾=0.793m，則整車重力距MG：

M車=G車·L傾= 34932Nm＞M風

可見，整車重力距大于風載力矩，在風速20m/s狀態下整車不會產生傾覆,可靠性高。

4.7 設計創新性

與現有技術相比，設計有如下創新：（1）箱體由第一隔斷和第二隔斷分成機組艙、排風散熱艙、排水設備艙3個艙體，箱體布局明確；（2）柴油發電機組可提供較大功率的輸出，車載液壓動力站可提供額外的功率輸出，提高了車輛綜合作業能力；（3）第二隔斷通過采用弧形設計，從而便于引導熱風排出；（4）柴油發電機組的進、排風分別設置在箱體兩側，一側進一側出，且進氣側設置在整車控制系統側，此進、排風方向能提高操作人員的作業舒適感；（5）救險車能夠攜帶一臺大功率柴油發電機組及車載液壓動力站，能夠同時攜帶并使用電動及液壓排水設備，具有完善的控制系統，模塊化的車廂布局，保證排水設備穩定運行。

5 樣車測試

樣車裝配完成后，項目小組及已組織生產部門相關人員分別對樣車的外觀、質量、制造工藝、配置負載進行了測試。

5.1 樣車外觀、制造工藝檢測

根據《測試大綱》及《新產品項目驗收表》對比該項目以上描述的設計及實物狀態，該項目的外觀、質量及制造工藝等基本滿足設計狀態，樣車上可整改的問題已經整改完成，項目可進入下一階段。

5.2 水泵負載測試

2臺QW500-10水泵，運行時間：2h，測試結果：流量500m3/h，揚程9.74m,轉速3100r/min水泵負載測試合格。

5.3 車載動力液壓系統測試

（1）液壓工具測試。液壓圓盤鋸，運行：30min，測試結果：車載液壓動力系統可驅動工作壓力在20MP內的液壓工具（功率5kW），達到設計狀態。

（2）渣漿泵測試。迪沃100ZJ-10（10kW），運行：30min，測試結果：因渣漿泵輸出介質是清水，液壓系統壓力表顯示在8MP,實際負載輸出功率經理論計算是6kW左右，流量100.23m3/h，揚程9.95m,車載液壓動力系統運行合格。

6 結語

所設計的整車各性能滿足設計要求，符合國家城市環保政策，水泵1個人可以抬動，布置方便，適應性強；上裝配備48kW康明斯＋斯坦福發電機組，發電機組可靠性高，市場接受率高；整車配備12kW底盤取力液壓動力站，除了排水、供水作業外，還可以驅動液壓工具、渣漿泵及液壓水泵，配置功能更加多樣化；整車可乘人員數量≤2人；底盤配置整體偏經濟；救險排水車機動性能好，使用方便，可靠性高。