國內高速掃路車技術現狀及發展前景分析

摘要：隨著我國高速公路建設的快速發展，機械化清掃維護成為必然趨勢，目前市場上存在多種結構形式的高速掃路車，在清掃作業效果上各有特點。據此，結合目前市場上的主要高速掃路車車型，對其技術路線、結構特點進行分析，總結出我國高速掃路車的技術現狀，并對存在的問題和未來發展方向進行展望。

關鍵詞：高速公路；掃路車；清掃作業

中圖分類號：U273 收稿日期：2024-03-12

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408001

1前言

公路交通是基礎設施建設的重要領域，是國家交通網發展的物質載體，截至2022年底，我國的高速公路里程已達到177萬km[1]。高速公路養護清掃作業是保證道路通行安全、舒適、快捷的基石。道路清掃作業主要為人工清掃和機械化清掃。人工清掃對交通影響大、安全性差；但常規掃路車的有效作業速度低，日常使用、維護費用高，導致高速公路上常規掃路車機械化清掃與人工相比并無較大的優勢[2]。

隨著我國高速公路的發展，迫切需要能滿足高速作業的清掃車輛，因此催生了多種技術路線的高速掃路車，高速清掃機械化也出現逐步擴展的趨勢。目前市場上的高速掃路車主要有兩種技術路線，即純掃式和吸掃結合式。本文基于各技術路線的結構特點，分析當前高速掃路車行業技術現狀。

2 純掃式高速掃路車

純掃式掃路車屬于早期第一代掃路車的技術路線，上世紀90年代由于其可維護性差、清掃粉塵類垃圾潔凈率低等缺陷，逐步被吸掃式掃路車淘汰[3]。但是純掃式掃路車有作業速度較高、可清掃大件垃圾等特點，因此在高速道路上依然有較大范圍的應用。這類車型采用單發動機結構，由底盤發動機作為動力源，在提供車輛行走動力的同時帶動清掃作業。清掃裝置由中置四個掃盤、后置臥式滾掃、鏈板輸送機構、垃圾箱等組成。掃盤與臥式滾掃組合作業，將垃圾清掃到傳輸帶，再由傳送帶運送到垃圾箱內收集。為了防止作業時揚塵過大，純掃式掃路車設計有專門的水路系統，通過水路噴淋機構進行抑塵，采用側傾舉升垃圾箱的結構，適合隨時側翻傾倒垃圾，目前市場上主要車型有山東東岳的SDZ5187TSLF掃路車等。

該掃路車優點為結構簡單、產品成本低、油耗低，通用性較強，可清掃樹枝、輪胎皮、炫光板等大件垃圾。缺點是清掃小顆粒、粉塵類垃圾時效果較差，滾掃結構易纏繞，垃圾輸送帶遇大件垃圾時可能出現卡滯，維護相對困難。清掃效果與滾掃貼合地面程度直接相關，因此滾掃刷磨損快，需及時調整更換。

雖然其整車制造成本較低，但維護使用成本卻較高。單發動機的動力結構限制了滾掃的轉速，從而限制了整車的作業速度，在20～40 km/h效果較好，隨著車速的提升，作業效果下降明顯。由于底盤發動機作為動力源同時驅動行走和清掃作業，當清掃作業機構發生故障時會影響到底盤，導致出現無法正常行車的情況，影響到整車的生命周期。此外純掃式結構飛濺、揚塵偏大，因此噴淋抑水量需求大，不適合小顆粒垃圾、粉塵較多和水資源缺乏的地區。側傾翻倒垃圾的結構不能倒車接近垃圾收集點，不方便定點集中傾倒垃圾，與目前垃圾集中堆放、存儲、轉運的運營模式有一定的沖突。

綜合而言，該類型掃路車結構屬于早期的技術路線，在城市道路領域已經被淘汰，但較高的作業速度使其在高速道路清掃市場中占據了一席之地，可以滿足高速作業的初步需求。純掃式技術很難滿足60 km/h作業速度時的潔凈度要求，低速作業帶來的行車安全風險是高速清掃要解決的問題之一，雖然目前使用較廣，但是作業速度上的缺陷很難真正適應高速清掃的需求。

3 吸掃式高速掃路車

吸掃式掃路車即真空掃路車屬于我國第三代掃路車，在21世紀初隨著城市道路清掃車市場的發展和要求催生而出。其基本原理是通過安裝在底盤上的風機產吸力和空氣流，將路面垃圾吸入吸嘴，再通過風道收集到垃圾箱內。通過旋轉的掃盤清掃路邊緣，掃盤與真空吸嘴具有一定的重合區間，兩者配合覆蓋整個路面。吸掃式掃路車根據用水量的區別，主要分干式掃路車、濕式掃路車、洗掃掃路車[4]。其中干式掃路車在高速作業時揚塵大，濾網、濾袋等粉塵過濾收集裝置風阻大，導致高速清掃時吸力不足，有效作業速度在10 km/h左右。洗掃掃路車集清掃、清洗、污水回收于一體，最大程度提高了道路清潔質量，其使用高壓水沖洗路面，液體隨空氣流動所需吸力低于純粉塵類垃圾，因此洗掃掃路車最高作業速度高于干掃車，可達15 km/h左右，但其用水量過大，也不適合作為高速掃路車的基礎結構。濕式掃路車用水量適中、可對路面預濕來降低揚塵和飛濺，濾網風阻較小，有可能實現高速清掃。這使得各廠家均著眼于濕式掃路車技術方案，目前市面上的高速掃路車均由常規濕式掃路車結構改進升級而來。

31 雙掃單吸嘴結構

為了達到高速清掃的作業速度與效果，大部分企業完全照搬常規濕掃技術路線，即中置兩對掃盤加后置吸嘴結構，通過強化各部件的性能來實現60 km/h的高速清掃。為保證動力充足，動力源采用雙發動機結構，底盤發動機驅動行走，副發動機驅動清掃作業；清掃裝置采用中置四掃盤，通過加大掃盤直徑來增強清掃能力，將垃圾盡快匯聚到吸嘴范圍內；吸拾的負壓來自于高效離心風機，垃圾被吸進垃圾箱后通過濾網過濾沉降[4]。

吸嘴后置安裝在車輛尾部，吸嘴主要有兩類結構。第一類為單吸帶滾掃式吸嘴，該結構在垂直于車輛主軸方向有一排吸管，吸嘴內置臥式滾掃，滾掃轉動將垃圾揚起的同時進行負壓吸拾。市場上主要產品有徐工集團的XGH5180TSLZ6、中聯重科環境的ZBH5185TSLDFE6、筑馬機械的ZZM5182TSL掃路車等。第二類為雙吸帶滾掃式吸嘴，有兩排吸管并且吸嘴內置滾掃，每次作業滾掃清掃配合負壓吸拾兩次。市場上主要產品有瑞天得力的RTS5180TXS、美通的LMZ5182TSL掃路車等。

雖然此技術路線通過加大風機風量、簡化排風道、加裝滾掃等方式最大程度地提高作業效果，但是其整體結構與常規濕式掃路車完全一致。雙發動機結構能耗高，達不到高速清掃速度。四掃盤結構的飛濺、揚塵過大，需要大量用水進行抑塵，使得水箱偏大、垃圾箱較小，持續作業里程受限制；吸嘴中的滾掃裝置雖然提高了清掃能力，但是高速公路作業速度快、里程長，滾掃磨損速度快，因此需要經常調整并更換滾掃，提高了使用成本和維護難度。

同時內置滾掃增加了吸嘴內部的橫截面積，導致風速、負壓下降，吸拾取能力下降。雖然清掃時路面垃圾達到了懸浮啟動速度，但是每次作業滾掃清掃配合負壓只吸拾一次，清掃效果較差；雙吸帶滾掃式吸嘴，雖然每次作業滾掃清掃配合負壓吸拾兩次，但是由于吸管過多，單個離心風機的風量不足，無法同時滿足每個吸管的風速與風壓，因此清掃效果較差。

在作業效果上表現為車速在低于20 km/h時，其作業能力較常規掃路車有很大的提升，但隨著作業速度的提升，清掃能力下降嚴重。以ZBH5185TSLDFE6機場掃路車為例，在20 km/h作業速度、路面垃圾以砂石為主的前提下，達到95%以上潔凈率時最大地面垃圾量為每平方米3 500 g。但隨著速度的提升，清掃效果急速下降，車速40 km/h時最大地面垃圾量降至每平方米200 g，60 km/h時已無法達到潔凈率要求。

該技術路線未能達到高速清掃的主要原因是未脫離常規掃路車結構的窠臼，試圖堆積各部件的能力來實現高速清掃。但是車速過快時，在吸力作用下路面垃圾震動、啟動、懸浮、移動[5]整個運動過程時間長于吸嘴經過垃圾的時間，因此車速高時清掃效果較差。該技術路線最大程度挖掘了掃路車的低速清掃能力，最終實現了一種中低速、重載、高性能的濕式掃路車。雖然其作為高速掃路車清掃效果不合格，作為低速掃路車使用成本過高，但是適合于速度要求在40 km/h以下的城市環線、機場等中速作業的場合。

32 單掃多吸嘴結構

鑒于常規掃路車技術路線在高速清掃作業時的不足，某公司另辟蹊徑，首創雙風機、三吸嘴、三箱連體、三重吸拾的真空吸拾系統，配合一對掃盤清掃、氣力吹風循環系統，設計制造了ZBH5189TSLDFE6高速掃路車。該車由副發動機帶動兩個高效離心風機來形成負壓，通過掃盤對垃圾清掃匯聚，三個串行的組合吸嘴對垃圾進行分層剝離，相當于兩臺掃路車同時作業，最終達到一次作業、三次吸拾的效果。同時，該車型采用高壓水霧抑塵、多層吸能防飛濺、高壓水刀、鋼塑混刷等創新技術，解決了高速清掃揚塵大、慣性飛石傷車傷人等核心問題，有效地保證了行車作業的安全。雙風機保證了真空吸拾系統的風量，三組合吸嘴保證了足夠的吸拾時間，三箱連體保證了足夠的吸拾負壓，最終取得了較好的清掃效果。以達到95%潔凈率的清掃效果為標準，5 km/h作業速度時該車型最大清掃垃圾量為每平方米7 000 g，60 km/h時最大清掃垃圾量為每平方米200 g，在同樣車速前提下，該車型是目前市場上清掃能力最強、清掃效果最好的濕式掃路車。

該技術路線與普通掃路車有較大的差異，在操控上也有很大的區別，對操作人員專業性要求更高。它比常規掃路車多一套真空吸拾及液壓控制系統，清掃效果更好的同時制造成本和能耗也更高，但由于耗材種類少、作業速度快、可靠性好，因此使用維護成本較低。它也有吸掃式掃路車共有的缺陷，當垃圾的當量直徑大于吸管直徑時，容易出現堵管的現象，因此在清掃作業前必須有大件垃圾拾撿流程。

4 存在問題與展望

a.統一車輛的技術路線。目前市場上高速掃路車產品種類繁多、結構各異、互有優劣，未形成統一的技術路線。研發方向的偏差加大了產品性能提升、技術迭代的難度，客戶對于高速掃的認識也比較模糊，阻礙了產品的使用和推廣。與之對應的常規掃路車在經歷20多年的發展后，已形成了吸掃式技術路線為主的市場狀態。而高速掃路車還處于初步階段，但隨著市場的競爭，最終會尋求到技術路線的最優解，形成統一的整體結構。

b.明確高速掃路車標準。目前雖然各公司推出了多種類型的高速掃路車，但是還沒有形成明確的行業及國家標準，導致對車輛各參數的描述不清晰。標準不統一又導致各產品對于清掃速度、清掃效果的說明非常含糊，市場上產品對作業速度、風機風量、最大垃圾清掃量、潔凈率等直接體現高速掃路車性能的參數虛標嚴重，客戶很難從參數上區分產品性能的優劣，導致市場現狀較為混亂。這需要企業與客戶共同努力形成一個信息真實、競爭公平、秩序良好的市場環境。

c.完善配套技術與部件。高速公路上垃圾類型復雜多樣、高速清掃里程長、操作人員勞動強度大，因此高速掃路車不僅需要高速清掃能力，還需要配套設備部件來保證作業的順利進行，如大件垃圾拾撿裝置、掃盤路沿自跟隨、輔助駕駛功能等。目前產品的技術不完善，導致掃路車無法完全替代人工，機械化清掃存在較大的阻礙。這需要研發人員具體問題具體分析，進一步深度挖掘技術、改進產品，滿足各種實際需求。

d.車輛新能源化趨勢。高速掃路車噸位大、作業里程遠、能耗高，電池的容量、充電裝置的配備、充電的時長、溫度的影響都限制了新能源技術的實施。因此高速掃路車目前以燃油車為主，雖有新能源產品推出，但在清掃效果與續航能力方面遠未達到實用的需求。但新能源汽車是全球汽車產業轉型升級、綠色發展的主要方向，也是我國汽車產業高質量發展的戰略選擇，相信隨著電池技術的發展、車輛結構的改進，新能源化的問題會迎刃而解。

e.配套設施的建設與健全。目前市面上的高速掃路車均通過高壓或低壓水路噴淋抑塵，而高速公路中途大部分并沒有適合的加水設施，限制了掃路車的使用范圍。同時高速公路目前均以集中傾倒、定時轉運垃圾的方式為主，高速公路上的集中垃圾傾倒點建設有欠缺，導致掃路車無作業的空行程過長，很大程度降低了車輛使用效率。因此，機械設備的采用與配套設施的建設對于清掃機械化同樣重要。

5 結語

目前市場上的高速掃路車雖然存在各種缺陷，無法完全替代人工，但機械化作業安全、高效、社會效益顯著，是我國經濟發展的必然要求。隨著《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通網規劃綱要》的深入落實，各相關企業均在積極布局高速掃路車，突破技術瓶頸，發展和改進各項功能。相信在不久的將來，更為完善、高性能的高速掃路車會成為維護安全、便捷、高效、綠色、經濟、包容、韌性可持續交通體系的重要工具。

參考文獻：

[1]《中國公路學報》編輯部中國路面工程學術研究綜述·2024[J]中國公路學報，2024，37（3）：1-81

[2]田勇高速公路掃路方式的對比與選擇[J]黑龍江科技信息，2010，（25）：310

[3]方國浩，范明志，盛利平道路清掃保潔機械的發展歷史與趨勢[J]商用汽車，2008（10）：94-95

[4]李江濤我國掃路車發展概況與發展趨勢[J]建設機械技術與管理，2000（4）：16-17

[5]張殿印，王純除塵工程設計手冊[M]北京：化學工業出版社，2003

作者簡介：

易偉，男，1981年生，工程師，研究方向為高速掃路車設計制造。