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摘要：闡述了多功能公路養護工程車養護模塊的功能和使用配置，以及快速換裝接口的設計，實現在一臺養護裝備上集成多種養護作業的功能，以提高設備利用率。

關鍵詞：多功能；養護模塊；快速換裝

隨著我國社會經濟的快速發展，公路里程大幅增加，對公路的適時養護也就擺到了重要的議程。由于我國地域遼闊，道路環境復雜，在不同的季節和不同的路段產生的道路損壞問題也復雜多樣，由此就需要多樣的養護技術和設備。采用一種作業車輛作為基礎平臺，實現若干功能的集成，是一種節省成本、降低資金占用的明智選擇。國外較為成功的案例有德國奔馳的Unimog系列和德國HAKO的Fumo系列。但國內目前尚無此類比較完善和成系列的產品。若從國外進口該類設備，價格極其昂貴，市政工程及公路養護單位難以承受；另一方面，我國的道路情況復雜，國外設備難以較好地適應國內公路養護的應用需求。為改變這種現狀，我公司利用企業自主知識產權研發多功能公路養護工程車。該多功能公路養護工程車采用模塊化設計[1]，通過養護模塊快速換裝接口，實現在一臺養護裝備上完成多種養護作業的功能。

1多功能公路養護工程車的總體結構

多功能公路養護工程車由主車系統和若干與之配套的公路養護功能模塊組成[2]。其中，主車系統是專用車輛—一個經過改造的載重汽車底盤，可以配備隨車吊、液壓動力系統、液壓發電機、低速行走系統、貨箱自卸系統、交通作業顯示屏、快換作業平臺、標準動力輸出接口、控制系統等部分[3]，如圖1所示。1）液壓動力系統。動力由取力器從發動機取出，通過帶離合控制的分動器連接液壓泵。設計安裝液壓負載敏感系統，配置國內外知名品牌的泵閥元件。其中可提供4~5個液壓回路，可滿足多個公路養護功能模塊同時工作，并且通過PVG閥控制，保證其多模塊同時工作時各回路流量不相互影響。保證動力強勁、穩定、可靠。2）低速行走系統。傳動系統經過改造，定制10變速裝置。最低速度可以控制在1.5m/h，滿足一些模塊養護作業時的超低速行走要求。3）前部接口。主要有前掛板和電、液、氣的快插快換接口，前掛板和汽車底盤的大梁剛性連接，具有足夠的強度、剛度和穩定性。前掛板上有標準孔位對應模塊上的安裝板。4）中部接口。主要是利用隨車吊的吊臂和支腿做伸縮支撐。吊臂前端和支腿上均制作有安裝模塊的標準連接板。5）后部接口。這部分是多功能公路養護工程車主車設計的一個重點。在副梁上裝部分設計快換平臺。此平臺可以承載更大體積、更大質量的養護功能模塊。平臺上設計有集裝箱底鎖，模塊設計在安裝有集裝箱角件的底托支架上，底鎖和角件可以實現簡單便捷連接，安全可靠。6）電力和氣路系統。由配電箱、空氣壓縮機、液壓發電機、配氣包、控制閥、管件管路、電磁閥、氣缸、快換接頭等部分組成。給養護功能模塊提供可靠穩定的電力和氣壓。7）操控系統。針對不同的養護功能模塊，采用可編程控制器智能控制。操作人員既可以在駕駛室內操作，又可圖3前部接口結構圖圖2多功能公路養護工程車養護模塊結構框圖以在車下遙控操作養護模塊作業。可保證作業動態過程平穩；執行響應動作快；信息跟蹤反饋準確。

2養護功能模塊的配置

公路養護功能模塊是作業機械—若干經過改造的專業公路養護設備，主要是簡化去除其原有的動力系統（動力改由主車提供），制作通用的連接平臺和標準接口（可與主車進行快換）。多功能公路養護工程車主車與功能模塊之間的連接接口是本設備的一個關鍵技術，這部分設計的優劣直接影響到功能模塊的快換性能和作業性能。它包括前部接口（前懸掛）、中部接口（吊臂接口或支腿接口）、后部接口（上裝快換作業平臺）三個部分。可滿足運輸、吊運、高空作業、路燈搶修、標牌維護、流動動力源、高壓水清洗、罐車、除雪、撒鹽、牽引、除草、除冰、照明、搶險指揮、路面灌縫、注漿、路面坑槽修復、路面清掃、隧道清洗、護欄清洗、綠籬修剪等20余種公路養護模塊作業，其結構框圖如圖2所示。2.1前部接口。前部接口由前掛板、上支架、下支架、調整拉桿等組成（見圖3）。前掛板上有上下兩組卡槽，和養護功能模塊上的連接板一一對應。安裝時，將模塊調至前掛板前，連接板上邊的兩只固定的掛釘卡在前掛板上卡槽里。連接板下邊的兩個可以橫向擺動（>90°）螺栓旋轉后卡在前掛板下卡槽里，然后擰緊螺母完成機械連接。同時，前懸掛側面有液壓、電力、氣動快換接口，方便對不同模塊進行動力連接。前部接口可以快換安裝諸如鏟雪、除冰、清掃、護欄清理、灑水、除草等養護功能模塊。這樣只需一個人，可以邊駕駛車輛邊操作養護作業，同時還可以有效地觀察作業情況。2.2中部接口。中部接口由主車液壓支腿、懸掛連接架組成。主車液壓支腿中豎向支腿的兩側分別設有上下分布的上懸掛銷和下懸掛銷，豎向支腿的前側設有鎖緊擋塊（如圖4）。懸掛連接架（如圖5）包括相對的左側板和右側板及連接該左側板和右側板的上連接板和下連接板，左側板和右側板上分別設有與上懸掛銷和下懸掛銷相配的掛鉤，耐磨套分別同軸安裝在左側板和右側板的側面，偏心旋轉軸與偏心塊通過固定銷連接并安裝于耐磨套上，該偏心塊用于實現與鎖緊擋塊壓緊配合，長臂把手的一端滑配于偏心旋轉軸上并通過擋圈限位，通過轉動長臂把手另一端以帶動偏心旋轉軸轉動，長臂把手中下部設有與左側板或右側板上定位孔相配的定位銷，用于實現鎖緊狀態下長臂把手的定位，養護功能模塊固定于上連接板和下連接板上。每個養護功能模塊均配備懸掛連接架，通過中部接口實現各自的功能。中部接口可以快換安裝諸如綠籬修剪、隧道清洗、橋梁檢測、高空作業、護欄打樁等養護功能模塊。2.3后部接口。多功能公路養護工程車快換作業平臺直接與模塊的底托連接，連接時將模塊移動到貨箱平臺上方，模塊上的角件位置對中于平臺上的扭鎖位置。落下后，轉動扭鎖90°將角件固定下來。為使連接定位快速準確，還需要設計對中裝置。對中裝置分為前、后兩部分，分別位于平臺的前部和貨箱的后部。可使得多功能公路養護工程車快速換裝平臺進行換裝時能夠快速、準確地對中、找正，提高使用的便捷性，且前、后對中找正喇叭槽的槽底設有耐磨層，提高前、后對中找正座的使用壽命。2.4液壓系統配置。多功能公路養護工程車的液壓系統可能需要實現前（中）與后部接口同時工作，且起重機的液壓系統需單獨控制。受各模塊的工作功率不同，致使前（中）與后部接口的輸出功率不同，因此需要通過設計液壓系統結構，實現不等流量、不等壓力控制。選定基于PVG32多路閥的功率圖分配方案作為配料系統的設計方案。此方案利用PVG32多路閥與負載敏感泵相結合，實現功率分配和有效避免功率干涉，工作原理如圖7所示。由圖7可以得出，該系統各液壓油路之間并聯連接，系統采用閉芯液壓泵模塊，閉芯液壓泵模塊主要用于變量泵液壓系統，閉芯液壓泵模塊的定差溢流閥兩端壓差一定，當液壓泵出口壓力超過設定的壓力值時，溢流閥打開，油液回油箱，保護液壓泵正常工作。采用該種系統時，無論是負載增加還是負載減小，液壓變量泵的出口流量均能夠滿足系統的需求，多余的流量通過定壓溢流閥溢流回油箱。

3結論

本文研究的重點是模塊化多功能公路養護工程車的結構功能。其關鍵部分是為專用工程車的研發提供性能更好、功能更全、型譜更全、節能環保、研發成本更低的可用模塊。本文借鑒國外在模塊化工程車方面的研究成果，結合國內工程機械行業在模塊化多功能公路養護工程車方面的需求，探索公路養護產品的模塊化結構理論模型，縮小與國外模塊化專用工程車技術之間的差距，為以后的大規模定制多功能公路養護工程車提供理論指導。

[參考文獻]

[1]趙海燕.產品模塊化設計方法在重型汽車設計中的應用[J].重型汽車,1998(2):13-15.

[2]武道,宋緒丁,李煒光.小型道路綜合養護車的總體設計及功能分析[J].市政技術,2013,31(6):164-166,179

.[3]馮晉祥.專用汽車設計[M].北京:人民交通出版社,2007:201-231.

作者:劉廷國 李國征 郭豐 單位:河南省高遠公路養護技術有限公司