電熱除冰雪救援車系統(tǒng)和電氣設(shè)計方案

全球變暖，氣候異常，加劇了冰雪對人類社會的危害，此類報道屢見不鮮。常見的危害包括：

1）市內(nèi)路面交通障礙 由于路面被冰雪覆蓋，車行困難，打滑易引發(fā)剎車不靈、方向盤失控，常常發(fā)生車輛刮擦碰撞，甚至人員傷亡事故。司機(jī)在冰雪道路開車自然要大大放慢車速，致使市內(nèi)交通擁堵更加嚴(yán)重。

2）高速公路癱瘓 冰雪天氣造成高速公路封閉，嚴(yán)重影響了物流運(yùn)輸，物流不暢必然危及各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和運(yùn)營，特別是煤炭、石油等能源物資的運(yùn)輸中斷會形成嚴(yán)重威脅，甚至造成受災(zāi)地區(qū)的社會危機(jī)。同時，大量旅客滯留客站，給交通部門和社會形成巨大壓力。

3）撒鹽除冰雪的諸多弊端 目前，國內(nèi)高速公路的冰雪去除，依然在使用老舊的撒鹽手段。這種辦法存在的主要問題是鹽水滲透路面，對道路有鹽化、板化、脆化作用，對路面強(qiáng)度有極大的破壞作用，將造成縮短道路使用壽命、抬高公路維護(hù)運(yùn)營成本的惡果。此外，還有浪費(fèi)大量食鹽和對環(huán)境有一定影響的弊端。

4）機(jī)場關(guān)閉和航班延誤 每年冬季都會看到許多國內(nèi)外的機(jī)場因冰雪覆蓋跑道、飛機(jī)不能起飛而不得不關(guān)閉機(jī)場的報道。航班延誤造成大量旅客滯留機(jī)場，行程的紊亂使旅客煩躁不安和抱怨連連，也給航空公司造成極大的壓力和經(jīng)濟(jì)損失。

5）電力線路的崩潰和供電中斷 持續(xù)的冰雪寒冷天氣，輸電線路往往因積雪掛冰而不堪重負(fù)，線路被扯斷、電力塔桿倒塌，致使供電中斷、不僅嚴(yán)重危及社會生產(chǎn)的正常進(jìn)行，還影響到人民生活的正常保證和社會安定，后果是較為嚴(yán)重的。

6）凍害危及人身安全 對于野外或露天工作人員，受到冰雪天氣的直接凍害威脅更為嚴(yán)重。曾有報道，西北某地4人駕車途中，冰雪路面使汽車趴窩，車上食物飲水彈盡糧絕，路面冰雪遏阻了救援人員的步伐，最終4人被活活凍死。

救援手段嚴(yán)重落后的現(xiàn)狀

縱觀冰雪災(zāi)害發(fā)生時的新聞媒介報道，可見數(shù)十年來，人們抗擊冰雪災(zāi)害的手段沒有多大變化，依然是鐵锨敲、掃帚掃、木板推的人力作業(yè)。勞動強(qiáng)度大、作業(yè)效率低、進(jìn)展緩慢、效果不理想。迄今，缺少現(xiàn)代化、機(jī)械化、自動化的除冰雪專業(yè)設(shè)備。這種狀況，極不適應(yīng)社會發(fā)展和人類生活的需要。它反映了政府有關(guān)部門和某些行業(yè)主管部門的某種漠視的態(tài)度和不求創(chuàng)新變革及積極進(jìn)取的陳舊精神面貌。改變救援手段落后，關(guān)注和支持發(fā)展新型機(jī)械化、自動化救援設(shè)備，應(yīng)當(dāng)是該提到救災(zāi)委和相關(guān)民政、科技、發(fā)改委等及其他行業(yè)主管部門的議事日程上來的時候了。

本文論述的電熱除冰雪救援車是一種致力于改變救援手段落后的可行方案。希望能一石激起千層浪花來，對改變年年冰雪成災(zāi)，年年喊痛，年復(fù)一年救援手段無與時俱進(jìn)表現(xiàn)的陳舊面貌格局有所促進(jìn)。

除冰雪救援車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計

利用電熱技術(shù)將路面的冰雪融化掉、甚至蒸發(fā)掉是除冰雪救援車的基本工作原理。這種救援車輛由行走部分、電熱部分、吹雪部分、電控部分和其他機(jī)械部分組成。其實(shí)，本質(zhì)上就是一種特種改裝車輛。行走部分和一般改裝車輛基本相同，用于完成車輛的位置移動；電熱部分是將電能高效地轉(zhuǎn)換為足夠的熱能，用于完成融化冰雪的任務(wù)；吹雪部分用以完成路面未成冰積雪的清理；電控部分主要是對電熱轉(zhuǎn)換和使用及量測和吹雪操作實(shí)施控制；其他機(jī)械部分包括實(shí)現(xiàn)操縱電熱輥的舉起和落下等功能要求和其他附加功能要求。

設(shè)計開發(fā)概述

1. 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和電氣設(shè)計框圖

在下面的框圖中，略去了行走部分的控制內(nèi)容，該部分內(nèi)容和一般汽車的控制要求是一樣的。

圖中電熱輥是關(guān)鍵部件，它有雙重作用，一是完成將電能轉(zhuǎn)換為熱能，將輥體表面升溫至100℃以上，二是通過輥體表面與路面積雪的接觸將熱量傳遞給冰雪實(shí)現(xiàn)冰雪的融化和蒸發(fā)。電熱輥使用特殊材料制造，其主要特性包括具有耐高壓（1500V）、耐磨損、強(qiáng)度高和電熱轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。電熱輥可直接接受交流220V或交流380V的饋電而發(fā)熱，工作時，電熱輥壓在冰雪路面上，在車輛推動下滾動行走的同時，將路面冰雪融化和蒸發(fā)去除掉。電熱輥的內(nèi)表面涂以晶體覆膜，用以隔熱保溫。

由于電熱輥處于滾動行走狀態(tài)，其饋電線路自然要同步滾動，而電源線是固定不動的，于是，中間就必然存在一個線路轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，本產(chǎn)品技術(shù)方案采用滑環(huán)方式予以實(shí)現(xiàn)。

交流電源的設(shè)計本方案設(shè)置了兩套可相互切換的電源，當(dāng)救援車的工作區(qū)域位于周邊地帶有房屋建筑時，可直接從建筑物處獲取交流電源，在電纜線軸上存有一定長度的線纜。當(dāng)在線纜長度不敷使用的區(qū)域工作時，則可使用車載發(fā)電機(jī)自行發(fā)電解決。利用轉(zhuǎn)換開關(guān)可方便地實(shí)現(xiàn)兩套電源的自由轉(zhuǎn)換。這是有利于環(huán)保的一種考慮本技術(shù)方案中的電熱輥，通過操縱電動或液壓支架（或機(jī)械手）可輕松地將其放落地面或舉至空中。電熱輥脫離地面后，車輛可以選擇較高的速度行駛，此功能用于在較好的路面路況條件下，實(shí)現(xiàn)快速行駛以到達(dá)救援目標(biāo)地以及救援完成后可快速撤出救援現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)救援效率高的目的。

吹雪機(jī)構(gòu)是電熱除冰雪救援車的組成部分，它實(shí)質(zhì)上就是一個強(qiáng)力吹風(fēng)系統(tǒng)，用其產(chǎn)生的高氣壓、大風(fēng)量的規(guī)則形狀的風(fēng)力可將路面的積雪吹到道路的一側(cè)，為后續(xù)對積雪做進(jìn)一步的處理提供條件。此功能適用于雪大雪急的大雪暴雪天氣下、路面尚未形成嚴(yán)重冰凍的情況，可輕松快速地開辟出較好行駛路況的道路來。同時，被吹到道路一側(cè)的積雪可用裝載車和卡車方便快速地運(yùn)走。吹雪機(jī)構(gòu)和電熱輥機(jī)構(gòu)的有效配合使用，不僅增加了除冰雪救援車的使用靈活性和對天氣變化的適應(yīng)性，而且大大提高了除冰雪的工作效率和降低了電耗，有利于節(jié)省資源消耗。

在救援車的駕駛室后面，除設(shè)置有上述的電柜、發(fā)電機(jī)組和電纜軸外，還有空間可以利用，本方案考慮了設(shè)置儲水淋浴房或蒸飯房等附加設(shè)備，目的是實(shí)現(xiàn)“平戰(zhàn)結(jié)合，一車多用”，將緊急情況的除冰雪救援和平時不救援也可可產(chǎn)生其他功用結(jié)合起來，這在邊緣地區(qū)、軍事用途、缺水地區(qū)、野外作業(yè)等特殊環(huán)境將會發(fā)揮特殊的寶貴的作用。相信這部分設(shè)計理念和功能會受到市場和用戶的歡迎。

2. 技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)

● 除冰雪電熱輥寬度 1200mm

● 除冰雪行走速度10-20km/h

● 吹雪行走速度10-30km/h

● 馳援和撤離現(xiàn)場最大速度 80km/h

● 電熱輥表面溫度 ≥100℃

● 電熱輥工作壽命 ≥800km

● 發(fā)電機(jī)組功率 10-20kw

● 儲水箱容量 2立方米

● 一次蒸飯量 50-100盒

結(jié)束語

1. 除冰雪救援車的特點(diǎn)

● 設(shè)計新穎，自動化程度高；

● 響應(yīng)快速及時，工作效率高；

● 平戰(zhàn)結(jié)合，一車多用；

● 有利環(huán)保，不損傷路面，節(jié)省大量路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

2. 除冰雪救援車的社會貢獻(xiàn)

● 為我國工程車輛系列增添了一個新品種，填補(bǔ)了一項(xiàng)產(chǎn)品空白；

● 為人類應(yīng)對冰雪惡劣天氣提供了一種新手段；

● 解除人力除冰雪的繁重體力勞動；

● 有效保持道路的安全暢通，大幅降低交通和傷亡事故發(fā)生，降低因運(yùn)輸受阻引發(fā)的城市緊急情況的發(fā)生，有利于保障構(gòu)建和諧社會；

● 機(jī)場、港口、高速公路、車站、城市主干道將是優(yōu)先的受益者，可避免或大幅降低相關(guān)產(chǎn)業(yè)的受害損失；

● 在軍用和民用方面都可發(fā)揮無可替代、不言而喻的潛在作用；

● 產(chǎn)品具有出口的市場和前景。

3. 希望本文能引起政府有關(guān)部門和具有投資眼光的企業(yè)家的關(guān)注，共同為產(chǎn)品創(chuàng)新和回報社會貢獻(xiàn)力量。