机场除雪车关键技术研究应用报告.doc

机场除雪车技术研究报告

寒冷冬季，冰雪给自然带来降水，也给人类出行、工作、生活导致不便。生活需求、社会发展需求促成了除雪技术、除雪设备研究。
对人或重要装置有影响每处积雪都要消除，当前重要存在与道路、机场、铁路等核心领域。
由于气候因素影响导致积雪状态不同，有些积雪疏松，风力就可以轻松吹跑；有些积雪由于融化结冰与地面结合牢固，要除去就不是很容易了，因而除冰雪技术研究在寒冷地方深受注重。
编写本报告目是某些呈现当前机场除雪技术，提出公司除雪设备重要技术特性，为公司机场除雪设备研发提供参照。报告技术内容基于网络和个人两年多对除雪技术研究，由于每个公司技术壁垒，网上内容有滞后和简略，本报告只能是概述，详细设计还要融进国外产品设计细节和个人设计素养与理念。
一、除雪技术概述
1. 冰雪类型
受天气变化因素、降雪地区差别因素影响，积雪体现出不同状态，重要概括为如下几种类型：
疏松型：高低空气候寒冷、地面干燥，雪花呈棉花状态，形成雪层比较松软，由于地面温度低且干燥，积雪不融化，与地面结合弱，此类积雪最容易除去。
致密型：地面气候寒冷、地面干燥，高空气温不是很低，初始是水滴，水滴在下降过程中遇到低温形成固态，这种方式形成雪层比较致密、呈颗粒状，由于地面温度低且干燥，积雪不融化，与地面结合弱，此类积雪也容易除去。
水雪复合型：气温低于零度不是诸多，降水和降雪共同存在，但是雪多不会不久消融；或者高空气温低，地面温度不是太低，初期降雪有融化。地面积雪呈雪水复合状态，但是与地面结合弱，此类雪容易除去但不易收集。
冰雪复合型：初期温度不是很低，降雪后某些融化或又有降雨，接着气温骤降，水结冰；或者积雪消融不彻底，接着发生降温，水结冰；或者前次降雪某些融化又再次降雪且气温低，前次雪水结冰，形成此类积雪呈冰雪复合状态，由于这种积雪初期有水存在，结冰后与地面结合紧密，此类积雪难以除去。
根据降雪强度不同，积雪分为薄积雪、中档厚度积雪、厚积雪。可以把8厘米厚度如下归为薄积雪，8厘米厚度至20厘米厚度之间归为中档厚度积雪，超过20厘米厚度为厚积雪。
2. 各种积雪类型应对方略
积雪类型多样化、雪层厚度不同形成了诸多除雪办法，初期多用人力除雪。当前为提高效率、减少劳动强度，采用设备通过机械、化学、热能、风能、波能等方式除雪，效果比较明显、应用比较广泛除雪方式重要有如下几种：
2.1 机械化推雪：在动力驱动车辆前端或两侧安装推板（雪铲），车辆推动推板推雪，同步推板与车辆行走方向有一定角度，这样推板在推动过程中可以把雪积累并向车辆两侧抛出。推板具备铲雪、抛雪、自动避障功能，保证了路面、井盖、驾驶员、作业车安全。推板采用合理弧型设计，作业角度可随时左右调节，最大37度，使积雪在铲内旋转飞出5-10米，达到良好抛雪效果。
除雪推板装卸比较以便，不须任何辅助工具单人操作在3—5分钟内就可完毕装卸，有助于车辆运送及减小库房面积。
机械化推雪合用于中档厚度除与地面结合力很强冰雪复合型以外积雪类型。但由于推板是刚性，贴近地面容易铲坏地面以及地面上标线、古力盖等。

2.2 机械化抛雪
在动力驱动车辆前端安装旋转绞笼，将地面雪吸起向上有一种速度，通过这个速度或加装风机提速，在导板引导下抛向后部车厢或两侧路边。这种设备称为抛雪机或扬雪机。
抛雪普通合用于雪层超过20厘米厚雪，这种除雪方式效率高，在降雪量大地方应用广泛。

2.3 机械化扫雪
在动力驱动车辆前端、中部或尾部安装旋转扫把，扫把有磙式和盘式两种形式，分别称为滚刷和盘刷。旋转刷苗压在地面上，向车辆两侧持续地扫除积雪，滚刷和盘刷通过车辆发动机或副发动机提供动力。
这种方式重要用于雪层中厚度如下积雪扫除，除雪效率高且不破坏地面。

2.4机械化吹雪
在动力驱动车辆前端、中部或尾部安装风力发生装置，依托风力作用除雪为吹雪。吹雪有热吹和冷吹，热吹普通通过飞机发动机产生热风除雪，冷吹普通通过风机产生高压风力除雪。
热吹能满足某些机场冬季迅速除雪需要，但高速高温气流容易烧伤道面灌缝材料，且耗油量大。

2.5 化学除雪
通过向地面均匀布撒化学物质——某些盐类（固态）、醇类（液态），减少水冰点温度，使雪在低于零度温度下融化除雪方式为化学除雪，融雪剂通过人工或撒布机（车）布撒。
化学除雪（撒融雪剂）方式最经济、最迅速。但近年来，国内外对其异议颇多，重要集中在下列负面影响：一是劣化土质（土壤盐碱化）及破坏植被（绿色植物大量死亡）；二是腐蚀道路、桥梁等路政设施；三是污染地下水资源；四是腐蚀金属设备及机械，特别是车辆等。如果不研制出环保无污染融雪剂，这种除雪方式负面影响社会效益将会很差。

2.6 多功能除雪车
鉴于积雪状态多样化，将各种除雪方式整合一起，形成多功能除雪车。这种专用车依照需要可在车前加装推雪板、破冰器、前置滚刷，在先后轮之间加装中置滚刷配合前推雪板使用，车厢上可装载撒布器或吹雪风机。

此外尚有某些破冰机、“电热毯”融雪、蓄热融雪、超声波融雪等除冰雪方式。
二、 国内除雪技术发呈现状
近几年来，随着国家高级别公路建设以及民用机场建设，除雪技术发展不久，已经形成了某些专业化设备生产公司，某些大型工程机械厂家和汽车生产厂家也开始涉足，总生产公司大概有十几家，各厂家通过仿制国外先进产品提高技术进步，但整体除雪技术还与国际有差距，详细体当前：
1. 产品档次较低，配备简朴。
大多国内产品用于道路除雪，由于顾客资金限制和中华人民共和国大部地区气候没有处在寒冷地带，积雪厚度和降雪频率都不是很大，不太需要诸多专用设备。大某些公司生产产品都是附加多功能，例如在载货汽车前端加装推板，后部加装撒布机，这种布置对汽车改动少，不影响汽车运送功能。
由于利益驱动，某些公司开始涉足机场除雪设备，已经开始形成较高技术研发能力。
融雪方面：国内上世纪七十年代开始应用化学除雪，重要应用氯化钠、氯化钙、氯化镁或其混合物。由于国家倡导环保，氯化钠应用开始减少。醇类融雪剂重要依托进口，国产也有，由于价格昂贵，只应用在机场除冰和跑道除冰。
2. 由于公司研发投入少和产业发展时间短，产品重要以仿制和技术引进生产为主，自主知识产品少，应当看到由于仿制使国内除雪技术与国外水平距离大大缩短。
3. 品种繁多，还没有形成一种原则化模式。
各个生产厂家根据自己理解进行设计，专利多样化但有效少，产品功能比较单一，综合实用性差。
国家级、行业级产品原则还没有形成体系，仅仅有某些单项产品原则，例如《除雪车》。
三、 国际除雪技术发呈现状
国外北欧、以及、美国北部、亚洲日本北部冬季降雪量大，经常由于积雪影响交通，因而对除雪研究开展早，无论是单项除雪装置还是多功能设备已经形成比较详细系列。
这些国家由于冬季寒冷，降雪量大，不止是从技术角度应对冬季除雪，并且将冬季防雪、除雪列入都市、交通规划，列入法规约束。
1. 除雪装置研究
推板：推板高度、宽度、已经成为较为完善系列，并且有单刃多刃、折叠、前置与侧置、机械与液压各种类型；在推雪力研究方面，不同雪型、不同推速、不同推板角度、不同倾斜角度、推板圆弧面某些有关因素研究比较详细。在推板避障方面，有机械和液压避障，并且对避障力、避障高度、避障装置研究与设计很精确。
滚刷：初期滚刷刷苗采用钢丝，当前多用工程塑料，国外设计滚刷，质量轻、强度高、直径范畴大（小直径600多，大直径1200），长度可达6.3米。
抛雪（扬雪）：由于某些地方降雪量大，雪层厚（可达1米），专用抛雪机有用武之地。扬雪机是对付厚积雪最有效设备，其车前端挂有旋转绞笼，发动机最大功率可达350kw，借助风机可扬雪二十几米远。
2. 融雪剂研究：融雪剂重要有无机盐类和有机醇类盐类，除雪剂对植被、钢铁设施、道路有腐蚀，醇类融雪剂太昂贵，并且有反结冰现象。
国外融雪剂研究与生产已经形成产业化，研制环保、价廉、配比量少融雪液是国内外除雪专家研究主攻方向。
3. 重要生产厂商重点产品简介
除雪产业是一种比较大工程机械行业分支，国际上知名厂商有德国施密特、美国豪士卡、美国雪挪拉、瑞士波雄等。由于技术交流，各个厂商都拥有完整产品体系，但是由于发展过程、市场及研发重点差别产品具备各自特色和优势，波雄优势体当前推板，施密特优势在机场多功能车JETBROOM（波雄也有JETBROOM）系列除雪车，美国Sno-way产品在公路和街道除雪设备方面更具特色，豪士卡则在机场大型除雪车方面有优势。
3.1 波雄
瑞士马赛波雄马特兰机械制造有限公司是总部设在瑞士全球性机场设备供应商，其产品专注于除雪和路面清洁，jet-broom系列用于跑道、滑道、停机坪除雪。还生产多功能跑道除冰液撒布车和用于重要地带固定喷洒技术和用于清扫市中心街道和停车场小型车辆，其推板设计成为国内厂商样板参照。

3.2 雪挪拉
美国Sno-way国际有限公司位于美国维斯康辛州，是国际上知名清雪机械制造商，技术先进，产品质量高性能好，畅销全球各种国家，国内东风汽车已经与其展开了技术合伙，市场定位于公路街道除雪，重要生产多功能推板和撒布车。
3.3 豪士卡
豪士卡重车集团是世界上领先特种车辆制造商和经销商，其产品涉足于许多重要商业市场，其中涉及：救火和紧急救援、水泥搅拌、垃圾搬运和升降设备，机场地面设备重要集中在消防车，当前有1600多辆机场救援和消防车服务于全球各地，机场除雪车作为一种分项产量没有消防车大，但是技术含量高，曾经获得北京首都机场除雪项目招标。
重要产品：
a. 推板（见表1）：
表1 豪士卡推板

OTC14＇Flared
OTC16＇Flared
OTC18＇Flared
OTC20＇Flared
OTC22＇Flared
OTC24＇Flared
Plough height left and right (mm)
左右板高
1630
1700
1700
1780
1850
1930
Snow plough height，middle (mm)
中间板高
1270
1270
1270
1270
1270
1270
Length of cutting edge (mm)
推刀长度
4270
4880
5450
6100
6700
7300
Clearing width at 32° (mm)
32°时推雪宽度
3620
4140
4620
5170
5680
6190
Approximate weight(kg)重量
1790
1928
2064
2200
2350
2486

b. 扬雪车
型号：H2718B

底盘发动机：卡特C-13，380HP,艾力逊4000变速箱。
扬雪机发动机：卡特C-15，525HP
c. H系列多功能机场除雪车。

豪士卡H系列除雪车合用于机场跑道及跑道周边通道积雪清除，采用豪士卡自己设计HT2723底盘，前面可以悬挂各式吹雪机、推板和滚刷，该车驾驶室设计突出了驾驶员安全性、车辆操纵性能和舒服度。
重要构成及系列设立与施密特TJS系列半挂拖车式差不多，重要区别在外观细节设计方面。
3.4施密特
施密特集团是全球知名制造商，在路面清理，除冰除雪以及道路清扫等专用机械和特种车辆制造处在世界领先。除雪系列产品涉及各种推板、各种切雪吹雪机（抛雪机）、各种撒布车、除雪车，国内中型机场有产品应用。施密特系列扫路车成为各种厂商设计参照，例如中联参照设计全液压小型扫路车体现了其技术特色，固然全液压驱动系统由于不便维修，在应用方面不如汽车底盘受欢迎。
表2施密特推板

MS 48.1
MS 56.1
MS 64.1
MS 72.1
Plough height left and right (mm)
左右板高
1420
1420
1420
1420
Snow plough height，middle (mm)
中间板高
1320
1320
1320
1320
Length of cutting edge (mm)
推刀长度
4800
5600
6400
7200
Clearing width at 32° (mm)
32°时推雪宽度
4070
4750
5430
6100
Approximate weight (kg)
重量
1660
1840
1980
2150

施密特机场除雪车系列分三个型号：TJS420、TJS560、TJS630分别除雪宽度4200mm、5600mm、6300mm。以TJS420详述如下：

a.  TJS 420拖车式除雪车设计用于机场通道和跑道，具备中档范畴除雪宽度，高速运转速度和良好操纵性能。
b. TJS 420由三某些构成，牵引车、支撑构造、尾车，四轮驱动牵引车前端 安装MS 56.1推板，连接装置在构造框架前端与牵引车连接。两种连接系统使之具备两种不同版本——半拖车和拖车。4200mm宽、液压驱动滚刷安装在构造框架下面。由于旋转滚刷位置在车辆纵向固定，仅仅2分钟即可变化操纵位置。吹风机安装在尾车上。可以单独使用或与扬雪机结合。后桥采用随动转向系统保证高操纵灵活性。滚刷悬浮与清除表面关于而不受车辆在地面上波动影响。高压气流可以达到530 m3/min，并且有两种动力设立。
c. TJS 420机场除雪有三过程，一方面推板将雪推向路边，接着旋转滚刷清扫剩余冰雪，清除宽度3560mm，最后液压风机提供125 m/s风力吹过清扫面。高压风将残存雪吹向侧边。TJS 420可以以最大60 km/h速度除雪。
表3 TJS 420机场除雪车重要参数

TJS 420
Engine（发动机）
MB Typ OM 501 LA
Power（功率）
260kW bei 1800U/min
Cross brush length (mm)（横刷宽度）
4200
Brush angle/width（滚刷角度/宽度）
32° / 3560mm，36° / 3400mm
Air volume (m³/s)（空气流量）
8,8
Speed (m/s)（空气流速）
up to 125
Air flow direction（吹雪方向）
left or right左或右

四、 机场除雪车工作特点
1. 机场除雪车特点
由于机场是一种高效、精密、严格特种工作场地，因而机场除雪具备独自特点：
a. 规定除雪效率高，最快规定在几十分钟内完毕十平方公里除雪任务。因而机场除雪车推板较宽，发动机功率大。
b. 规定除雪干净，无残留。
c. 机场地面平坦，这是对除雪有利一面。
五、重要功能概述
机场除雪车重要功能与道路除雪有相似工作内容，但更具综合性。重要做法：
积雪厚度不不大于200mm：抛雪——扫雪——吹雪
积雪厚度60-200mm：推雪——扫雪——吹雪
积雪厚度不大于60mm：扫雪——吹雪——扫雪——吹雪
如果冰层厚一方面破冰，如果吹雪后残留冰雪可以采用热吹或化学融雪方式除掉。单项除雪效率低，机场除雪车涵盖了机场除雪大某些功能而具备多功能特性。
综合各种车型研究，国内外多功能除雪车重要特性是：车辆采用自制或汽车底盘；底盘车前端装备推板或滚刷也可加装破冰；车辆中部装备滚刷；后部装备吹雪。
五、 机场除雪车设计概念、成本概算、风险分析
1. 技术、市场定位
从机场规模考虑：国内中小型机场多，除雪车设计要体现多功能，设计要紧凑。
从工作场地降雪特点来考虑：东北、西北某些机场冬季积雪厚度为中档厚度，别的国内大某些机场冬季积雪厚度不大，因而较多采用推雪——扫雪——吹雪工作程式或扫雪——吹雪——扫雪——吹雪工作程式。
2. 设计准则
高效、紧凑、多功能
3. 系列构成
4. 成本概算
5. 风险分析
a. 由于国外除雪车技术发展很成熟，有诸多设计经验可供借鉴，不存在设计风险，固然前期研发投入是必要。
b. 机场除雪车国内市场容量保守预计100-150台，乐观预计200-300台，研发投入成本收回需要一定产量，国外产品技术含量、可靠性、操纵性能具备竞争优势，但价格高，国内某些公司已经进行近年研发，已经形成技术储备。