基于客車改裝的綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

董志武

(注：本文作者單位系中天高科特種車輛有限公司。)

本文介紹了一種以客車為基型車改裝的綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該車以12 m客車整車為基礎(chǔ)，改造車身結(jié)構(gòu)、內(nèi)部裝飾、配電系統(tǒng)，使其更加符合實(shí)驗(yàn)室的特色；并將整車劃分為4個(gè)區(qū)域：駕駛區(qū)、試驗(yàn)區(qū)、監(jiān)測(cè)區(qū)和休息區(qū)；配備必要的現(xiàn)場(chǎng)照明、辦公、生活等設(shè)施，以滿足對(duì)大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的工作需求。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家實(shí)力的不斷提高，我國(guó)承辦的國(guó)際性大型活動(dòng)也越來(lái)越多。為了保證活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的綜合環(huán)境指標(biāo)符合要求，需要對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一種大型綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車由此應(yīng)運(yùn)而生。這種綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車以客車為基礎(chǔ)，改造車身結(jié)構(gòu)、內(nèi)部裝飾、配電系統(tǒng)，使其更加符合實(shí)驗(yàn)室的特色；所布置的實(shí)驗(yàn)區(qū)、監(jiān)測(cè)區(qū)、休息區(qū)3大功能區(qū)，極大地改善了駐守人員的現(xiàn)場(chǎng)工作條件。

本文所介紹的綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車是以12 m宇通客車為改裝平臺(tái)，充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、辦公、工作人員休息等使用要求，配備有沙發(fā)、綜合試驗(yàn)臺(tái)、通風(fēng)櫥、給排水系統(tǒng)、液晶電視、空調(diào)、冰箱、空氣綜合監(jiān)測(cè)機(jī)柜、單人床、辦公桌等必要的實(shí)驗(yàn)、生活設(shè)施及電器設(shè)備，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效實(shí)用、舒適便捷、應(yīng)急能力迅捷等特點(diǎn)。整車外形見(jiàn)題圖。

1 底盤選型及改制

1.1 底盤選型

a.根據(jù)配置及工作人員的使用要求，對(duì)車內(nèi)空間進(jìn)行區(qū)域劃分、合理布局，實(shí)現(xiàn)空間利用率的最大化。

b.按設(shè)計(jì)要求，確定車內(nèi)試驗(yàn)設(shè)施、家具、內(nèi)飾及車身改制的材質(zhì)；計(jì)算車內(nèi)配備的各種設(shè)備的總體質(zhì)量，以便對(duì)整車的前后軸荷、左右載質(zhì)量進(jìn)行配置。

1.2 底盤改制

a.由于除駕駛區(qū)外的其他區(qū)域均需要改裝，在訂購(gòu)底盤時(shí)，底盤車不帶乘員座椅。

b.按照布局和配置要求，需要在車身側(cè)圍、地板、頂蓋固定部件的部位，預(yù)埋鋼板，以保證部件連接強(qiáng)度，滿足行車安全需求及工作強(qiáng)度要求。

c.按照設(shè)計(jì)需求，對(duì)車輛的行李艙地板進(jìn)行加強(qiáng)，加焊厚壁方管和鋼板，用于安裝發(fā)電機(jī)、空調(diào)室外機(jī)、蓄電池等設(shè)備。

d.按客戶需求，保留前部副駕駛處側(cè)門和中部氣動(dòng)門。

e.在生產(chǎn)施工過(guò)程中，所有經(jīng)過(guò)車身頂蓋的過(guò)線孔、過(guò)管孔都要進(jìn)行涂膠或發(fā)泡處理；頂蓋安裝設(shè)備，需要在相應(yīng)安裝點(diǎn)處反栽螺栓，固定時(shí)先涂密封膠后加減震膠皮，并嚴(yán)格做好防水處理。行李艙地板開(kāi)孔處要做好防塵和防水處理。

f.根據(jù)布局需求，對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)區(qū)封盲窗。

2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 總體布置

車內(nèi)總體布置如圖1所示。整車空間分為上下2層，原車上層拆掉乘員座椅后，將地板墊平，重新改造車內(nèi)空間。整車分為4個(gè)區(qū)域：駕駛區(qū)、試驗(yàn)區(qū)、監(jiān)測(cè)區(qū)、休息區(qū)，試驗(yàn)區(qū)與駕駛員區(qū)之間加裝橫向推拉折疊結(jié)構(gòu)隔斷簾，顏色為淺色系，與相鄰環(huán)境融合。

試驗(yàn)區(qū)與監(jiān)測(cè)區(qū)、監(jiān)測(cè)區(qū)與休息區(qū)之間加裝隔斷，隔斷處裝有中空玻璃的隔斷門，方便工作人員對(duì)車內(nèi)區(qū)域的觀察。

經(jīng)手術(shù)治療結(jié)合護(hù)理干預(yù)后,26例血管瘤患者的手術(shù)成功率達(dá)100%,1例出現(xiàn)并發(fā)癥,得到及時(shí)處理,護(hù)理滿意度達(dá)92.3%(24/26)。

車內(nèi)后部休息區(qū)布置有單人床、寫字臺(tái)、衣柜等基礎(chǔ)生活設(shè)施，滿足駐守工作人員的需求。

2.2 內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)

底盤改制完成后，根據(jù)布置圖的要求，對(duì)整車進(jìn)行布線，預(yù)埋線管穿線，在線束孔處加裝過(guò)線護(hù)套和發(fā)泡密封處理；再對(duì)車身進(jìn)行保溫隔熱處理，粘貼隔熱棉。駕駛區(qū)和試驗(yàn)區(qū)保留原車內(nèi)飾，監(jiān)測(cè)區(qū)和休息區(qū)內(nèi)飾板為皮紋ABS板（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板）與膠合板制板而成。內(nèi)墻材料在選材上選擇符合環(huán)保要求的材質(zhì)，且易擦洗。地板選用石英防滑地板革，表面耐磨、耐腐蝕、易清洗。車輛內(nèi)飾以淺色系為主，白色的ABS內(nèi)墻板、灰白色的實(shí)驗(yàn)柜體，藍(lán)色的石英地板革，由此體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)功能車簡(jiǎn)潔明快的整體效果。

2.3 駕駛區(qū)設(shè)計(jì)

駕駛區(qū)基本保持原底盤車布置不變。加裝倒車監(jiān)視系統(tǒng)，保障駕駛?cè)藛T的行車安全。

2.4 試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)具備了常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)、有污染物質(zhì)檢測(cè)、車輛周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)等。試驗(yàn)區(qū)左側(cè)前部為常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)，選用灰白色理化板為工作臺(tái)面，下部為設(shè)備存儲(chǔ)柜，材質(zhì)為三聚氰胺浸漬膠膜紙飾面人造板板的柜門及可抽拉隔板，方便儀器的取放。工作臺(tái)上方為32″液晶電視(見(jiàn)圖2)，與車輛的多媒體和車頂?shù)纳嫡彰鲾z像系統(tǒng)連接，可供工作人員休息時(shí)坐在對(duì)面的沙發(fā)上觀看影音視頻和對(duì)車外環(huán)境進(jìn)行觀察。桌面上裝有綜合電源插座和儀器氣路出口(見(jiàn)圖3)，臺(tái)面下放置有打印復(fù)印一體機(jī)，滿足常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理的需求。左側(cè)后部為化學(xué)通風(fēng)櫥(見(jiàn)圖4)，用于進(jìn)行疑似污染物品的檢測(cè)，并帶有過(guò)濾裝置和簡(jiǎn)易水系統(tǒng)，避免對(duì)外界環(huán)境造成二次污染。試驗(yàn)區(qū)右側(cè)前部為長(zhǎng)條真皮座椅，用于工作人員檢測(cè)間隙的休憩；坐墊可以翻起，下部為儲(chǔ)物空間。右側(cè)后部為化驗(yàn)區(qū)，與左側(cè)同一材質(zhì)的工作臺(tái)上配有萬(wàn)向抽風(fēng)機(jī)和水系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)。水系統(tǒng)包括凈水箱、污水箱、三眼試驗(yàn)水龍頭、PP材質(zhì)試驗(yàn)水盆；此區(qū)域主要是滿足需要以水為介質(zhì)的試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)還配有一個(gè)大功率冷暖空調(diào)，對(duì)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

2.5 監(jiān)測(cè)區(qū)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)區(qū)與試驗(yàn)區(qū)之間裝有中空玻璃隔斷門；車輛的中門也布置于監(jiān)測(cè)區(qū)，滿足工作人員上下車的需求，并且不影響前部試驗(yàn)區(qū)人員的工作。監(jiān)測(cè)區(qū)前部為電器控制機(jī)柜(見(jiàn)圖6)和UPS(見(jiàn)圖7)等全車供電控制系統(tǒng)，柜體側(cè)面都裝有冰點(diǎn)風(fēng)扇，用于電器設(shè)備的散熱處理，保證整車供電系統(tǒng)的正常工作；監(jiān)測(cè)區(qū)中部為一個(gè)雙列和一個(gè)單列環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器機(jī)柜(見(jiàn)圖8)，各種監(jiān)測(cè)設(shè)備采樣桿延伸到車頂外部，并做好防塵防水處理，機(jī)柜上下都裝有車載鋼絲繩減震器，防止在車輛行駛過(guò)程中，車輛產(chǎn)生的顛簸對(duì)精密監(jiān)測(cè)儀器造成的損害；機(jī)柜頂部也裝有用于儀器散熱的冰點(diǎn)風(fēng)扇。監(jiān)測(cè)區(qū)后部布置了氣動(dòng)升降桿和氣路系統(tǒng)(見(jiàn)圖9)，所配置的8 L氣瓶用于對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行供氣，氣瓶通過(guò)底座和卡扣卡帶進(jìn)行固定，穩(wěn)定可靠，方便取放；氣動(dòng)升降桿裝載氣象5參數(shù)儀器，對(duì)車輛周圍環(huán)境進(jìn)行參數(shù)采集。由于此區(qū)域多為用電設(shè)備，工作時(shí)會(huì)散發(fā)大量的熱量，為了保證儀器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在監(jiān)測(cè)區(qū)前、后各布置了一臺(tái)空調(diào)，用于區(qū)域內(nèi)的溫度控制。

2.6 休息區(qū)設(shè)計(jì)

休息區(qū)主要是為了滿足1名現(xiàn)場(chǎng)駐守工作人員的生活需求，故此配備了1張2250 mm×1100 mm規(guī)格的單人床，床下方為抽屜，可以放置日常生活用品；左側(cè)是1個(gè)衣柜和鞋柜，并配有抽屜；右側(cè)為寫字臺(tái)(見(jiàn)圖10)，下方放置了1臺(tái)冰箱。在車窗上配有遮光隔熱窗簾，以保證生活環(huán)境的私密性；此空間所有家具均為白色，與整車色調(diào)一致；頂部裝有換氣天窗，隔斷上安裝了1臺(tái)冷暖空調(diào)，對(duì)休息區(qū)域進(jìn)行空氣循環(huán)和溫度調(diào)節(jié)。

2.7 輔助設(shè)備層設(shè)計(jì)

原下層行李箱區(qū)域改造為輔助設(shè)備層。輔助設(shè)備層放置空調(diào)室外機(jī)(見(jiàn)圖11)、發(fā)電機(jī)組(見(jiàn)圖12)、UPS的蓄電池、給排水系統(tǒng)等，以及放置易產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)且在試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)不需要操作維護(hù)的部件，并集中進(jìn)行減震、隔振、消聲降噪處理，降低對(duì)整車的影響。為在停車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)減少由于人員走動(dòng)、各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)自身振動(dòng)等引起的車身振動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)精度的影響，在車身底部四角安裝隱藏式車身液壓支撐穩(wěn)定系統(tǒng)，行車時(shí)收起，停車做實(shí)驗(yàn)時(shí)使其將車身對(duì)地面牢固支撐，減少車身的振動(dòng)。

2.8 車頂設(shè)備及加固設(shè)計(jì)

車頂設(shè)置車頂工作平臺(tái)及后梯，達(dá)到安全、美觀、耐用的要求；車頂設(shè)備的安裝要穩(wěn)定牢固、防水，且易于維護(hù)，解決好車頂設(shè)備安裝對(duì)車體剛度和強(qiáng)度的影響及天線間電磁干擾。車頂安裝長(zhǎng)排工程爆閃黃色警示燈、升降照明桿等設(shè)備。車頂設(shè)計(jì)車載平臺(tái)，并使用氧化防銹處理的防滑花紋鋁板，方便檢修車載設(shè)備；車頂所有設(shè)備均安裝于平臺(tái)上，平臺(tái)與車體連接處加強(qiáng)處理，使用不銹鋼螺絲與車體滿焊焊接，車頂走線孔通過(guò)焊接口向下U型不銹鋼管走到車頂，徹底消除頂棚因改裝而產(chǎn)生的漏水問(wèn)題，整車完成后，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度全方位汽車淋雨房淋雨實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。整車改裝后局部做標(biāo)準(zhǔn)汽車烤漆處理(采用進(jìn)口杜邦汽車漆涂裝)，所有外部螺栓均使用不銹鋼螺栓，外部螺栓孔均在涂裝處理之前打好，達(dá)到防腐防銹效果。平臺(tái)周邊設(shè)有不銹鋼踢腳護(hù)欄，由1″管壓制成型；與后爬梯連成一體，使其造型美觀，牢固耐用。車頂承載能力≥500 kg，車頂平臺(tái)的長(zhǎng)度在3～4 m范圍，頂部及左右側(cè)圍處需進(jìn)行車體加強(qiáng)處理，使用鈑金成型加強(qiáng)件與原車原有車頂棚條，側(cè)中部上大邊等堅(jiān)固受力部位連接加強(qiáng)，車底部安裝設(shè)備部位與原車縱、橫梁連接加強(qiáng)，使車體承受設(shè)備質(zhì)量而不會(huì)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下變形。

2.9 空調(diào)和車內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)

采用行車和駐車2套空調(diào)系統(tǒng)。行車空調(diào)為原車空調(diào)系統(tǒng)；駐車空調(diào)為4臺(tái)家用空調(diào)(見(jiàn)圖13)，分別布置在試驗(yàn)區(qū)1臺(tái)，監(jiān)測(cè)區(qū)2臺(tái)，休息區(qū)1臺(tái)；車輛頂部還配有2個(gè)雙向換氣天窗，分別位于監(jiān)測(cè)區(qū)和休息區(qū)，通過(guò)上述空調(diào)系統(tǒng)可對(duì)整車的溫度和空氣質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.10 車內(nèi)照明設(shè)計(jì)

車內(nèi)頂部各區(qū)域內(nèi)合理布置了多處大于500 lx照度的工作燈(見(jiàn)圖14)，滿足日常工作需要。并配有應(yīng)急照明燈(見(jiàn)圖15)。

2.11 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.11.1 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及布局

供電系統(tǒng)框架圖如圖16所示。

a.電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用三相五線制：A相控制空調(diào)4臺(tái)、全車照明；B相控制環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)區(qū)的全部?jī)x器設(shè)備的用電；C相控制全部輔助設(shè)備用電及全車所有的220 V電源插座。

b.總電源路徑：外電(或發(fā)電機(jī))→電纜盤→總開(kāi)關(guān)→三相UPS主機(jī)→A、B、C單相開(kāi)關(guān)；B、C單相開(kāi)關(guān)→溫控聯(lián)鎖接觸器→環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)區(qū)或VOC有機(jī)物監(jiān)測(cè)分析區(qū)。

需要說(shuō)明的是：三相UPS主機(jī)是三相進(jìn)三相出；外電可選用交流380 V或220 V；所有開(kāi)關(guān)都選用空氣開(kāi)關(guān)。

2.11.2 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a.電源系統(tǒng)由外接電源口、發(fā)電機(jī)、UPS電源箱、備用免維護(hù)蓄電池、電源聯(lián)鎖控制板等幾部分組成。車身配備1盤50 m的5芯電纜的電動(dòng)線纜盤(見(jiàn)圖17)，可外接380 V三相供電系統(tǒng)為本車提供電源；車內(nèi)自備一套大功率汽油發(fā)電機(jī)組，可為整車應(yīng)用系統(tǒng)提供電源。整車供電采用了市電優(yōu)先的原則：在有外電的地方通過(guò)50 m的線纜絞盤向系統(tǒng)供電，也可用于對(duì)電池充電。

b.為避免外供電源或發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電源電壓波動(dòng)對(duì)儀器設(shè)備帶來(lái)的干擾和損害，本車配備了一套15 kW在線式三相進(jìn)三相出的UPS系統(tǒng)，可以輸出平穩(wěn)純凈的50 Hz正弦波交流電，當(dāng)外供電源或發(fā)電機(jī)組無(wú)法工作時(shí)，UPS還可以提供約0.5 h的全功率后備時(shí)間及更長(zhǎng)的應(yīng)急照明時(shí)間。通過(guò)專用大容量免維護(hù)蓄電池、UPS電源、可逆變220 V的使用，為車輛提供多種供電方式；加裝車載外接電源，可直接與市電連接。具備DC12V－AC220V切換逆變的多路控制系統(tǒng)，AC220V具備電壓、電流指示、低壓聲光報(bào)警、安全保護(hù)、直流交流集中控制、外電輸入指示控制的功能。

c.配置專用配電控制柜，其控制面板(見(jiàn)圖18)與機(jī)柜集成，裝備過(guò)流/過(guò)載顯示、報(bào)警和保護(hù)裝置。每個(gè)區(qū)間都有獨(dú)立的空氣開(kāi)關(guān)保護(hù)，并在供電回路裝有漏電保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等措施。

d.安裝防雷裝置，避免雷擊對(duì)人、設(shè)備的傷害。配電面板安裝在機(jī)架上，具有電磁屏蔽保護(hù)層，防止對(duì)其他設(shè)備造成電磁干擾，交直流電源分離控制。設(shè)備走線統(tǒng)一接地，再通過(guò)一條銅帶接到底盤，車上還配有接地樁，在需要的時(shí)候可以直接與大地相連。

e.在車內(nèi)相應(yīng)的地方安裝有多套用電插座(含開(kāi)關(guān))，大功率的用電插座直接由發(fā)電機(jī)或外電供電，均有獨(dú)立的空氣開(kāi)關(guān)保護(hù)。車外和車頂平臺(tái)裝備房車專用防水外接市電接口。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)宇通綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)車的合理布局和設(shè)計(jì)，使其具備工作和生活的基本功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的駐守工作，為活動(dòng)進(jìn)行提供完善的保障支持。