新型高機(jī)動(dòng)應(yīng)急救援破障車(chē)的探索與研發(fā)

◎ 辛 濤 王 縣

新型高機(jī)動(dòng)應(yīng)急救援破障車(chē)的探索與研發(fā)

◎ 辛 濤 王 縣

分析了國(guó)內(nèi)應(yīng)急救援機(jī)械裝備存在的不足，介紹了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)械裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一種時(shí)速可達(dá)85km、具有多種工程機(jī)械作業(yè)功能的新型救援車(chē)，詳細(xì)介紹了該車(chē)的結(jié)構(gòu)布局、作業(yè)機(jī)構(gòu)，分析了該車(chē)的特點(diǎn)和先進(jìn)性。

應(yīng)急救援 高機(jī)動(dòng) 多功能 機(jī)械車(chē)輛

1、概述

我國(guó)是世界上受自然災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一，特別是21世紀(jì)以來(lái)，各種自然災(zāi)害頻發(fā)，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的破壞。災(zāi)后應(yīng)急救援機(jī)械裝備作為救災(zāi)應(yīng)急力量體系的重要組成部分，對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)影響至關(guān)重要。目前，自然災(zāi)害救援中，滑坡塌方的清理、道路的疏通、鋼筋混凝土的破碎切割、救援現(xiàn)場(chǎng)障礙物的清理都是依靠推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)以及吊車(chē)等工程機(jī)械來(lái)完成，這些機(jī)械裝備在自然災(zāi)害救援中發(fā)揮了巨大的作用，但是也存在以下問(wèn)題：一是自行機(jī)動(dòng)能力差，轉(zhuǎn)場(chǎng)只能依靠平板車(chē)運(yùn)輸，在災(zāi)害發(fā)生地區(qū)，地形復(fù)雜、道路狹窄，而運(yùn)輸平板車(chē)外形較大，機(jī)動(dòng)能力受到限制甚至無(wú)法通過(guò)，非常容易造成交通堵塞，影響救援時(shí)間。2008年汶川地震救災(zāi)中，就由于道路堵塞造成了物資、裝備和人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)的嚴(yán)重滯后。二是功能單一，每種裝備具有的救援清障功能有限，實(shí)施救援作業(yè)需要不同機(jī)械輪流作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)所需的配套機(jī)械裝備、人員繁多，特別是在受災(zāi)點(diǎn)多面廣的地質(zhì)災(zāi)害救援中，很容易造成一個(gè)地方機(jī)械裝備擁擠混亂，而另一個(gè)地方缺少機(jī)械裝備的現(xiàn)象。針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械裝備存在的問(wèn)題，本文提出了一種高機(jī)動(dòng)應(yīng)急救援破障車(chē)，其最高行駛速度可達(dá)85km/h，具有破碎、起吊、夾抓、剪切、挖掘、推鏟、救援等多種作業(yè)功能，在機(jī)械車(chē)輛無(wú)法到達(dá)地區(qū)或狹小空間，還可采用便攜式手動(dòng)機(jī)具實(shí)施救援作業(yè)，能大大提高應(yīng)急救援保障效能。

2、國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)械裝備發(fā)展情況

自然災(zāi)害救援時(shí)間緊、范圍廣、任務(wù)重，“急”“搶”特征突出，要求機(jī)械裝備具有快的響應(yīng)能力和強(qiáng)的任務(wù)應(yīng)對(duì)能力。

國(guó)外具有以上特征的機(jī)械裝備較多。美國(guó)的SEE挖掘機(jī)是在德國(guó)著名的越野汽車(chē)Unimog底盤(pán)基礎(chǔ)上改裝而成，具有挖掘、推土和裝載等功能，驅(qū)動(dòng)形式為4×4，最高行駛速度可達(dá)80km/h。英國(guó)JCB公司的HMEE吸收了JCB先進(jìn)的挖掘技術(shù)和高速農(nóng)用拖拉機(jī)技術(shù)，采用4輪驅(qū)動(dòng)，最高行駛速度可達(dá)80km/ h，具有挖掘和裝載兩套作業(yè)機(jī)構(gòu)。與英國(guó)JCB的HMEE相同，澳大利亞ADI公司的HSEV和加拿大的MPEV也都是最高車(chē)速在90km/h以上，具有前后兩套作業(yè)機(jī)構(gòu)和多種屬具的高機(jī)動(dòng)工程車(chē)。由于行駛速度高，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，作業(yè)功能多，以上機(jī)械裝備目前均廣泛應(yīng)用于國(guó)外軍隊(duì)工程搶修搶建和自然災(zāi)害救援中。

國(guó)內(nèi)受工程機(jī)械行業(yè)整體技術(shù)水平的影響，獨(dú)立研發(fā)、具有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高機(jī)動(dòng)多功能工程車(chē)還沒(méi)有。詹陽(yáng)動(dòng)力重工有限公司生產(chǎn)的GDG130高速挖掘裝載機(jī)是與澳大利亞ADI公司合作，在HSEV工程車(chē)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，主要用于伴隨作戰(zhàn)部隊(duì)實(shí)施機(jī)動(dòng)保障。

從結(jié)構(gòu)功能上看，上述機(jī)械裝備車(chē)體前端為裝載機(jī)構(gòu)，后端為挖掘機(jī)構(gòu)，均屬于高速挖掘裝載機(jī)，功能側(cè)重于土方挖掘裝載作業(yè)，更適于小型陣地的快速構(gòu)建作業(yè)；從作業(yè)能力上看，上述機(jī)械裝備盡管均采用全輪驅(qū)動(dòng)，但是受整機(jī)重量影響，其獲得的附著力和牽引力有限，推鏟清障能力較弱；從作業(yè)范圍上看，上述機(jī)械裝備挖掘機(jī)構(gòu)均采用傳統(tǒng)動(dòng)臂斗桿形式，受整機(jī)尺寸和布局限制，破拆、起吊作業(yè)范圍小，救援作業(yè)能力弱。綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外高機(jī)動(dòng)工程車(chē)應(yīng)用于自然災(zāi)害救援中，整體破碎清障能力相對(duì)較弱。

3、整體結(jié)構(gòu)布置

高機(jī)動(dòng)應(yīng)急救援破障車(chē)功能設(shè)置立足于工程毀傷破碎清障與自然災(zāi)害救援，整車(chē)主要由高機(jī)動(dòng)底盤(pán)、推鏟破障裝置、破拆起重機(jī)構(gòu)、手動(dòng)作業(yè)機(jī)具艙、作業(yè)屬具以及液壓絞盤(pán)等組成，如圖1所示。

高機(jī)動(dòng)底盤(pán)采用三橋全驅(qū)動(dòng)，車(chē)體前端設(shè)計(jì)推鏟破障裝置，完成推鏟、清障作業(yè)；車(chē)體右側(cè)縱向布置破拆起重機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)平臺(tái)前置，通過(guò)更換作業(yè)屬具完成起吊、挖掘、破拆、剪切以及夾抓等作業(yè)；破拆起重機(jī)構(gòu)下方設(shè)置作業(yè)屬具平臺(tái)，固定作業(yè)屬具；車(chē)體左側(cè)從前往后依次布置駕駛室、手動(dòng)作業(yè)機(jī)具艙和發(fā)動(dòng)機(jī)等；駕駛室采用高強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)、寬視野全封閉形式，前側(cè)和頂側(cè)玻璃采用高強(qiáng)防護(hù)網(wǎng)防護(hù)，室內(nèi)前后布置主座椅和副座椅。

圖1 應(yīng)急救援破障車(chē)總體布局

4、主要結(jié)構(gòu)與組成

4.1 高機(jī)動(dòng)底盤(pán)

應(yīng)急救援破障車(chē)底盤(pán)為自行研發(fā)設(shè)計(jì)的新型高機(jī)動(dòng)三橋驅(qū)動(dòng)底盤(pán)，動(dòng)力系統(tǒng)采用水冷渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，保證車(chē)輛具有足夠的動(dòng)力。傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械與液力機(jī)械分時(shí)傳動(dòng)的方式，車(chē)輛高速行駛時(shí)采用純機(jī)械傳動(dòng)，由中、后橋驅(qū)動(dòng)，時(shí)速可達(dá)85km以上；推鏟破障作業(yè)時(shí)采用液力機(jī)械傳動(dòng)，三橋全驅(qū)動(dòng)，滿(mǎn)足負(fù)荷劇烈變化的推鏟工況動(dòng)力要求。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有兩種轉(zhuǎn)向模式，在狹窄地域低速行駛作業(yè)時(shí)，可選擇前、后橋聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向模式，使車(chē)輛最小轉(zhuǎn)彎半徑可達(dá)到8m以?xún)?nèi)；高速行駛時(shí)，選擇前橋轉(zhuǎn)向模式，保證車(chē)輛高速機(jī)動(dòng)的穩(wěn)定性和安全性。制動(dòng)系統(tǒng)采用帶ABS的雙管路氣壓制動(dòng)，使車(chē)輛能夠在25°縱向坡道上可靠駐車(chē)。懸掛系統(tǒng)采用帶鎖定功能的變剛度板簧懸掛，工程作業(yè)時(shí)可將懸掛鎖定，實(shí)現(xiàn)車(chē)架與車(chē)橋之間的剛性連接，滿(mǎn)足作業(yè)穩(wěn)定性和安全性要求；高速行駛時(shí)，懸掛解鎖自由運(yùn)動(dòng)衰減路面的沖擊和振動(dòng)，保證車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性、平順性和舒適性。

4.2 推鏟破障裝置

推鏟破障裝置采用組合鏟形式，可在V型鏟與直鏟之間變換。如圖2所示。車(chē)輛機(jī)動(dòng)時(shí)，鏟刀呈V形狀態(tài)，通過(guò)提升油缸至車(chē)架前端并用固定器固定，保證行駛安全；推鏟清障作業(yè)時(shí)，鏟刀放下呈直鏟狀態(tài)，一次推鏟寬度3.25m；應(yīng)急開(kāi)路、清除路面障礙時(shí)，鏟刀調(diào)節(jié)為V形鏟，能夠迅速開(kāi)辟3m寬的通路。

4.3 破拆起重機(jī)構(gòu)

圖2 推鏟裝置

破拆起重機(jī)構(gòu)采用伸縮動(dòng)臂與斗桿臂復(fù)合的結(jié)構(gòu)形式，能夠快速連接挖斗、液壓破碎錘、液壓剪、吊鉤等附具進(jìn)行作業(yè)，如圖3所示。機(jī)構(gòu)可整體200°度回轉(zhuǎn)，伸縮動(dòng)臂變幅角度-20°～65°，伸縮行程1000mm，斗桿臂變幅角度0°～-90°，最大起吊高度6.5m，最大起吊重量3t，最大挖掘半徑7.2m，斗桿臂與屬具（挖斗、液壓剪、液壓錘等）通過(guò)快換裝置實(shí)現(xiàn)連接，屬具轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0°～-130°。

圖3 破拆起重機(jī)構(gòu)

4.4 手動(dòng)作業(yè)機(jī)具艙

手動(dòng)作業(yè)機(jī)具艙設(shè)置于整機(jī)左側(cè)駕駛室后面，采用分層模塊設(shè)計(jì)，內(nèi)部集裝固定了10多種破拆救援手動(dòng)作業(yè)機(jī)具，功能包括焊接、撐頂、擴(kuò)張、剪切、切割、破碎、照明等，主要用于整車(chē)受到地域、作業(yè)空間限制不能展開(kāi)作業(yè)情況下進(jìn)行破拆救援作業(yè)，是應(yīng)急救援破障車(chē)功能的拓展和延伸。

4.5 液壓絞盤(pán)

液壓絞盤(pán)安裝于車(chē)體后側(cè)中央車(chē)架下方，最大牽引力9.8t，主要用于救援陷入泥濘地中的機(jī)械車(chē)輛，或者進(jìn)行自救。液壓絞盤(pán)可通過(guò)線控室外操作，也可在駕駛室通過(guò)操作臺(tái)操作，通過(guò)倒車(chē)影像進(jìn)行視頻監(jiān)控操作。

5、技術(shù)特點(diǎn)與先進(jìn)性

應(yīng)急救援破障車(chē)采用集成優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，將推鏟、挖掘、破碎、起吊等多種工程機(jī)械的功能與高速車(chē)輛的高機(jī)動(dòng)性能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械車(chē)輛的多功能、高機(jī)動(dòng)特性的一體化。該車(chē)具有以下特點(diǎn)與先進(jìn)性：

5.1 一機(jī)多能，任務(wù)應(yīng)對(duì)能力強(qiáng)

應(yīng)急救援破障車(chē)的推鏟破障裝置具有兩種作業(yè)狀態(tài)，能夠完成堆積物清理、路坑回填、道路搶通等作業(yè)；破拆起重機(jī)構(gòu)能掛接多種作業(yè)屬具，完成各種工程破拆、清障、救援任務(wù)；液壓絞盤(pán)具有牽引功能，可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自救與互救；手動(dòng)作業(yè)機(jī)具具有多種功能，可在整車(chē)作業(yè)受限地域完成各種應(yīng)急破拆救援任務(wù)。

5.2 行駛速度高，反應(yīng)能力與救援時(shí)效性強(qiáng)

應(yīng)急救援破障車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械與液力機(jī)械分時(shí)傳動(dòng)的方式，低速作業(yè)時(shí)，具有足夠的動(dòng)力滿(mǎn)足推鏟破障作業(yè)需要；高速機(jī)動(dòng)時(shí)，速度可達(dá)85km/h，有效提高應(yīng)急救援隊(duì)的快速反應(yīng)能力和應(yīng)急救援時(shí)效性。

5.3 通過(guò)性能好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

應(yīng)急救援破障車(chē)具有兩種轉(zhuǎn)向模式，能夠滿(mǎn)足高速機(jī)動(dòng)與狹小地域救援作業(yè)轉(zhuǎn)向要求；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可在6×6與4×6驅(qū)動(dòng)之間切換，滿(mǎn)足低速作業(yè)與越野機(jī)動(dòng)行駛需要；設(shè)置有軸間、橋間差速鎖，可保證裝備在各種惡劣地面條件下具有良好的通過(guò)性能和強(qiáng)大的越障能力。

5.4 技術(shù)先進(jìn)，抗干擾能力強(qiáng)

應(yīng)急救援破障車(chē)采用先進(jìn)的閉芯恒功率負(fù)載敏感系統(tǒng)和電液比例控制方式，具有負(fù)載反饋功能，多機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作系統(tǒng)流量分配穩(wěn)定；具有變量調(diào)節(jié)功能，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，節(jié)能降耗；具有功率自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，滿(mǎn)足各種作業(yè)工況要求；具有壓力自動(dòng)切斷功能，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。電控系統(tǒng)采用抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好的CAN總線通訊，信號(hào)傳輸準(zhǔn)確、及時(shí)；采用抗震、抗電磁干擾能力強(qiáng)的控制器，工作模式切換迅速、可靠。

6、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)急救援破障車(chē)集汽車(chē)、多種工程機(jī)械功能于一身，具有突出的機(jī)動(dòng)能力、強(qiáng)大的任務(wù)保障能力。該車(chē)的研制成功，將有效提高自然災(zāi)害應(yīng)急救援隊(duì)伍的快速反應(yīng)能力和應(yīng)急救援保障能力，成為我國(guó)救災(zāi)應(yīng)急力量體系中的重要一員。

作者單位：總后建筑工程研究所

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