一種用于道路交通障礙車(chē)輛應(yīng)急救援的重型輔助輪設(shè)計(jì)

魏玉宏1 劉小艷1 盧峰2 廖廣宇2

WEI Yu-hong et al

1.徐州徐工隨車(chē)起重機(jī)有限公司 江蘇徐州 221000

2.廣東粵運(yùn)交通拯救有限公司 廣東廣州 510000

1 前言

大貨車(chē)在高速公路特別是在隧道內(nèi)發(fā)生單方事故，車(chē)輛自燃、輪胎燒毀、車(chē)橋移位等導(dǎo)致交通中斷，這類(lèi)事故在以往的救援工作中需要5～7 h才能完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[1]。如何規(guī)范、安全高效完成道路交通障礙車(chē)輛的清障作業(yè)是高速公路管理部門(mén)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

面對(duì)輪胎燒毀、車(chē)橋移位的火燒車(chē)事故現(xiàn)場(chǎng)，常規(guī)的清障方法是[1]：

a.搶修，更換輪胎，修復(fù)移位的車(chē)橋至可托舉、牽引的狀態(tài)，然后由清障車(chē)托牽完成清障作業(yè)。這種方法的難點(diǎn)在于：搶修難度大，特別是車(chē)橋的搶修，難度大、搶修的時(shí)間長(zhǎng)，往往需要5～8 h，嚴(yán)重影響道路車(chē)輛通行。

b.調(diào)用一臺(tái)大型平板貨運(yùn)車(chē)，將火燒車(chē)直接吊裝至平板上，采用背載托運(yùn)的方式完成清障作業(yè)。這種方法的難點(diǎn)在于：受限隧道高度的限制，大貨車(chē)起吊難度大，放置在平板上難度更大，同時(shí)，放上平板后存在超高的風(fēng)險(xiǎn)，在通過(guò)橋梁、收費(fèi)站時(shí)，無(wú)法通過(guò)。

國(guó)內(nèi)也有單位采用一種俗稱(chēng)“抬轎子”的創(chuàng)新救援方法[1]，大大縮短了救援時(shí)間。但是“抬轎子”方法需要兩輛清障車(chē)聯(lián)合救援，前車(chē)牽引、后車(chē)被動(dòng)跟隨，兩車(chē)駕駛員需要緊密配合，且行駛速度緩慢，適合隧道等低矮空間短距離事故車(chē)輛轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖1所示。

圖1 “抬轎子”拯救方法

通過(guò)研究分析，筆者基于用戶單位“安全、高效”的救援需求，設(shè)計(jì)了一種重型輔助輪的應(yīng)急救援方案，通過(guò)外接清障車(chē)液壓和氣壓動(dòng)力源，無(wú)線或手動(dòng)操作前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向等自行走功能，在事故車(chē)輛后橋附近快速架設(shè)重型輔助輪，可在30 min內(nèi)完成救援工作，有效提高應(yīng)急救援效率。該設(shè)計(jì)用輔助輪代替事故車(chē)輛后橋行走，同時(shí)用清障車(chē)托牽事故車(chē)前橋，前車(chē)托牽、后部輔助行走，即可以滿足事故車(chē)輛安全、快速、遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運(yùn)的需求。下面對(duì)重型輔助輪進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 重型輔助輪結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)

重型輔助輪由離合減速機(jī)構(gòu)、連接座、承載車(chē)架、限位座、限位叉架、懸掛系統(tǒng)、液壓和氣壓快插接口、驅(qū)動(dòng)橋、制動(dòng)系統(tǒng)、隨動(dòng)橋和固定橫梁組成，具有前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、駐車(chē)和行車(chē)制動(dòng)功能。其中，離合減速機(jī)構(gòu)由馬達(dá)、制動(dòng)器、減速器、連接法蘭、離合器、手動(dòng)離合裝置和輸出法蘭組成。

如圖2、3所示，連接座與驅(qū)動(dòng)橋連接；固定橫梁固定在承載車(chē)架上平面，限位座嵌套在固定橫梁上，可橫向左右滑動(dòng)。每根固定橫梁上嵌套有兩個(gè)限位座。限位叉架嵌套在限位座內(nèi)，可360°轉(zhuǎn)動(dòng)。連接法蘭與連接座連接，輸出法蘭與驅(qū)動(dòng)橋法蘭連接，傳遞扭矩。液壓快插接口與馬達(dá)液壓工作油口A和B連接，固定在承載車(chē)架前端、離合減速機(jī)構(gòu)上方位置。離合器可配手動(dòng)、液壓、氣壓離合裝置中任一種，手動(dòng)離合裝置固定在承載車(chē)架前端、離合減速機(jī)構(gòu)上方位置。

重型輔助輪可自備液壓和氣壓動(dòng)力源，也可利用液壓和氣壓快插接口從外部動(dòng)力源輸入。

當(dāng)采用外部動(dòng)力源輸入時(shí)，快插接口固定在承載車(chē)架前端、離合減速機(jī)構(gòu)上方位置。如圖2所示，正對(duì)接口、從左向右依次為掛車(chē)氣路接口，左制動(dòng)氣室接口A，右制動(dòng)氣室接口B，液壓工作油口A和B。

圖2 重型輔助輪

圖3 離合減速機(jī)構(gòu)

表1 設(shè)備主要參數(shù)

3 重型輔助輪工作原理

當(dāng)重型輔助輪采用外部動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)，首先將外部動(dòng)力源氣壓和液壓輸出接口A和B與重型輔助輪液壓和氣壓快插接口連接，如圖4、5所示，將切換閥切換到離合減速機(jī)構(gòu)，同時(shí)操作手動(dòng)離合裝置，將離合減速機(jī)構(gòu)離合器閉合、進(jìn)行扭矩傳遞。

當(dāng)采用外部動(dòng)力源輸入時(shí)，液壓和氣壓控制閥工作方式，可采用手動(dòng)或電控任一種。液壓和氣壓控制閥采用無(wú)線遙控操控方式進(jìn)行說(shuō)明如下：

a.前進(jìn)。如圖5所示，操控液壓控制閥，液壓控制單元A口輸出壓力油進(jìn)入離合減速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋前進(jìn)，隨動(dòng)橋隨動(dòng)前進(jìn)。

b.后退。如圖5所示，操控液壓控制閥，液壓控制單元B口輸出壓力油進(jìn)入離合減速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋后退，隨動(dòng)橋隨動(dòng)后退。

c.前進(jìn)并向左轉(zhuǎn)向。如圖4、5所示，同時(shí)操控液壓控制閥和氣壓控制閥，液壓控制單元A口輸出壓力油進(jìn)入離合減速機(jī)構(gòu)，氣壓控制單元A口輸出氣壓進(jìn)入驅(qū)動(dòng)橋左制動(dòng)氣室、左側(cè)輪轂制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋右側(cè)輪轂前進(jìn)并向左轉(zhuǎn)向，隨動(dòng)橋隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。

d.后退并向右轉(zhuǎn)向。如圖4、5所示，同時(shí)操控液壓控制閥和氣壓控制閥，液壓控制單元B口輸出壓力油進(jìn)入離合減速機(jī)構(gòu)，氣壓控制單元B口輸出氣壓進(jìn)入驅(qū)動(dòng)橋右制動(dòng)氣室、右側(cè)輪轂制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋左側(cè)輪轂后退并向右轉(zhuǎn)向，隨動(dòng)橋隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。

e.駐車(chē)制動(dòng)。當(dāng)液壓控制單元和氣壓控制單元A口和B口都不工作時(shí)，重型輔助輪通過(guò)離合減速機(jī)構(gòu)制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)駐車(chē)制動(dòng)。

f.行車(chē)制動(dòng)。行車(chē)前，操作手動(dòng)離合裝置，將離合減速機(jī)構(gòu)離合器打開(kāi),解除扭矩傳遞；斷開(kāi)左制動(dòng)氣室接口A，右制動(dòng)氣室接口B，液壓工作油口A和B；掛車(chē)氣路接口保持連接狀態(tài)，行車(chē)時(shí)，前車(chē)制動(dòng)后部輔助輪聯(lián)動(dòng)。

g.針對(duì)不同事故車(chē)輛縱梁寬度進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。根據(jù)不同事故車(chē)輛縱梁橫向的寬度尺寸，通過(guò)移動(dòng)限位座進(jìn)行寬度調(diào)節(jié)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)限位叉架實(shí)現(xiàn)叉架對(duì)縱梁的橫向自由度的約束。

4 應(yīng)急救援方案

事故現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，需要操作人員根據(jù)實(shí)際工況靈活處置。筆者只通過(guò)設(shè)備本身的功能和特點(diǎn)對(duì)應(yīng)急救援方案進(jìn)行說(shuō)明，如圖6所示。

圖4 氣路原理圖

圖5 液壓原理圖

圖6 應(yīng)急救援方案

用戶單位接到事故車(chē)輛救援需求；清障車(chē)和重型輔助輪快速到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況合理布置清障車(chē)和重型輔助輪位置（如圖7所示）；操作清障車(chē)吊臂至事故車(chē)輛后橋上方進(jìn)行吊裝（如圖8所示），同時(shí)分別連接清障車(chē)尾部和輔助輪上液壓和氣路接口、輸入動(dòng)力（如圖9所示）；利用清障車(chē)自身配置的無(wú)線遙控器操作輔助輪自行走、在事故車(chē)后懸大梁下方快速架設(shè)輔助輪（如圖10所示）代替事故車(chē)后橋行走；將事故車(chē)大梁與輔助輪可靠固定（如圖11所示）；同時(shí)將清障車(chē)恢復(fù)至行車(chē)狀態(tài)并行駛到事故車(chē)前端、托牽事故車(chē)前輪胎，將事故車(chē)快速托離現(xiàn)場(chǎng)（如圖12所示）。

圖7 清障車(chē)和輔助輪就位

圖8 吊裝事故車(chē)后橋

圖9 取液壓和氣壓動(dòng)力

圖10 快速架設(shè)輔助輪

圖11 可靠捆綁

圖12 事故車(chē)托離現(xiàn)場(chǎng)

5 性能特點(diǎn)

a.無(wú)需自備氣壓和液壓動(dòng)力，可從清障車(chē)尾部接口直接輸入；

b.重型輔助輪預(yù)留掛車(chē)氣路接口，可實(shí)現(xiàn)行車(chē)制動(dòng)功能，托牽行駛安全可靠；

c.無(wú)線遙控操作重型輔助輪前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向，現(xiàn)場(chǎng)可快速架設(shè)輔助輪，提高救援效率；

d.重型輔助輪可通過(guò)離合減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)駐車(chē)制動(dòng)，坡路自行走安全可靠；

e.叉架橫向距離可調(diào)，可用于各種車(chē)輛的大梁固定，適應(yīng)性好；

f.單臺(tái)清障車(chē)配合重型輔助輪即可完成極限工況應(yīng)急救援，救援設(shè)備投入少。

6 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的重型輔助輪的應(yīng)急救援方案，采用輔助輪代替事故車(chē)輛后橋行走，同時(shí)用清障車(chē)托牽事故車(chē)前橋，前車(chē)托牽、后部輔助行走，滿足了事故車(chē)輛安全、快速、遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運(yùn)需求，縮短了救援時(shí)間，對(duì)高速公路安全暢通出行具有積極意義。