葉堅(jiān)堯 董苗
上海開(kāi)平環(huán)境建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 200023
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各級(jí)政府一項(xiàng)非常重要的工作就是對(duì)于城市衛(wèi)生管理,現(xiàn)有模式是由政府的環(huán)境管理部門(如環(huán)保局、城管局、市容委等)主導(dǎo)生活垃圾的收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理,負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)衛(wèi)車輛統(tǒng)一進(jìn)行招標(biāo)、采購(gòu),負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)衛(wèi)車輛的管理運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、保養(yǎng),對(duì)環(huán)境衛(wèi)生效果負(fù)責(zé)并自我監(jiān)督,即政府部門是“運(yùn)動(dòng)員”也是“裁判員”。
隨著城市化進(jìn)程的不斷深入,生活垃圾量呈幾何級(jí)增長(zhǎng),這種由政府主導(dǎo)的管理模式弊端日益突現(xiàn),如生活垃圾收運(yùn)效率低下,環(huán)衛(wèi)車輛維護(hù)更新投入大導(dǎo)致財(cái)政負(fù)擔(dān)重,環(huán)境衛(wèi)生效果不佳,環(huán)境衛(wèi)生管理存在職責(zé)交叉推諉扯皮等。
環(huán)境衛(wèi)生管理模式改革勢(shì)在必行,新的管理模式即環(huán)衛(wèi)收集、轉(zhuǎn)運(yùn)交由環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)來(lái)運(yùn)營(yíng),政府以購(gòu)買服務(wù)方式與環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)形成合作與客戶關(guān)系,即環(huán)境衛(wèi)生管理模式市場(chǎng)化:
a.政府部門:從宏觀上制定環(huán)衛(wèi)車輛的標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)環(huán)境衛(wèi)生起監(jiān)督管理職責(zé),即“裁判員”作用。
b.環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè):與政府形成服務(wù)關(guān)系,自行采購(gòu)、管理運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、保養(yǎng)環(huán)衛(wèi)車輛,達(dá)到政府部門要求的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),受政府部門監(jiān)督,并從政府獲取報(bào)酬,企業(yè)化自負(fù)盈虧,即“運(yùn)動(dòng)員”作用。
c.環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè):研發(fā)制造符合政府部門、環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)要求的環(huán)衛(wèi)車輛,即為“運(yùn)動(dòng)員”提供運(yùn)動(dòng)所需的硬件設(shè)備。
環(huán)境衛(wèi)生管理市場(chǎng)化是改革的新形勢(shì),充分解決了原模式的弊端,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從開(kāi)始實(shí)施環(huán)境衛(wèi)生管理市場(chǎng)化以來(lái),全國(guó)較大規(guī)模的環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)已達(dá)500多家,如廣東的環(huán)衛(wèi)收運(yùn)管理模式已全部實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化,全國(guó)其它省份也已全面逐步實(shí)施環(huán)境衛(wèi)生管理市場(chǎng)化運(yùn)作的模式。
環(huán)境衛(wèi)生管理市場(chǎng)化的新形勢(shì)下,政府部門、環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)、環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)三者形成互為客戶的關(guān)系,相互合作、監(jiān)督、制約。對(duì)環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),其研發(fā)生產(chǎn)的環(huán)衛(wèi)車輛需適應(yīng)環(huán)境衛(wèi)生管理的新模式。從環(huán)衛(wèi)車輛技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,技術(shù)先進(jìn)的環(huán)衛(wèi)車輛將向集成化方向發(fā)展。即:從一般的機(jī)械化向裝備技術(shù)集成方向發(fā)展,這是集成化的技術(shù)基礎(chǔ);從單一功能的設(shè)備向裝備系統(tǒng)集成方向發(fā)展,這是集成化的形態(tài)體現(xiàn)[1]。
新形勢(shì)下環(huán)衛(wèi)車輛的技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出以下特點(diǎn):
a.高效化作業(yè)功能:環(huán)衛(wèi)車輛的高效化作業(yè)功能是指對(duì)生活垃圾的收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程效率高,即單車作業(yè)時(shí)垃圾“裝載多、裝得快”,高效作業(yè)功能可以在同等條件下,所需車輛數(shù)量更少、環(huán)衛(wèi)作業(yè)人員更少,盡可能減少環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)的車輛投入成本和人員投入成本,這是適應(yīng)環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)自負(fù)盈虧的需求。
b.收運(yùn)作業(yè)過(guò)程更加節(jié)能:環(huán)衛(wèi)車輛的作業(yè)更加節(jié)能,即降低垃圾收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中每噸垃圾的耗油值,每噸垃圾收運(yùn)的耗油越低,環(huán)衛(wèi)車輛的使用成本就越低,這也是適應(yīng)環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)自負(fù)盈虧的需求。
c.環(huán)衛(wèi)車輛網(wǎng)絡(luò)管理功能:?jiǎn)诬囎鳂I(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)其車輛的位置、裝載程度、車輛狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等監(jiān)控及調(diào)度,通過(guò)環(huán)衛(wèi)車輛網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)從單機(jī)版向網(wǎng)絡(luò)版的管理。通過(guò)平臺(tái)或手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)了垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)物流、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)管、汽車定位路線監(jiān)管。提高了車輛的管理效率,保證了環(huán)衛(wèi)車輛的有效可靠運(yùn)行,降低環(huán)衛(wèi)車輛的無(wú)效或停工時(shí)長(zhǎng),降低了運(yùn)行成本,這也是適應(yīng)環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)自負(fù)盈虧的需求。
d.環(huán)衛(wèi)車輛純電動(dòng)化:隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高,燃油型環(huán)衛(wèi)車輛除排放要求由國(guó)Ⅴ提高到國(guó)Ⅵ外,還在大力推行環(huán)衛(wèi)車輛的純電動(dòng)化,如深圳市已要求新購(gòu)環(huán)衛(wèi)車輛全部純電動(dòng)化,這是適應(yīng)政府部門監(jiān)督和環(huán)境宏觀管理的要求。
e.更高的作業(yè)環(huán)保性:這是適應(yīng)政府部門監(jiān)督和環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)的要求,車輛作業(yè)時(shí),必須更加環(huán)保。環(huán)?;鳂I(yè)包括作業(yè)噪聲和污水外滲兩方面,盡可能減少對(duì)市民和環(huán)境的影響。
f.環(huán)衛(wèi)車輛特殊鎖車功能:環(huán)境衛(wèi)生管理市場(chǎng)化改革正逐步深入,參差不齊的環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)較多,購(gòu)置車輛時(shí)分期付款購(gòu)車情況多,各種原因造成逾期未還款相對(duì)突出,環(huán)衛(wèi)車輛特殊鎖車功能也就應(yīng)運(yùn)而生,這是適應(yīng)環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)自身的要求。
為了更好地滿足新形勢(shì)下環(huán)衛(wèi)車輛的上述六個(gè)特點(diǎn),各個(gè)環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)均加大了研發(fā)投入,通過(guò)不同的技術(shù)路線來(lái)實(shí)現(xiàn)的最佳效果,以下針對(duì)六個(gè)特點(diǎn)介紹了其實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線。
環(huán)衛(wèi)車輛高效化作業(yè),使作業(yè)過(guò)程中垃圾“裝載多、裝得快”,在收運(yùn)垃圾量同等條件下所需車輛數(shù)量更少、環(huán)衛(wèi)作業(yè)人員更少,環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)車輛投入成本和人員投入成本更低。
一般技術(shù)路線是采用滑板正向壓縮垃圾,這種單向壓縮的控制方式,垃圾壓實(shí)密度低,同等車廂容積下裝載量少。圖1是某款壓縮式垃圾車控制原理圖,采用了反向壓縮與正向壓縮相結(jié)合的雙作用壓縮模式,使得壓縮垃圾過(guò)程中,垃圾受了兩個(gè)方向的壓縮力,大大提高壓縮密度,“裝載量多”(提高裝載量的25%左右)。
如圖2所示,為了提高裝載速度,專用裝置的液壓控制系統(tǒng)采用了雙泵運(yùn)行模式,其中泵A提供翻轉(zhuǎn)進(jìn)料運(yùn)行控制,泵B提供壓縮機(jī)構(gòu)刮板滑板的運(yùn)行控制。泵A與泵B單獨(dú)運(yùn)行,且提高了泵A(排量40 mL/r)、泵B(排量80 mL/r)排量,一方面實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)進(jìn)料與垃圾壓縮的同時(shí)作業(yè),翻轉(zhuǎn)進(jìn)料、壓縮垃圾速度更快,大大提高裝載速度,垃圾“裝載快”;另一方面,提高了控制系統(tǒng)壓力(20 MPa),有利于垃圾的強(qiáng)力壓縮,垃圾“裝載多”。
圖2 雙泵控制進(jìn)料與壓縮原理圖
單桶作業(yè)進(jìn)料速度慢,圖3是雙桶進(jìn)料示意圖,圖4是雙桶翻轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)圖,翻轉(zhuǎn)進(jìn)料架上設(shè)置桶1工作位和桶2工作位,可單桶進(jìn)料,也可實(shí)現(xiàn)雙桶進(jìn)料,雙桶進(jìn)料可以比單桶進(jìn)料提高一倍的進(jìn)料速度,有利于保證垃圾“裝載快”。
圖3 雙桶進(jìn)料示意圖
圖4 雙桶進(jìn)料結(jié)構(gòu)圖
通過(guò)正反向雙作用壓縮方式,提高系統(tǒng)工作壓力,使垃圾壓實(shí)密度更高,相同車廂容積下垃圾“裝載多”;通過(guò)雙泵運(yùn)行、雙桶進(jìn)料模式、提高泵工作排量,使垃圾作業(yè)速度更快,垃圾“裝載快”。
環(huán)衛(wèi)車輛收運(yùn)每噸垃圾耗油值越低,環(huán)衛(wèi)車輛的使用運(yùn)行成本就越低。如圖5所示為一種環(huán)衛(wèi)車輛作業(yè)工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨動(dòng)變化(變頻)的控制原理。
圖5 變頻控制原理
環(huán)衛(wèi)裝置工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速固定不變,機(jī)構(gòu)在輕載快進(jìn)和重載工進(jìn)作業(yè)的工況下,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率無(wú)法充分利用,無(wú)用耗油狀態(tài)突出。運(yùn)用圖5所示變頻控制原理,通過(guò)壓力變速器信號(hào)實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力狀態(tài)變化,自動(dòng)識(shí)別作業(yè)工況,反饋信號(hào)至專用裝置PLC,PLC運(yùn)算后得出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最佳值,與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元交互后,發(fā)出ni指令,發(fā)動(dòng)機(jī)按動(dòng)態(tài)ni要求進(jìn)行調(diào)速,實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)隨動(dòng)變頻,確保以最佳轉(zhuǎn)速工作,油耗更低,減少了無(wú)用耗油的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變頻控制后,大大降低了收運(yùn)每噸垃圾耗油值。
據(jù)試驗(yàn),某款壓縮式垃圾車原噸垃圾油耗為1.8 L,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變頻控制后,噸垃圾油耗為1.3 L,降低27%。
圖6是環(huán)衛(wèi)車輛網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)組成示意圖,前端把垃圾量狀態(tài)(作業(yè)人員手機(jī)APP)、車輛運(yùn)行狀態(tài)(車聯(lián)網(wǎng)模塊)、車輛位置路線信息(車載T-BOX)等通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳至云平臺(tái)服務(wù)器,實(shí)時(shí)監(jiān)控管理,通過(guò)垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)物流系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、汽車定位路線系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)的高度融合,實(shí)施垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)物流、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)管、汽車定位路線監(jiān)管。但是由于國(guó)內(nèi)環(huán)衛(wèi)工人現(xiàn)狀年齡普遍偏大,在打造智能管理系統(tǒng)時(shí)也要考慮到工人的實(shí)際情況,若環(huán)衛(wèi)工人不能完全接受先進(jìn)智能管理系統(tǒng),也可采用智能呼叫的形式完成資源分配,最大程度實(shí)現(xiàn)合理配置環(huán)衛(wèi)資源[2]。
圖6 網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)組成示意圖
圖7是監(jiān)管平臺(tái)界面示意圖,可以選擇不同的時(shí)間段和標(biāo)段地區(qū)與工作網(wǎng)絡(luò)來(lái)查詢整體作業(yè)情況;可以查詢出在崗人數(shù)、路網(wǎng)覆蓋率、有效在崗時(shí)間及人均在崗時(shí)間;可以查看所有車輛,在線車輛與非在線車輛,還可以根據(jù)車牌號(hào)模糊查詢出具體的車輛;實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的詳細(xì)信息以及車輛報(bào)警信息,選中具體的車輛時(shí)可以在地圖上查看車輛的具體位置,點(diǎn)擊車輛圖標(biāo)會(huì)顯示車輛具體信息,也可以查看該車輛的軌跡回放,詳細(xì)信息及通訊記錄。
圖7 監(jiān)管平臺(tái)界面示意圖
可以看出,通過(guò)環(huán)衛(wèi)作業(yè)監(jiān)管平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了環(huán)衛(wèi)車輛從單機(jī)版向網(wǎng)絡(luò)版的管理。車輛的位置、裝載程度、車輛狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)呈現(xiàn),提高了車輛的管理效率,保證了環(huán)衛(wèi)車輛的有效可靠運(yùn)行,降低環(huán)衛(wèi)車輛的無(wú)效或停工時(shí)長(zhǎng),降低了運(yùn)行成本。
圖8所示是一款應(yīng)用廣泛的車聯(lián)網(wǎng)模塊,通過(guò)此模塊,把環(huán)衛(wèi)車輛的作業(yè)動(dòng)態(tài)、裝載量、工作壓、發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速值、故障信息等綜合信息上傳至云平臺(tái),還可以實(shí)現(xiàn)車輛的動(dòng)態(tài)動(dòng)作仿真,是環(huán)衛(wèi)車輛由單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵部件。
圖8 車聯(lián)網(wǎng)模塊
為了治理大氣污染,實(shí)踐綠水青山就是金山銀山的理念,燃油型環(huán)衛(wèi)車輛除排放要求由國(guó)Ⅴ提高到國(guó)Ⅵ外隨著國(guó)家政策的引導(dǎo)以及終端市場(chǎng)需求的釋放[3],大力推行環(huán)衛(wèi)車輛的純電動(dòng)化,環(huán)衛(wèi)車輛純電動(dòng)化有底盤純電動(dòng)技術(shù)路線及上裝技術(shù)路線。
如圖9純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車輛動(dòng)力驅(qū)動(dòng)示意圖,所示純電動(dòng)底盤的動(dòng)力電池組,采用鉛酸電池類,故障率高、電池壽命短,更多地采用鋰電類電池,故障率低而且壽命更長(zhǎng),動(dòng)力強(qiáng)勁,更加適合環(huán)衛(wèi)車輛的工況,為了提高電池電量密度,減小電池體積,逐步向刀片電池技術(shù)方向發(fā)展。
圖9 純動(dòng)力環(huán)衛(wèi)車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)示意圖
專用裝置——?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)裝置一般依據(jù)底盤電池電壓和上裝功率需求大小,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用異步電機(jī)(價(jià)格低、技術(shù)成熟穩(wěn)定但體積偏大、噪音偏高)或同步電機(jī)(價(jià)格高、故障略高但體積小、低噪聲),當(dāng)采用同步電機(jī)作驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),依據(jù)功率大小,還需采用風(fēng)冷或水冷裝置,以降低電機(jī)溫度,一般超過(guò)15 kW采用水冷效果更佳。
環(huán)衛(wèi)車輛的環(huán)保性能包括作業(yè)噪聲和污水外滲外漏兩方面,需提高兩方面性能,盡可能減少對(duì)市民和環(huán)境的影響。
圖10所示為壓縮式垃圾車柔性作業(yè)控制原理圖,翻轉(zhuǎn)進(jìn)料與壓縮機(jī)構(gòu)(刮板、滑板)是作業(yè)頻次最高的作業(yè)機(jī)構(gòu),通過(guò)減壓節(jié)流、溢流節(jié)流相結(jié)合實(shí)施負(fù)載反饋,動(dòng)態(tài)控制電磁比例多路閥的工作閥口大小,使刮板、滑板動(dòng)作及翻轉(zhuǎn)架進(jìn)料沖擊大大減小,達(dá)到動(dòng)作速度快且動(dòng)作柔和,有效降低了作業(yè)噪聲。
圖10 柔性作業(yè)控制原理圖
圖11是某廠家采用的船式存污水防漏技術(shù),該車為高位上料船型裝載,下部轉(zhuǎn)載部位為船型裝載倉(cāng)無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。圖12是某廠家采用的車廂預(yù)存式防漏技術(shù),該車為高位上料推板卸料,內(nèi)部裝載倉(cāng)內(nèi)后部設(shè)計(jì)成高于前部的坡度,此設(shè)計(jì)增加了一定垃圾滲濾液的儲(chǔ)存空間,此兩種技術(shù)均是采用了廂內(nèi)貯藏污水的方式,避免污水外滲外漏,對(duì)此類方式而言,必須做好廂體的完全密封性能和其它因素影響(如行車對(duì)污水的震動(dòng)震蕩),以達(dá)到防止污水二次污染的最佳效果。
圖11 船式存污水防漏
圖12 車廂預(yù)存式防漏
如圖13所示為一種鎖車功能的控制策略,此種控制策略可以在手機(jī)終端APP,通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)與圖14所示的鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信,由鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)出控制信號(hào)操控專用裝置PLC:一方面對(duì)環(huán)衛(wèi)作業(yè)動(dòng)作功能進(jìn)行限制,如只能手動(dòng)作業(yè),無(wú)法自動(dòng)作業(yè)等,或?qū)ぷ鲏毫M(jìn)行限制,如只能裝載到一小半裝載量;另一方面,專用裝置PLC還與底盤T-BOX實(shí)施聯(lián)合控制,對(duì)整車速度進(jìn)行限制,如只能行駛在低速狀態(tài),或?qū)Πl(fā)動(dòng)扭矩進(jìn)行限定,整車爬坡能力大大下降。當(dāng)然這種控制策略可以實(shí)現(xiàn)上裝功能完全癱瘓或底盤根本無(wú)法行駛,這需根據(jù)需求而定。
圖13 鎖車控制策略
圖14 鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊
為了防止用戶故意拆除鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊,以達(dá)到手機(jī)終端APP無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控鎖車功能,鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊采用了激活信號(hào)與專用裝置PLC進(jìn)行定時(shí)通信,如拆除鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊,在設(shè)置的規(guī)定時(shí)間內(nèi)專用裝置PLC沒(méi)有接收到來(lái)自鎖車物聯(lián)網(wǎng)模塊的激活信號(hào),將自動(dòng)實(shí)施鎖車,避免此情況的發(fā)生。
通過(guò)對(duì)環(huán)境衛(wèi)生管理模式市場(chǎng)化改革的新形勢(shì)分析,可以看出,環(huán)境衛(wèi)生管理由政府部門、環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)、環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)三者共同實(shí)施,三方各負(fù)其責(zé)。從三方職能和利益角度出發(fā),對(duì)環(huán)衛(wèi)車輛的技術(shù)特點(diǎn),提出了比原來(lái)更高的要求(如環(huán)保性能、高效性能)或提出新的要求(如節(jié)能指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)智慧管理功能、純電動(dòng)化、特殊鎖車功能)。
筆者從環(huán)衛(wèi)車輛的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā),闡述了具體實(shí)施的技術(shù)路線。不同型式的環(huán)衛(wèi)車輛,由于其結(jié)構(gòu)型式不同,采取的技術(shù)路線不盡相同,可以選擇性的運(yùn)用前述技術(shù)路線,達(dá)到較好的技術(shù)效果。充分滿足了政府部門、環(huán)衛(wèi)服務(wù)企業(yè)的要求,同時(shí)提升了環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)水平和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,為環(huán)衛(wèi)車輛的發(fā)展方向提供了技術(shù)借鑒。