鏟雪車照明裝置的研制

陳愛(ài)勇

江蘇沿江高速公路有限公司 江蘇江陰 214400

冬季路面除雪作為高速公路養(yǎng)護(hù)日常工作之一，特別是近年來(lái)高速公路運(yùn)營(yíng)保暢提出“以雪為令，雪停路凈”的指標(biāo)，要求養(yǎng)護(hù)部門在降雪期間做到人歇機(jī)不歇，全天候24小時(shí)除雪作業(yè)。目前大多數(shù)鏟雪設(shè)備利用現(xiàn)有的中、大型貨車作為動(dòng)力載體，在其前部安裝鏟雪板或滾刷用于鏟雪作業(yè)。因鏟雪部件高度和寬度均大于車前照明燈的高度和寬度，造成車燈被遮擋，導(dǎo)致夜間作業(yè)時(shí)視線模糊不清、視識(shí)距離短等現(xiàn)象。連續(xù)鏟雪作業(yè)時(shí)，飛濺的冰雪還會(huì)覆蓋在前大燈上，進(jìn)一步影響視距，行車存在安全隱患。為降低除雪作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提升作業(yè)效率，最大限度節(jié)約照明裝置的成本，在鏟雪車照明裝置研制工作中，需緊密結(jié)合高速公路冬季除雪作業(yè)實(shí)際情況，對(duì)鏟雪車照明裝置所采用的材料、部件，以及照明裝置設(shè)置方案等進(jìn)行深入的比選、研制，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

養(yǎng)護(hù)大隊(duì)現(xiàn)有鏟雪車5輛，其中附帶鏟雪板的鏟雪車4輛，附帶滾刷的鏟雪車1輛。5輛鏟雪車的鏟雪設(shè)備高度與車前大燈的高度匯總?cè)缦拢?/p>

（1）001號(hào)車附帶雪板高度1米、寬度3.1米，車輛前大燈高度0.65米。視識(shí)距離10米；

（2）002號(hào)車附帶雪板高度1.05米、寬度3.25米，車輛前大燈高度0.9米。視識(shí)距離10米；

（3）003號(hào)車附帶雪板高度1.1米、寬度3.3米，車輛前大燈高度0.9米。視識(shí)距離12米；

（4）004號(hào)車附帶雪板高度1米、寬度3.55米，車輛前大燈高度0.9米。視識(shí)距離12米；

（5）005號(hào)車附帶雪板高度1.1米、寬度3.55米，車輛前大燈高度0.9米。視識(shí)距離12米。

2 計(jì)劃選擇方案

針對(duì)養(yǎng)護(hù)大隊(duì)目前現(xiàn)狀，提出2種改進(jìn)照明方案：

（1）車輛原大燈均為鹵素?zé)簦鼡Q大功率高亮度燈泡，提高車輛前大燈亮度；

（2）在車輛外部適當(dāng)位置加裝照明燈具（適當(dāng)位置可選鏟雪部件上部或車輛駕駛室頂部）。

3 方案分析、選擇，見(jiàn)表1

表1 方案分析、選擇

4 設(shè)定目標(biāo)值

經(jīng)以上比對(duì)，最終確定在駕駛室頂部加裝照明燈具，設(shè)定目標(biāo)值如下：

加裝的照明燈具電壓、功率分別符合車輛電壓和負(fù)載等要求。夜間鏟雪作業(yè)視識(shí)距離30米以上，車前5-20米范圍內(nèi)視識(shí)寬度12米以上，雪、霧等特殊天氣鏟雪作業(yè)時(shí)照明燈光有良好的穿透力。

4.1 燈具

4.1.1 燈具分析比較選擇

（1）單一色光多頭組合LED燈：需4個(gè)單一色光燈具，預(yù)計(jì)成本120×4=480元。支架及防雪罩4個(gè)，預(yù)計(jì)購(gòu)買成本100×4=400元。制作安裝有一定困難、色光（溫）單一。

優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

缺點(diǎn)：制作費(fèi)用高且制作安裝有一定難度。

分析結(jié)論：不采用。

（2）可調(diào)色光LED長(zhǎng)條燈：需1盞調(diào)色光LED長(zhǎng)條燈，成本360元。只需1套支架及防雪反光罩，成本240元。制作和安裝較容易，效果好。

優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、成本較低、色光（溫）可調(diào)，照射距離和寬幅能滿足要求。

缺點(diǎn)：制作有一點(diǎn)難度。

分析結(jié)論：采用。

4.1.2 可調(diào)色光LED長(zhǎng)條燈規(guī)格選擇

除雪作業(yè)時(shí)，因車前照明燈被鏟雪設(shè)備遮擋，可調(diào)色光LED長(zhǎng)條燈安裝后除雪作業(yè)時(shí)，可不開(kāi)啟汽車原大燈遠(yuǎn)、近光燈，汽車原大燈遠(yuǎn)近光燈的合計(jì)功率為300-310W之間，選擇LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈功率應(yīng)與原大燈遠(yuǎn)近光燈的合計(jì)功率的原則相接近，因此選擇228W選擇LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈[1]。

4.1.3 288W可調(diào)色光LED長(zhǎng)條燈殼面發(fā)熱溫度分析

在不同天氣條件下，隨氣溫的降低，該長(zhǎng)條燈運(yùn)行15分鐘、30分鐘燈殼表面的溫度也相應(yīng)降低。氣溫0℃時(shí)勻速60km/h行車狀態(tài)下運(yùn)行30分鐘后，燈殼表面僅2℃。降雪覆蓋在燈殼上不易融化，影響燈具的使用，因此采用加裝燈罩方案，防止積雪覆蓋燈具[2]。

4.2 燈罩及支架

4.2.1 防雪罩及支架尺寸分析（單位：mm）

因不同車輛駕駛室頂部壓型面的橫向間距不同，防雪罩的長(zhǎng)度介于550-800mm之間方便支架安裝，將防雪罩的長(zhǎng)度統(tǒng)一確定為680mm。長(zhǎng)條燈支架采用U型，支架數(shù)量為2個(gè)，外側(cè)立板安裝防雪罩，內(nèi)側(cè)立板安裝長(zhǎng)條燈（具體詳見(jiàn)圖紙）。

4.2.2 固定方式分析

（1）直徑88cm強(qiáng)磁吸盤方式：簡(jiǎn)單、安裝方便快捷；費(fèi)用較高約100元；效果好，方便調(diào)節(jié)，拆裝。

（2）M12mm螺栓固定方式：安裝難度大；費(fèi)用約35元；效果一般，不利于調(diào)節(jié)；駕駛室頂需開(kāi)孔，存在漏水風(fēng)險(xiǎn)。拆裝不方便。

（3）拉鉤固定方式：安裝難度較大；費(fèi)用約80元；效果一般，不利于調(diào)節(jié)；拆裝不方便。

為便于長(zhǎng)條燈的的調(diào)節(jié)、拆裝，不破壞車輛設(shè)備的條件下，綜合考慮使用直徑88mm強(qiáng)磁吸盤方式固定。

4.2.3 防雪罩及支架材料的分析

防雪罩及支架選材：

（1）304型不銹鋼板（7.98g/cm3），其優(yōu)點(diǎn)為硬度高，可長(zhǎng)期使用；缺點(diǎn)為價(jià)格高。

（2）6061型鋁合金板（2.73g/cm3），其優(yōu)點(diǎn)為重量輕，價(jià)格較低；缺點(diǎn)為強(qiáng)度低。

經(jīng)對(duì)比分析，304型不銹鋼板具有耐腐蝕性好、剛度大，硬度高、價(jià)格相對(duì)適中的優(yōu)點(diǎn)，因此確定采用304型不銹鋼板加工防雪罩和支架。

4.2.4 防雪罩、支架厚度選擇

結(jié)合制作成本和條件，防雪罩選用厚度1.0mm304不銹鋼板、支架確定選用厚度2.0mm304不銹鋼板。

4.2.5 連接螺栓、螺帽規(guī)格的分析

LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈的螺孔直徑為8mm,深度為8mm。LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈固定于支架上，支架壁厚2mm,墊圈厚度1mm，因此選擇螺栓規(guī)格為M8*10mm[3]。為方便材料選購(gòu)，防雪罩和支架的連接同樣采用304不銹鋼M8*10mm內(nèi)六角螺栓。

4.3 確定最佳方案

（1）燈具：選擇長(zhǎng)度為520mm,功率為288wLED可調(diào)色光（溫）、具備聚泛光功能的長(zhǎng)條燈。燈光的發(fā)射角度為135度。

（2）防雪反光罩：采用1.0mm厚304不銹鋼板加工，在防雪罩內(nèi)粘貼軟鏡子，利用燈光的發(fā)射角與防雪罩之間有10-15°的角度，在燈具照射前方的同時(shí)，對(duì)散射的余光通過(guò)鏡面反射到車輛前部，增加亮度[4]。

（3）支架及固定：支架采用2.0mm厚304不銹鋼板加工，正立面樣式為U型，高度150mm，長(zhǎng)度150mm,寬度80mm。支架與車輛駕駛室頂部的連接方式為強(qiáng)磁吸盤固定。

5 加工防雪罩、支架及長(zhǎng)條燈組裝

5.1 繪制防雪罩及支架圖紙，見(jiàn)下圖

5.2 防雪罩、支架、強(qiáng)磁吸盤組裝，可調(diào)色光長(zhǎng)條燈安裝

（1）將?88mm強(qiáng)磁底座采用螺栓固定于U型支架底部，每個(gè)U型支架安裝2個(gè)強(qiáng)磁底座；將軟鏡子裁剪成680mm×170mm，撕去背面塑料膜，將其粘貼于防雪罩的內(nèi)側(cè)面。

（2）采用M8*10mm內(nèi)六角螺絲，將LED長(zhǎng)條燈兩端分別固定于U型支架內(nèi)側(cè)立板上。

（3）采用M8*10mm內(nèi)六角螺絲，將防雪罩固定于U型支架外側(cè)立板上，折邊上仰面應(yīng)位于燈具前方。將組裝完成的燈具安裝于車輛駕駛室頂部居中靠前位置。

（4）控制線安裝、LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈射光角度調(diào)整、防雪罩反光角度調(diào)整

5.3 LED可調(diào)色光長(zhǎng)條燈控制線安裝

（1）將控制線輸出端與LED長(zhǎng)條燈電線連接。

（2）自駕駛室操控臺(tái)接線盒至車頂布設(shè)LED長(zhǎng)條燈控制線，控制線紅色線纜與車輛電源正極連接，黑色線纜與負(fù)極相連（搭鐵端），并采用電工膠帶包扎完好。

（3）啟動(dòng)車輛，開(kāi)啟LED長(zhǎng)條燈控制開(kāi)關(guān)，調(diào)整LED燈的照射角度及防雪反光罩的反光角度，直至滿足視識(shí)要求。因不同車輛頂部前傾角度不同，在調(diào)節(jié)LED燈的照射角度及防雪反光罩的反光角度時(shí)應(yīng)先調(diào)整LED燈的照射角度，確保LED燈的聚光區(qū)中心位于車前20-25米左右，對(duì)LED燈兩端螺絲進(jìn)行緊固。然后調(diào)整防雪反光罩前傾角，使反射光的明亮區(qū)位于車輛前方5-10米左右，對(duì)防雪罩兩端的螺絲進(jìn)行緊固。

（4）對(duì)LED長(zhǎng)條燈固定螺絲和防雪罩固定螺絲進(jìn)行全面緊固，長(zhǎng)條燈和防雪反光罩的緊固螺絲均應(yīng)配彈簧墊圈，防止因震動(dòng)導(dǎo)致螺絲松脫。

6 效果檢查

6.1 與設(shè)定的目標(biāo)值對(duì)比

（1）實(shí)施前（采用原前大燈照明）：車前視線清晰距離10-12米；車前5-20米視線清晰寬度5-8米。

（2）實(shí)施后（采用鏟雪照明裝置）：車前視線清晰距離32-35米；車前5-20米視線清晰寬度12.5-13米。

（3）采用鏟雪照明裝置后車前視線清晰距離30米以上；車前5-20米視線清晰寬度12米以上的目標(biāo)值。

6.2 鏟雪速度的提升

（1）實(shí)施前（采用原前大燈照明）：高速公路主線行車速度35km/h左右；高速公路互通樞紐匝道行車速度15km/h左右。

（2）實(shí)施后（采用鏟雪照明裝置）：高速公路主線行車速度45km/h左右；高速公路互通樞紐匝道行車速度25km/h左右。

6.3 一定程度上消除鏟雪作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)

使用該燈具后，提高了駕駛員的視識(shí)距離及視識(shí)寬度。降雪期間除雪作業(yè)時(shí)使用黃色燈光，能有效降低視覺(jué)疲勞，一定程度上降低了鏟雪作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，高速公路的車流量不斷增加，社會(huì)對(duì)高速公路通行服務(wù)能力的需求提出了更高的要求。特別是冬季降雪期間，做到人歇機(jī)不歇全天候24小時(shí)除雪作業(yè)，實(shí)現(xiàn)“以雪為令，雪停路凈”的指標(biāo)，為過(guò)往車輛提供滿足安全通行要求的道路尤為重要[5]。實(shí)現(xiàn)全天候除雪作業(yè)，不僅僅是鏟雪部件需要滿足除雪要求，夜間鏟雪車作業(yè)時(shí)的照明效果也尤為重要，這直接影響行車安全和作業(yè)效率。