清障车结构设计文献综述.docx

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清障车结构设计文献综述

一、选题背景及意义

1.1清障车发展的市场背景

随着我国公路运输业的发展以及车辆的普及，我们现在可以快速有效的出行，但随之而来的问题是：

交通事故也相应增多，而且故障车型大小不一，针对这种情况，道路清障车应运而生。

道路清障车是指具有道路抢险作业装备的专用汽车，简称清障车，又称道路救援车，拖车，拖拽车。

清障车主要是由底盘、起重装置、托举牵引装置、液压系统、电控系统、车体与工具箱等组成。

具有起吊、拽拉和托举牵引等多项功能。

是用于高速公路、城市道路的清障作业。

由于汽车在道路上行驶时故障和事故是不可避免的，清障车额的主要任务就是将故障车或事故车及时拖离现场，确保道路畅通无阻。

道路清障车在国外早已广泛使用。

美国称这种车为救援车,偏重其作用与任务;英国则称这种车为拖车（Towtruek）或拖吊车（Towlift）,偏重其功能和结构。

我国专用汽车推荐性标准中将其归在特种汽车一类,称作“抢险车”。

“抢险”一词语义模糊,“拖车”一词又易与牵引车混淆,故兼顾该类车的作用、功能,称作道路清障车比较合适,实际使用中可简称为拖救车。

1.1.1道路规划背景

近年来,随着我国经济的迅猛发展,特别是最近几年国家积极的财政政策的实施,使得我国城市建设与公路建设突飞猛进,为车辆行驶创造了良好的环境。

国家每年投入两三千亿元用于公路建设,2003年新增公路通车里程4.6万km，其中新增高速公路4600km，全国公路通车总里程达到180万km,其中高速公路近3万km,实现了“五纵七横”国道主干线系统第一阶段建设目标。

全国有50%以上的省份高速公路里程超1000km。

2004年全国公路通车总里程达到181万km,高速公路里程达到3.2万km。

根据我国城市建设规划,在未来10年内,我国的城市将由现在的700个增加到800个,城市数量的增加、规模的扩大、功能的增强以及建设文明城市的需要等,对城市交通提出了更高的要求。

而公路总通车里程的不断增加和城市建设规模的不断扩大,带动了汽车工业持续稳定的发展,使汽车保有量迅速扩大,专用车包括道路清障车市场也空前繁荣。

1.1.2城市交通背景

近几年交通运输业的迅速发展和城市规模的不断扩大,带来了汽车保有量逐日增加,汽车给人们的工作和生活带来方便的同时,交通事故的增加也给人们带来了很多的烦恼。

这就需要大量的道路清障车和道路事故救助车。

清障车市场的变化紧跟我国市场经济开放变化，以前道路清障车往往采用一般的拖车牵引排障,或采用仅有简单托牵功能的老式清障车进行清障,这种局面在中西部经济欠发达地区目前仍随处可见。

目前,典型中部城市武汉市拥有各类清障车近100辆,主要是东风5T底盘改装的托牵引型清障车,而仅有少量东风8T底盘改装清障车,主要用于大桥交通枢纽地段。

高等级、高性能的清障车很少。

目前在国内经济发达地区如广东地区、江浙地区等拥有的清障车较多,而且功能在向综合性、多功能方面发展,特别是重要的高速公路上使用的清障车还有相当的份额依赖进口,如南京机场高速公路花费近500万元人民币进口两台清障车。

再以有关资料介绍的福建省高速公路福泉公路为例,全长166km的路段,配备了11辆清障车（其中大型清障车3辆、中型2辆、小型6辆）,2辆起重汽车,1辆平板车和3套抢险救援设备,从几年的运行情况看,它能够适应高速公路清障工作的需要。

随着我国城乡道路的发展，人民生活水提品的高，人们越来越需要“高速、安全、便捷、舒适”的交通环境。

为了确保交通环境的安全畅通，我国各级交管部门亟待对老旧设备进行改进和更新，购进救援功能全的清障车。

虽然清障车有了一定的发展，但真正功能齐全外形美观的道路清障车还很少，尤其是使用与清理各级公路及城市的肇事、故障、及违章停放车辆的清障车市场需求缺口很大。

可以预见，我国道路清障车的发展前景是广阔的，道路清障车势必在以后的事故清理及保证交通顺畅中扮演不可替代的角色。

1.2研究清障车的意义

发展经济，交通先行，其正确性已为全社会的实践所证实，随着我国经济的蓬勃发展和公路交通事业的迅速崛起，各行业部门或者企事业单位对清障车的外观设计、功能及主要用途等都有不同程度的要求，这不仅仅是要求数量上的增加，更应该是质量和技术上的提高；不仅仅是操作可行性的稳定性，更应该是操作安全、快捷、可靠方面的改进。

因此，清障作业的平安和快速成了道路清障拯救的两项重要指标，因此清障车研发的工作需要前行，清障车是“让大地的脉络更畅通的使者”。

我们目前还是一个发展中国家，除了东部以外，西部、中部不少地区还比较贫穷落后，卫生设施、城镇、公路、铁路等多方面仍有待建设，这无形中也给清障车的发展提供了很大的空间，随着近年来城市交通的发展和车辆拥有的增多，交通事故的频繁发生，越来越多的清障车将会被各企业单位所购入，因此，提高清障车的生产能力和研发技术，跟上世界的发展趋势将是我们所追求的。

二、国内外研究及发展趋势

道路清障与施救技术起源于公路交通非常发达的美国，早在20世纪50年代就生产出世界上第一辆清障车，这个开端为清障车的发展史拉开帷幕。

清障车主要用于排除道路障碍、清理事故车辆、整理城市环境，给驾驶员和车辆提供帮助和救援服务。

广泛用于公路、城市建设、汽车修理行业、机场、码头及高速公路公司等部门。

也用于“无故障车辆”的特殊运输功能。

清障车发展的第一阶段，功能单一，结构简单，这一阶段往往采用自制底盘。

第二阶段，以引入液压传动与控制技术为标志，这一阶段的清障车系列品种、规模增多、结构形式多样化、底盘多样化。

第三阶段，20世纪80年代至今，快速发展时期—结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖曳等功能。

第四阶段，工作能力更大，操作方式更先进，工作环境更舒适。

2.1目前国内外典型道路清障车厂家及其代表车型

2.1.1国内典型道路清障车厂家及其代表车型

目前，国内道路清障车的生产厂家主要有三家，分别是沈阳北方交通重工集团、广东粤海汽车有限公司、徐工集团随车起重机有限公司。

（1）沈阳北方交通重工集团

沈阳北方交通重工集团在1995年年底制造出了中国第一辆全液压式道路清障车。

经过将近18年的摸索和创新实践，沈阳北方交通重工集团通过大量引进先进清障车制造企业（如美国的Century公司、Challenge公司等）的关键技术和高科技人才，它的技术力量已经非常雄厚。

目前北方交通重工集团已经拥有涵盖了从轻型到重型（6t～60t）各个层次，具备全面托牵能力的全面道路清障车集群。

其中重型道路清障车是我国国内道路清障车技术的领跑者。

（2）广东粤海汽车有限公司

广东粤海汽车有限公司是我国唯一的一家专用汽车生产的民营企业。

广东粤海汽车有限公司在道路清障车行业内具有相当高的声誉。

它拥有150多个道路清障车的品种。

现在广东粤海汽车已经具备年产3000辆道路清障车的能力，其拥有的先进的道路清障车生产技术，一直是我国道路清障车的领跑者。

（3）徐工集团随车起重机有限公司

徐工集团随车起重机有限公司是是中国专注于随车起重机、道路清障车等专用车辆研发及制造的大型企业。

2012年该公司联合吉林大学和徐州工程机械研究院合作设计开发我国最大吨位道路清障车——QZF18A型道路清障车。

它的作业能力完全能够适应目前我国所有道路清障作业的要求。

QZF18A型道路清障车采用VolvoFM440104RB型底盘，最大托举质量达到了18t，最大拖牵质量54t，最大吊重量可以达到60t，其托臂长度是国内目前最长的，同时该型道路清障车配备多种作业装置，操作性能良好，采用整体式结构使整车布局更合理，从外观看更美观大气。

其作业性能参数和使用性能在我国道路清障车行业中处于先进水平。

2.12国外典型道路清障车厂家及其代表车型

目前世界清障车行业最出色的生产商主要有美国的Century、JERR-Dan、CHALLENGER、

WRECKER，英国的BONIFACE，奥地利的EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC等。

（1）Century公司

Century公司始终都是全球托吊分离可旋转型道路清障车领跑者。

它生产的新款1130型旋转型道路清障车。

是广泛的采取了众多用户的建议和意见之后改装而成的。

吊臂的起升能力可达到27.2t，采用新型1140型绞盘，多个钢丝绳挂钩可以使被起吊重物在起升过程中更平稳，这对于一些艰难的起吊作业来说是具有相当的实用价值的。

托臂也是采用特殊性能的钢材铸造而成，所以整车的轻量化程度非常高。

（2）Boniface公司

Boniface公司在最近一次展出上亮相了一款新型道路清障车。

在清障车的托车平台上安装了可收缩的车厢，这种车厢的导轨是用铝合金做成的。

当这款道路清障车在托运车辆时，就将帆布车厢拉上，这样就和普通运货车辆一样，这样做不仅实用方便，而且外表看起来很美观，更可以有效地避免事故车辆的驾驶员感觉到难堪。

（3）Challenger公司

最近，Challenger公司率先研发了一款装配新型撑地支腿的清障车SP8000。

只要拉动支腿的控制杆，就可以改变支腿的撑地状态。

当在状况不佳地面上工作时，就可以通过拉动控制杆将支腿变成铲子形状，然后在地面上铲出一块比较适合支腿工作的地面。

另外，Challenger公司还研发了一款低重心平板型道路清障车。

这款道路清障车的整体高度比普通平板型道路清障车的高度低15～23cm，这种结构的优点在于在有限高的道路上行驶时可以运输高度更高的货物。

2.2国内外清障车技术现状

我国80年代末期开始引进和仿制清障车，从国外清障车发展的第三阶段开始起步，起点较高，走了一条引进技术与自主开发相结合的道路。

无论是研发技术还是生产能力，我国企业都能满足国内市场需求。

但是与世界先进水平相比还有一定差距。

主要表现在：

（1）国内目前基本使用载货汽车的二类底盘改装清障车，据了解，只是因为各类汽车底盘不能大批量被采购应用，所以不愿意投入资金和精力去开发。

因此清障车上装与底盘的匹配不尽合理，底盘的作业能力未有得到充分发挥。

（2）产品开发主要还处于模仿阶段，自主开发的品种不多。

多数企业由于生产量少，为减少成本，仍然采用原始的手工作坊式技术，导致产品外形比较粗糙，只有少数生产量大的企业，采用等离子或激光等技术，保证产品的下料尺寸准确，减小毛坯因受热而变形。

（3）智能化监控。

目前国内清障车的技术，仅仅满足基本的施救和清障，智能化的监控仪器应用较少。

目前,国内企业生产的道路清障车技术与工艺的特点主要是:

全部液压操纵系统的设计;起重臂设计;整车稳定性、安全性设计与校核等。

其优点是:

性能可靠、保护环境、使用安全、功能齐全。

具有标准化和通用化特征。

随着我国经济的发展,城镇建设和公路建设已列为各地经济工作的重点,全国高速公路通车里程将成倍增长,公路保养用车需求量急剧增加。

目前,国内现有的清障车生产企业的发展速度尚不能适合道路交通和城市的快速发展。

其主要措施是:

（1）依照国家的产业政策,围绕国家扶持的产业和产品,参照国家和国际上关于改装车车辆的相关标准,研究制定道路清障车的企业标准,并建立合理的新型道路清障车立项程序。

（2）加强对道路清障车项目开发的检查和过程管理。

主要内容包括:

科研开发目标进度执行情况;项目经济技术指标完成情况;取得的成果、资金使用情况等。

（3）建立和实施有效的激励机制,充分调动道路清障车科研开发人员的工作积极性,并且以企业为主体,搞好与国内外科技力量的联合。

以科技进步和创新为动力,致力于与国际道路清障车抢占市场制高点。

2.3国内外清障车发展趋势

我国目前的道路清障车正在向“一车多能”的方向发展，生产厂家结合实际力求使一辆清障车能够解决大部分的交通事故问题。

但我国清障车发展历史相对国外较短，许多技术上的问题仍需解决，目前追求的“一车多能”仍不可能做到一步到位，而且许多清障单位限于成本，也没有在清障车上作太全面配置，但起码的功能——托吊、托举、拖牵、回转、卷扬等功能应当具备。

如果清障车的功能过于简单，往往一起事故要用两三辆不同功能的清障车才能完成救援，轻则费时费力，重则影响救援效率，造成重大的损失，有悖于清障作业所倡导的的快速反应。

人性化设计和个性化服务是国外目前的发展趋势。

国外的清障车，技术方面非常成熟，尤其是美国清障车技术经过了几十年的发展，其主要结构技术的创新与改进已经很小，现今清障车产品的技术研发，主要集中在人性化的设计和个性化的服务方面。

另外上装轻量化也是目前国外清障车的发展趋势，随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧，汽车轻量化设计作为实现节能减排的最有效措施之一，国外平板大量采用铝合金型材加普通铝板制造，会越来越受到企业和用户的重视。

我国清障车技术今后还将在以下几个方面进行改进和优化。

（1）底盘专用化。

为了达到清障车对底盘的专门要求，需要研发一系列专用的二类底盘，使整车与上装的匹配更加合理，使轴距及前后桥的设计承载能力更强，最大限度地发挥底盘性能。

（2）设计、生产、试验手段采用新技术。

国内清障车设计还在研究和仿制国外主流产品，主要是在运用AutoCAD或国产电子图版进行2维设计，美国米勒公司的清障车设计已迈向3DCAD设计。

用3D原型图，进行工装、夹具和检具的设计、校准和验证，提高了产品开发质量和成功率，缩短了产品的开发周期，实际上也相应降低了产品开发成本。

（3）生产自动化。

目前国外基本上采用了机器人自动焊接，焊缝外表质量美观、焊接质量高、焊接效率高。

而国内基本都是使用二氧化碳保护焊焊接，焊后质量检查不合格率很高，浪费很大，而且焊缝外表质量差。

（4）操作能培训专业化。

曾经发生过许多因为操作者操作不当、技术不够熟练等原因对被施救方造成财产或生命损失的情况。

因此专业化的培训显得尤其必要。

熟悉清障车的专业知识，提高操作者的安全技能和安全意识、避免和减少伤亡事故，掌握清障车正确操作使用和日常维护保养技术，确保操作者在学习结束后能马上投入实际的工作。

（5）产品品种多样化。

从品种上看，发达国家如德国的清障车品种有300多种；从需求量上看，目前德国、日本、英国等国也是完全根据用户的需要进行生产的。

正是由于清障车服务的广泛性和专业性，才能形成清障车多品种的特点。

据统计，目前我国清障车已达50个种，200多个品种。

由于各行业的特点不同，对具体品种的需求量也不同，清障车的市场可以出现多个热点同时并存的局面，从而形成市场的多元化，为生产企业提供广阔的发展空间。

三、目前研究存在的不足

我国道路清障车的发张还存在一些严重的问题，这是一个不容忽视的问题，这些问题如果不能得到及时的解决，将很大程度上影响我国道路清障车产业的健康发展。

首先，研发能力不强，同质化现象严重。

我国目前除平板货车、半挂车、油罐车等专用车批量生产较大外，其他技术含量较高的专用车大多是小批量多品种，开发新产品及技术改造投入大、见效慢、收效小，加上大多数企业缺乏资金，不愿意做长期投资，浴室采用简易的工艺装备，产品质量得不到保证，致使产品质量难以得到较大的提高，资金缺乏，技术投入不足，更容易走上仿造之路，大多数企业是仿造国外车型，然后再互相模仿，同质化现象十分严重。

二是专用清障车底盘缺乏。

目前国内基本上没有一家专业生产清障车底盘的企业，国内800多家专用车生产厂家生产的各类专用车中，大多数是在普通载货车底盘的基础上改装而成，而这些企业中又有大多数为外购底盘进行改装生产的中小企业，机械化程度低，产品质量参差不齐，与发达国家有很大差距。

这一现状极大的影响了我国道路清障车的发展。

三是产品结构不合理，目前我国道路清障车的市场份额占全部货车的5%，与发达国家10%以上的市场份额相比仍有很大差距。

四是行业集中度较低，专用汽车生产企业不“专”，专用汽车生产企业存在散、乱、差的现状。

一个产品有几十家甚至上百家企业生产，与此对应一家企业又会生产很多种产品，而在发达国家，一个产品通常由3到5家企业生产，一家企业最多只生产几种产品。

相比之下我国汽车行业集中度较低。

五是现有装置的开发能力和制造水平对清障车限制较大。

我国道路清障装置的关键总体水平不高,如液压件、泵类、阀类等零件还未达到较高的技术水准，仍需要进口，制约了高水平清障车的开发生产。

六是国内清障车与世界先进国家的清障车相比在技术水平方面存在一定的差距。

以美国为例，通常一个14m牵托质量20t的三轴清障车，车辆自重在10t以下，换算成我国目前的13m长标准的三轴清障车，其自重约为8t，而我国目前通常13m长的三轴清障车自重均在10t以上，如果三轴清障车轴荷受同样法规的限制，美国的清障车比我国的清障车多拖约2t左右的货物，这对汽车的油耗，轮胎的损耗都有较大的影响，其先进的经济性不言而喻。

四、本课题研究内容

通过几周的文献阅览并结合专业所学,我们可以了解到道路清障车在我国的车辆制造产业中发展前景很大。

而且随着车辆的普及，汽车生产行业的趋于完善，如何有效的缓解道路压力成为我们必须要面对的一个现实问题。

要解决这个问题不仅需要完善道路的建设，道路清障车的发展也具有着重要的意义。

本次研究主要针对道路清障车的执行机构进行设计与分析，研究内容主要包括以下几个方面：

1、阅读文献，综合道路清障车的理论与研究现状，重点了解道路清障车在作业时做遇到的问题以及解决方式，通过阅读文献了解道路清障车的基本组成机构以及所实现的功能。

2、建立道路清障车的基本模型，重点熟悉其工作部分，建立起对道路清障车系统的认识，为3D建模做准备。

3、进行道路清障车的设计与分析。

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