机场除雪车技术研究报告.docx
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机场除雪车技术研究报告
2017机场除雪车技术研究报告
严寒的冬季，冰雪给自然带来降水，也给人类出行、工作、生活造成不便。
生活需求、社会发展需求促成了除雪技术、除雪设备的研究。
对人或重要装置有影响的每处积雪都要消除，目前主要存在与道路、机场、铁路等关键领域。
由于气候因素影响造成积雪状态不同，有些积雪疏松，风力就可以轻松吹跑；有些积雪由于融化结冰与地面结合牢固，要除去就不是很容易了，因此除冰雪的技术研究在寒冷的地方深受重视。
编写本报告的目的是部分展现目前机场除雪技术，提出公司除雪设备主要技术特征，为公司机场除雪设备研发提供参考。
报告技术内容基于网络和个人两年多对除雪技术的研究，由于每个公司技术壁垒，网上内容有滞后和简略，本报告只能是概述，具体的设计还要融进国外产品的设计细节和个人的设计素养与理念。
一、除雪技术概述
1.冰雪类型
受天气变化因素、降雪地域差别因素影响，积雪表现出不同状态，主要概括为以下几种类型：
疏松型：
高低空气候寒冷、地面干燥，雪花呈棉花状态，形成的雪层比较松软，由于地面温度低且干燥，积雪不融化，与地面结合弱，这类积雪最容易除去。
致密型：
地面气候寒冷、地面干燥，高空气温不是很低，初始是水滴，水滴在下降过程中遇到低温形成固态，这种方式形成的雪层比较致密、呈颗粒状，由于地面温度低且干燥，积雪不融化，与地面结合弱，这类积雪也容易除去。
水雪复合型：
气温低于零度不是很多，降水和降雪共同存在，但是雪多不会很快消融；或者高空气温低，地面温度不是太低，初期降雪有融化。
地面积雪呈雪水复合状态，但是与地面结合弱，这类雪容易除去但不易收集。
冰雪复合型：
初期温度不是很低，降雪后部分融化或又有降雨，接着气温骤降，水结冰；或者积雪消融不彻底，接着发生降温，水结冰；或者前次降雪部分融化又再次降雪且气温低，前次雪水结冰，形成的这类积雪呈冰雪复合状态，由于这种积雪初期有水存在，结冰后与地面结合紧密，这类积雪难以除去。
依据降雪强度的不同，积雪分为薄积雪、中等厚度积雪、厚积雪。
可以把8厘米厚度以下归为薄积雪，8厘米厚度至20厘米厚度之间归为中等厚度积雪，超过20厘米厚度为厚积雪。
2.各种积雪类型应对策略
积雪的类型多样化、雪层厚度不同形成了很多除雪方法，早期多用人力除雪。
现在为提高效率、降低劳动强度，采用设备通过机械、化学、热能、风能、波能等方式除雪，效果比较明显、应用比较广泛的除雪方式主要有如下几种：
2.1机械化推雪：
在动力驱动的车辆前端或两侧安装推板（雪铲），车辆推动推板推雪，同时推板与车辆行走方向有一定角度，这样推板在推进过程中可以把雪积累并向车辆两侧抛出。
推板具有铲雪、抛雪、自动避障功能，保证了路面、井盖、驾驶员、作业车的安全。
推板采用合理的弧型设计，作业角度可随时左右调节，最大37度，使积雪在铲内旋转飞出5-10米，达到良好抛雪效果。
除雪推板的装卸比较方便，不须任何辅助工具单人操作在3—5分钟内就可完成装卸，有利于车辆的运输及减小库房面积。
机械化推雪适用于中等厚度的除与地面结合力很强的冰雪复合型以外的积雪类型。
但由于推板是刚性的，贴近地面容易铲坏地面以及地面上的标线、古力盖等。
2.2机械化抛雪
在动力驱动的车辆前端安装旋转的绞笼，将地面的雪吸起向上有一个速度，通过这个速度或加装风机提速，在导板的引导下抛向后部车厢或两侧路边。
这种设备称为抛雪机或扬雪机。
抛雪一般适用于雪层超过20厘米的厚雪，这种除雪方式效率高，在降雪量大的地方应用广泛。
2.3机械化扫雪
在动力驱动的车辆前端、中部或尾部安装旋转的扫把，扫把有磙式和盘式两种形式，分别称为滚刷和盘刷。
旋转的刷苗压在地面上，向车辆两侧连续地扫除积雪，滚刷和盘刷通过车辆发动机或副发动机提供动力。
这种方式主要用于雪层中厚度以下积雪的扫除，除雪效率高且不破坏地面。
2.4机械化吹雪
在动力驱动的车辆前端、中部或尾部安装风力发生装置，依靠风力作用除雪为吹雪。
吹雪有热吹和冷吹，热吹一般通过飞机发动机产生的热风除雪，冷吹一般通过风机产生的高压风力除雪。
热吹能满足部分机场冬季快速除雪的需要，但高速高温气流容易烧伤道面灌缝材料，且耗油量大。
2.5化学除雪
通过向地面均匀布撒化学物质——某些盐类（固态）、醇类（液态），降低水的冰点温度，使雪在低于零度温度下融化的除雪方式为化学除雪，融雪剂通过人工或撒布机（车）布撒。
化学除雪（撒融雪剂）的方式最经济、最迅速。
但近年来，国内外对其异议颇多，主要集中在下列负面影响：
一是劣化土质（土壤盐碱化）及破坏植被（绿色植物大量死亡）；二是腐蚀道路、桥梁等路政设施；三是污染地下水资源；四是腐蚀金属设备及机械，尤其是车辆等。
如果不研制出环保无污染的融雪剂，这种除雪方式的负面影响的社会效益将会很差。
2.6多功能除雪车
鉴于积雪状态的多样化，将多种除雪方式整合一起，形成多功能除雪车。
这种专用车根据需要可在车前加装推雪板、破冰器、前置滚刷，在前后轮之间加装中置滚刷配合前推雪板使用，车厢上可装载撒布器或吹雪风机。
另外还有一些破冰机、“电热毯”融雪、蓄热融雪、超声波融雪等除冰雪方式。
二、国内除雪技术发展现状
近几年来，随着国家高等级公路建设以及民用机场建设，除雪技术发展很快，已经形成了一些专业化的设备生产企业，一些大型的工程机械厂家和汽车生产厂家也开始涉足，总的生产企业大概有十几家，各厂家通过仿制国外优秀产品提高技术进步，但整体除雪技术还与国际有差距，具体表现在：
1.产品档次较低，配置简单。
大多国内产品用于道路除雪，由于用户的资金限制和中国的大部地域气候没有处在严寒地带，积雪厚度和降雪频率都不是很大，不太需要很多的专用设备。
大部分企业生产的产品都是附加多功能的，比如在载货汽车前端加装推板，后部加装撒布机，这种布置对汽车改动少，不影响汽车的运输功能。
由于利益驱动，部分企业开始涉足机场除雪设备，已经开始形成较高的技术研发能力。
融雪方面：
我国上世纪七十年代开始应用化学除雪，主要应用氯化钠、氯化钙、氯化镁或其混合物。
因为国家提倡环保，氯化钠的应用开始减少。
醇类融雪剂主要依靠进口，国产也有，因为价格昂贵，只应用在机场除冰和跑道除冰。
2.由于企业研发投入少和产业发展时间短，产品主要以仿制和技术引进生产为主，自主知识产品少，应该看到由于仿制使国内除雪技术与国外水平距离大大缩短。
3.品种繁多，还没有形成一个标准化的模式。
各个生产厂家依据自己的理解进行设计，专利多样化但有效的少，产品功能比较单一，综合实用性差。
国家级、行业级产品标准还没有形成体系，仅仅有部分单项产品标准，比如《除雪车》。
三、国际除雪技术发展现状
国外的北欧、以及、美国北部、亚洲的日本北部冬季降雪量大，经常因为积雪影响交通，因此对除雪的研究开展的早，不论是单项的除雪装置还是多功能的设备已经形成比较详细的系列。
这些国家因为冬季寒冷，降雪量大，不止是从技术角度应对冬季除雪，而且将冬季的防雪、除雪列入城市、交通规划，列入法规约束。
1.除雪装置研究
推板：
推板的高度、宽度、已经成为较为完善的系列，并且有单刃多刃、折叠、前置与侧置、机械与液压多种类型；在推雪力的研究方面，不同的雪型、不同的推速、不同的推板角度、不同的倾斜角度、推板圆弧面一些相关因素的研究比较详细。
在推板避障方面，有机械和液压避障，并且对避障力、避障高度、避障装置的研究与设计很准确。
滚刷：
初期滚刷刷苗采用钢丝，现在多用工程塑料，国外设计的滚刷，质量轻、强度高、直径范围大（小直径600多，大直径1200），长度可达6.3米。
抛雪（扬雪）：
因为一些地方降雪量大，雪层厚（可达1米），专用抛雪机有用武之地。
扬雪机是对付厚积雪最有效的设备，其车前端挂有旋转的绞笼，发动机最大功率可达350kw，借助风机可扬雪二十几米远。
2.融雪剂的研究：
融雪剂主要有无机盐类和有机醇类盐类，除雪剂对植被、钢铁设施、道路有腐蚀，醇类融雪剂太昂贵，并且有反结冰的现象。
国外融雪剂的研究与生产已经形成产业化，研制环保、价廉、配比量少的融雪液是国内外除雪专家研究的主攻方向。
3.主要生产厂商重点产品介绍
除雪产业是一个比较大的工程机械行业分支，国际上著名的厂商有德国施密特、美国豪士卡、美国雪挪拉、瑞士波雄等。
由于技术的交流，各个厂商都拥有完整的产品体系，但是因为发展过程、市场及研发重点差异产品具有各自特色和优势，波雄优势体现在推板，施密特优势在机场多功能车JETBROOM（波雄也有JETBROOM）系列除雪车，美国Sno-way产品在公路和街道除雪设备方面更具特色，豪士卡则在机场大型除雪车方面有优势。
3.1波雄
瑞士马赛波雄马特兰机械制造有限公司是总部设在瑞士的全球性机场设备供应商，其产品专注于除雪和路面清洁，jet-broom系列用于跑道、滑道、停机坪除雪。
还生产多功能跑道除冰液撒布车和用于重要地带的固定喷洒技术和用于清扫市中心街道和停车场的小型车辆，其推板设计成为国内厂商样板参照。
3.2雪挪拉
美国Sno-way国际有限公司位于美国维斯康辛州，是国际上著名的清雪机械制造商，技术先进，产品质量高性能好，畅销全球多个国家，国内东风汽车已经与其展开了技术合作，市场定位于公路街道除雪，主要生产多功能推板和撒布车。
3.3豪士卡
豪士卡重车集团是世界上领先的特种车辆制造商和经销商，其产品涉足于许多重要的商业市场，其中包括：
救火和紧急救援、水泥搅拌、垃圾搬运和升降设备，机场地面设备主要集中在消防车，目前有1600多辆机场救援和消防车服务于全球各地，机场除雪车作为一个分项产量没有消防车大，但是技术含量高，曾经取得北京首都机场的除雪项目招标。
主要产品：
a.推板（见表1）：
表1豪士卡推板
OTC14＇Flared
OTC16＇Flared
OTC18＇Flared
OTC20＇Flared
OTC22＇Flared
OTC24＇Flared
Ploughheightleftandright（mm）
左右板高
1630
1700
1700
1780
1850
1930
Snowploughheight,middle（mm）
中间板高
1270
1270
1270
1270
1270
1270
Lengthofcuttingedge（mm）
推刀长度
4270
4880
5450
6100
6700
7300
Clearingwidthat32°（mm）
32°时推雪宽度
3620
4140
4620
5170
5680
6190
Approximateweight（kg）重量
1790
1928
2064
2200
2350
2486
b.扬雪车
型号：
H2718B
底盘发动机：
卡特C-13，380HP,艾力逊4000变速箱。
扬雪机发动机：
卡特C-15，525HP
c.H系列多功能机场除雪车。
豪士卡H系列除雪车适用于机场跑道及跑道周围通道的积雪清除，采用豪士卡自己设计的HT2723底盘，前面可以悬挂各式吹雪机、推板和滚刷，该车驾驶室的设计突出了驾驶员安全性、车辆操纵性能和舒适度。
主要构成及系列设置与施密特TJS系列半挂拖车式差不多，主要区别在外观细节设计方面。
3.4施密特
施密特集团是全球知名的制造商，在路面清理，除冰除雪以及道路清扫等专用机械和特种车辆的制造处于世界领先。
除雪系列产品包括各种推板、各种切雪吹雪机（抛雪机）、各种撒布车、除雪车，国内中型机场有产品应用。
施密特系列扫路车成为多个厂商的设计参照，比如中联参照设计的全液压小型扫路车体现了其技术特色，当然全液压驱动系统因为不便维修，在应用方面不如汽车底盘受欢迎。
表2施密特推板
MS48.1
MS56.1
MS64.1
MS72.1
Ploughheightleftandright（mm）
左右板高
1420
1420
1420
1420
Snowploughheight,middle（mm）
中间板高
1320
1320
1320
1320
Lengthofcuttingedge（mm）
推刀长度
4800
5600
6400
7200
Clearingwidthat32°（mm）
32°时推雪宽度
4070
4750
5430
6100
Approximateweight（kg）
重量
1660
1840
1980
2150
施密特机场除雪车系列分三个型号：
TJS420、TJS560、TJS630分别除雪宽度4200mm、5600mm、6300mm。
以TJS420详述如下：
a. TJS420拖车式除雪车设计用于机场通道和跑道，具备中等范围除雪宽度，高速运转速度和良好的操纵性能。
b.TJS420由三部分组成，牵引车、支撑结构、尾车，四轮驱动的牵引车前端 安装MS56.1推板，连接装置在结构框架的前端与牵引车连接。
两种连接系统使之具有两种不同版本——半拖车和拖车。
4200mm宽的、液压驱动滚刷安装在结构框架下面。
由于旋转滚刷位置在车辆纵向固定，仅仅2分钟即可改变操纵位置。
吹风机安装在尾车上。
可以单独使用或与扬雪机结合。
后桥采用随动转向系统保证高操纵灵活性。
滚刷悬浮与清除表面有关而不受车辆在地面上的波动影响。
高压气流能够达到530m3/min，并且有两种动力设置。
c.TJS420机场除雪有三过程，首先推板将雪推向路边，接着旋转的滚刷清扫剩余的冰雪，清除宽度3560mm，最后液压风机提供125m/s的风力吹过清扫面。
高压风将残存的雪吹向侧边。
TJS420可以以最大60km/h的速度除雪。
表3TJS420机场除雪车主要参数
TJS420
Engine（发动机）
MBTypOM501LA
Power（功率）
260kWbei1800U/min
Crossbrushlength（mm）（横刷宽度）
4200
Brushangle/width（滚刷角度/宽度）
32°/3560mm,36°/3400mm
Airvolume（m³/s）（空气流量）
8,8
Speed（m/s）（空气流速）
upto125
Airflowdirection（吹雪方向）
leftorright左或右
四、机场除雪车工作特点
1.机场除雪车特点
由于机场是一个高效、精密、严格的特种工作场地，因此机场除雪具有独自特点：
a.要求除雪效率高，最快要求在几十分钟内完成十平方公里的除雪任务。
因此机场除雪车推板较宽，发动机功率大。
b.要求除雪干净，无残留。
c.机场地面平坦，这是对除雪有利的一面。
五、主要功能概述
机场除雪车的主要功能与道路除雪有相同的工作内容，但更具综合性。
主要做法：
积雪厚度大于200mm：
抛雪——扫雪——吹雪
积雪厚度60-200mm：
推雪——扫雪——吹雪
积雪厚度小于60mm：
扫雪——吹雪——扫雪——吹雪
如果冰层厚首先破冰，如果吹雪后残留冰雪可以采用热吹或化学融雪方式除掉。
单项的除雪效率低，机场除雪车涵盖了机场除雪大部分功能而具备多功能的特征。
综合各种车型研究，国内外多功能除雪车主要特征是：
车辆采用自制或汽车底盘；底盘车前端装备推板或滚刷也可加装破冰；车辆中部装备滚刷；后部装备吹雪。
五、机场除雪车设计概念、成本概算、风险分析
1.技术、市场定位
从机场规模考虑：
国内中小型机场多，除雪车的设计要体现多功能，设计要紧凑。
从工作场地的降雪特点来考虑：
东北、西北一些机场冬季积雪厚度为中等厚度，其余国内大部分机场冬季积雪厚度不大，因此较多采用推雪——扫雪——吹雪的工作程式或扫雪——吹雪——扫雪——吹雪工作程式。
2.设计准则
高效、紧凑、多功能
3.系列构成
4.成本概算
5.风险分析
a.由于国外除雪车技术发展很成熟，有很多设计经验可供借鉴，不存在设计风险，当然前期研发投入是必须的。
b.机场除雪车国内市场容量保守估计100-150台，乐观估计200-300台，研发投入的成本收回需要一定的产量，国外产品技术含量、可靠性、操纵性能具有竞争优势，但价格高，国内部分企业已经进行多年研发，已经形成技术储备。
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