CN102673665A - 新型高速公路救援运输车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高速公路救援运输车，包括相连的牵引车和挂车，所述牵引车中设有驱动机构、控制及转向系统、底盘和车架，驱动机构、控制及转向系统、底盘均安装在车架上，车架下部横向中心线上设有前后两个车轮，前部车轮为转向轮，转向轮与控制及转向系统相连，后部车轮为与动力装置相连的驱动轮，后部车轮的两侧分别设有通过独立悬架安装在车架下部的平衡轮组；所述挂车的底部四个角上分别通过独立悬架安装有行走轮。本发明在高速公路发生交通事故时，道路拥堵的情况下，救援运输车仍能够顺利通过，利用狭窄通道，及时运送应急设备、医疗器械和医疗人员到达事故现场，进行紧急救援，并且尽快把伤员带离事故现场，实现应急救援运输。

Description

新型高速公路救援运输车

技术领域

本发明涉及一种救援及运输车领域，尤其涉及一种通过性能好、结构简单在高速公路发生交通事故时进行救援工作的救援运输车。

背景技术

近年来，高速公路交通事故频发，且事故的严重程度呈逐年上升趋势。事故发生后的路况一般都很差，往往会造成车辆通过率下降，大多数车辆驾驶员会因为急于通过事故路段而占用高速公路紧急停车带，极易引发车辆拥堵，堵塞应急车道，导致事故救援车辆无法及时到达事故现场，降低救援效率。目前常用的救援车体积较大、灵活性差，没有能够适应狭小通道并且能够运送人员与物资的救援车。车辆拥堵使救援车难以及时到达事故现场，救援不及时而导致无辜人员牺牲。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种新型高速公路救援运输车，该运输车能够在高速公路上交通事故发生车辆拥堵时，利用路肩、车辆夹缝等狭窄通道，以机械代替人力及时运送应急设备、医疗器械和医疗人员到达事故现场，节省医护人员精力以便更好的投入到救援工作中，进行紧急救援，并且尽快把伤员带离事故现场，提高救援效率，有效的降低交通事故死亡率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种新型高速公路救援运输车，包括相连的牵引车和挂车，所述牵引车中设有驱动机构、控制及转向系统、底盘和车架，驱动机构、控制及转向系统、底盘均安装在车架上，车架下部横向中心线上设有前后两个车轮，前部车轮为转向轮，转向轮与控制及转向系统相连，后部车轮为与动力装置相连的驱动轮，后部车轮的两侧分别设有通过独立悬架安装在车架下部的平衡轮组；所述挂车的底部四个角上分别通过独立悬架安装有行走轮。

所述牵引车和挂车的宽度相同，牵引车上设有驾驶室，驾驶室顶部设有报警装置。

所述牵引车前端设有向前伸出的前探式横向测距杆，所述前探式横向测距杆由橡胶制品制成，其整体宽度与牵引车和挂车的宽度相同。

所述牵引车和挂车之间通过万向轴及销连接，所述挂车的前后均设有万向轴，挂车的底部设有备用电源。

所述驱动机构包括通过导线相连的蓄电池和驱动轮毂电机，驱动轮毂电机与牵引车的驱动轮相连。

所述转向轮的直径等于驱动轮的直径。

所述转向轮通过减震前叉安装板和转向轮液压减震器安装在车架上，所述驱动轮通过驱动轮液压减震器安装在车架上。

所述转向轮、驱动轮和行走轮上均设有通过制动钢丝绳与驾驶室中的制动踏板相连的盘式制动器。

所述连接平衡轮组的独立悬架包括平衡轮液压减震器，平衡轮液压减震器一端与平衡轮组的轮轴相连，另一端连接于牵引车的车架下部，且平衡轮组的轮轴上端套在驱动轮的驱动轮液压减震器上。

所述连接行走轮的独立悬架包括螺旋弹簧、支柱式减震器、A字形下摆臂，支柱式减震器作为主销，其上套有螺旋弹簧，支柱式减震器的下端分别与A字形下摆臂的一个侧壁和行走轮相连，支柱式减震器和A字形下摆臂的上端均连接于挂车的底部。

本发明的救援运输车分为牵引车与挂车两部分。牵引车为整车的动力与转向单元，由驾驶员操作负责控制方向，牵引车后轮为驱动轮，装有轮毂电动机，提供整车行驶所需要的动力。牵引车驱动轮两侧配置可以自行调节的平衡轮以应对不良路况，保持牵引车正常平稳行驶。通过结构分析和优化设计，挂车四轮悬架系统采用独立悬架结构，底部放置救援运输车备用电源，降低重心。挂车前后皆有与牵引车之间连接的万向轴结构，使牵引车和挂车可以快速方便的连接。

本发明的救援运输车宽度比较小，能够顺利通过路肩、车辆夹缝等狭窄通道；载重能力强、动力性能好；有足够的平衡性，能进行安全运输；具有一定的转向能力，能够进行灵活、快捷、有效地的事故救援。从节约能源角度，选取低碳绿色能源；从车体结构及尺寸角度，选取重量轻、强度高的结构材料；从实用角度，对配套设备进行设计和选取；从救援人员的角度考虑，合理设计器材的摆放位置、固定方式。综合考虑各方面因素，完善新型高速公路救援的设计。

本发明的有益效果是，高速公路发生交通事故时，在高速公路拥堵的情况下，救援运输车仍能够顺利通过，利用狭窄通道，及时运送应急设备、医疗器械和医疗人员到达事故现场，进行紧急救援，并且尽快把伤员带离事故现场，实现应急救援运输。救援运输车宽度较小，有足够的平衡性能进行安全运输，载重能力强、动力性能好，能够进行灵活、快捷、有效地事故救援。

附图说明

图1、图2均是本发明立体结构示意图；

图3是本发明主视图；

图4是图3的左视图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明的平衡轮组及独立悬架结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的俯视图；

图9是本发明连接行走轮的独立悬架结构示意图；

图10是图9的右视图；

图11是图9的俯视图；

图12是本发明的力学模型图；

其中1.牵引车，2.挂车，3.万向轴，4.行走轮，5.独立悬架，6.平衡轮组，7.驱动轮，8.前转向轮，9.转向轮液压减震器，10.前探式横向测距杆，11.警报器，12.驾驶室，14.车灯；15.担架；16.备用电池组；17.平衡轮液压减震器；18.驱动轮液压减震器；19.轮毂电动机，20.轮轴，21螺旋弹簧，22.支柱式减震器，23.A字形下摆臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图5所示，救援运输车分为牵引车1与挂车2两部分。牵引车1为整车的动力与转向单元，由驾驶员操作负责控制方向，牵引车后轮为驱动轮7，装有轮毂电动机，提供整车行驶所需要的动力。牵引车驱动轮两侧配置可以自行调节的平衡组6轮以应对不良路况，保持牵引车1正常平稳行驶。挂车2四轮悬架系统采用独立悬架5结构，底部放置救援运输车备用电源，降低重心。挂车2前后皆有与牵引车1之间连接的万向轴结构，使牵引车1和挂车2可以快速方便的连接。

牵引车1主要由前探式横向测距杆10、前转向轮8及转向轮液压减震器9、带有轮毂电动机19的后轮即驱动轮7及驱动轮液压减震器18、牵引车平衡轮系统，带推拉门的驾驶室12、车灯14等部分构成。前转向轮8通过减震前叉安装板和转向轮液压减震器9安装在车架上。挂车2部分主要由行走轮4、四轮独立悬架系统、挂车厢体、备用电池组16构成，挂车2中还放置备用担架15。牵引车1与挂车2之间采用万向轴3连接。前转向轮8、驱动轮7和行走轮4上均设置盘式制动器，所述盘式制动器均通过钢丝绳与驾驶室12中脚踏制动踏板相连。

平衡轮组6配置在牵引车驱动轮7两侧并可以根据不同路况自动调节高度，保持牵引1车正常平稳行驶，平衡轮组6上还设置有平衡轮液压减震器17。为防止紧急制动时挂车2对牵引车1的冲击，设计了具有一定刚度的驾驶室12，驾驶室12顶部配置频闪式警灯警报器11，以利于区别一般车辆，快速出警。驾驶室12内设置仪表盘，设有电源开关、无极变速器，脚刹等装置。

主要技术参数：

1)整体尺寸：牵引车1200mm×450mm×1400mm，挂车2000mm×450mm×1000mm；

2)左右平衡轮组2调节尺寸：±150mm；

3)动力系统：电力系统，牵引车后轮的轮毂电动机提供驱动力；

4)额定载荷≤500kg，最大速度v_max＝12km/h；

5)制动方式：采用脚刹式，盘式制动器。

平衡轮系统设计

新型高速公路救援运输车平衡轮组6，结构如图6-图8，由配置在驱动轮7两侧的小轮及减震器构成，能够自动调节高度，应对不良路况。连接平衡轮组6的独立悬架包括平衡轮液压减震器17，平衡轮液压减震器一17端与平衡轮组6的轮轴20相连，另一端连接于牵引车1的车架下部，且平衡轮组6的轮轴20上端套在驱动轮7的驱动轮液压减震器18上。

前探式横向测距杆

根据“猫胡须”原理，在牵引车1前方设置前探式横向测距杆10，测距杆制作材料选用橡胶制品，宽度与救援运输车宽度相同，救援运输车的最小转弯半径为550mm，前探式横向测距杆的宽度为700mm。前探式横向测距杆10与驾驶室12连接，与牵引车1整体保持一致。横向测距杆的设计，在通过路肩、车辆夹缝等狭窄通道前，进行通行测试，判断救援车能否通过，具有缓解驾驶员的心理压力，以防刮蹭的功能。

万向轴结构

牵引车1与挂车2的连接结构必须有足够的强度保证，又需要有快速拼接功能。在挂车前后都采用了万向轴结构，其作用是连接、适应转向及运行时前后两车所产生的上下跳动所造成的角度变化。万向轴3和两车之间采用销连接，满足快速拆卸拼装需要。

挂车悬架系统设计

挂车2的横向尺寸较小，大部分空间都要用来布置备用电源，悬挂空间并不大。参考Macphersan（麦弗逊）独立悬架的原理，设计了符合挂车实际情况的Macphersan主动式悬架系统（如图9-图11所示），它由螺旋弹簧21、支柱式减震器22、A字形下摆臂23组成，物理结构为支柱式减震器22兼作主销，其上套有螺旋弹簧21，承受来自于车身抖动和地面冲击的上下预应力，主销位置随车轮的上下跳动而变化，拥有良好的行驶稳定性。支柱式减震器22的下端分别与A字形下摆臂23的一个侧壁和行走轮4相连，支柱式减震器22和A字形下摆臂23的上端均连接于挂车2的底部。挂车悬架系统构造简单，质量轻，体积小，悬挂空间占用小。悬架“击穿”概率较小；没有连接左右轮的车轴，能够降低挂车的高度，从而降低质心，扩大车身的承载面积。

动力及制动力匹配设计

高速公路救援车的动力匹配

根据高速公路救援车的设计目的，匹配其动力需求，选择符合要求的救援车电动机。首先，针对救援车建立力学模型（如图12所示）。

高速公路救援车在路面上运行，有各种不同方向和不同大小的作用力作用在救援车上，本文主要研究对救援车运行有直接影响的力，也就是与救援运输车方向相平行的外力及外力的分力，这些力可以分为三种：

驱动力F_q，它是由救援车的牵引电动机所产生的，并通过驱动轮与路面的相互作用而引起的外力。

行驶总阻力F_z,它是由高速公路救援车运行时的多种原因引起的阻止电动车运行的外力。

制动力B,它是由高速公路救援车的制动装置所产生的，并通过车轮与路面的相互作用而引起的外力，用来使高速公路救援车减速或停车。它与高速公路救援车的运行方向相反。

这三种力以不同的方式形成作用于电动自行车上形成的合力C：

牵引运行时：合力C＝F_q-F_z；

惯性运行时：合力C＝-F_z；

制动时：合力C＝-(B+F_z)。

高速公路救援车在运行时状态有三种：

牵引状态，救援车在电动机的牵引力作用下，起动，加速或等速运行；

惯性运行，救援车在运行中牵引电动机断电后靠惯性运行；

制动运行，救援车在运行中切断牵引电动机的电源，并且施加制动力，减速运行。

高速公路救援车在牵引等速状态下，沿运行方向作用在高速公路救援车上的力有驱动力F_q、自身惯性力F_g及行驶阻力F_f，由力学模型分析可得出

F_z＝F_g+F_f    （1-1）

根据静法原理，可列出如下方程

$F_q-F_f-F_g=m\frac{\∂v}{\∂t}---(1-2)$

式中,

为高速公路救援车的启动加速度；m高速公路救援车的质量。

F_f＝mg(ω+i)    （1-3）

式中，ω为高速公路救援车运行时的阻力系数，参照表1，并结合高速公路救援车的设计行驶路况，取值ω＝0.015；i为最大纵坡坡度，按照我国公路工程技术标准规定，在本发明中采用纵坡在最高限速100km/h的高速公路上的坡度，最大为4%[4]。

$F_g=\mathrm{m\γ}\frac{\∂v}{\∂t}---(1-4)$

式中，γ为旋转惯性系数，参照矿用机车的数据，高速公路救援车取0.075。

将式（1-3）、（1-4）带入式（1-2）中，得到

$F_q=\mathrm{mg}(\mathrm{\ω}+i)+\mathrm{m\γ}\frac{\∂v}{\∂t}+m\frac{\∂v}{\∂t}---(1-5)$

由最大运行功率W计算公式，可知

W＝F_q×v    （1-6）

此时，电机功率W₁为

W₁＝W/η    （1-7）

其中，η为电机效率，取值0.8。

由此，项目小组选定额定电压48V、额定功率3Kw的直流无刷电动机。

表1不同路面的滚动摩擦系数

高速公路救援车的制动力匹配

与驱动相反，制动是充分利用与救援车相反的力，使高速公路救援车强制减速。在制动过程中，救援车主要受地面作用于车轮的制动力。制动性，救援车按给定方向连续强制减速以至减速的能力，这是救援车安全行驶的重要保证。

制动时高速公路救援车所受总制动力包括制动器制动力B和地面制动力Ff组成。此时，救援车所受合力为

$C=B+F_f-F_g=B+\mathrm{mg}(\mathrm{\ω}+i)+\mathrm{m\γ}\frac{{\∂}^{2}s}{\∂t^2}---(1-8)$

式中，

为高速公路救援车在制动时的减速度，B为制动力,C为合力。

在安全工况下，制动停车距离要求，参照GB17907-1999机械式停车设备在安全方面的通用标准中对停车距离的要求，当s≤4m时，满足

$\left\{\begin{array}{c}C=m\frac{{\∂}^{2}s}{\∂t^2}\\ -2\frac{{\∂}^{2}s}{\∂t^2}=v^2\end{array}\right.---(1-9)$

推出

$s=-\frac{{\mathrm{mv}}^2}{2C}\≤4---(1-10)$

$C\≥-\frac{{\mathrm{mv}}^2}{8}---(1-11)$

由设计要求得出制动器有效制动半径R＝15cm，由此可得出制动器要求最小制动力矩T为

T＝B·R    （1-12）

由此T确定盘式制动器制动力矩为500N·m的盘式制动器。

高速公路事故救援运输车使用方案

救援车的配置

新型高速公路救援车内部空间十分有限，可以携带的救援设备受到极大的限制。挂车车厢内可设置模块化器材箱(救援车所携带救援器械)，如救护器材箱（改造担架、急救箱、躯体固定气囊等），破拆器材箱（液压多功能能钳、液压剪断器、液压扩张器、切断器、液压救援顶杆、电动冲击钻等），其他器材箱：照明器材，防护器材等。根据救援情况，合理选择器材箱。

救援车在救援任务中的合理使用

目前我国的高速公路紧急救援系统还不完善，特别是高速公路远离城市更增加了利用城市医疗、急救、消防和环卫系统救援的难度。尤其在事故导致高速公路发生拥堵后，合理的利用高速公路事故救援车，可以使伤员得到最大程度的救治。对于救援车的使用，应尽量做到以下几点：

(1)结合高速公路信息系统，判断交通事故的严重程度，合理配备新型救援车及模块化器材箱。

(2)新型救援车应由大型救援运输车载到合适的位置，快速拼装并投入使用。

应用前景

本新型高速公路救援运输车具有结构紧凑、操作简便、消耗能源少等特点，作为一种新型的高速公路救援工具，填补了国内相关技术领域的空白。与现有的救援运输车相比，结构尺寸小，制造与维护成本较低，低碳环保，可应用于高速公路以及城市高架桥等特殊路段的事故救援工作，有效地提高事故救援效率，实用价值高，应用前景广阔。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种新型高速公路救援运输车，其特征是，包括相连的牵引车和挂车，所述牵引车中设有驱动机构、控制及转向系统、底盘和车架，驱动机构、控制及转向系统、底盘均安装在车架上，车架下部横向中心线上设有前后两个车轮，前部车轮为转向轮，转向轮与控制及转向系统相连，后部车轮为与动力装置相连的驱动轮，后部车轮的两侧分别设有通过独立悬架安装在车架下部的平衡轮组；所述挂车的底部四个角上分别通过独立悬架安装有行走轮。

2.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述牵引车和挂车的宽度相同，牵引车上设有驾驶室，驾驶室顶部设有报警装置。

3.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述牵引车前端设有向前伸出的前探式横向测距杆，所述前探式横向测距杆由橡胶制品制成，其宽度为700mm。

4.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述牵引车和挂车之间通过万向轴及销连接，所述挂车的前后均设有万向轴，挂车的底部设有备用电源。

5.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述驱动机构包括通过导线相连的蓄电池和驱动轮毂电机，驱动轮毂电机与牵引车的驱动轮相连。

6.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述转向轮的直径等于驱动轮的直径。

7.如权利要求1或6所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述转向轮通过减震前叉安装板和转向轮液压减震器安装在车架上，所述驱动轮通过驱动轮液压减震器安装在车架上。

8.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述转向轮、驱动轮和行走轮上均设有通过制动钢丝绳与驾驶室中的制动踏板相连的盘式制动器。

9.如权利要求7所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述连接平衡轮组的独立悬架包括平衡轮液压减震器，平衡轮液压减震器一端与平衡轮组的轮轴相连，另一端连接于牵引车的车架下部，且平衡轮组的轮轴上端套在驱动轮的驱动轮液压减震器上。

10.如权利要求1所述的新型高速公路救援运输车，其特征是，所述连接行走轮的独立悬架包括螺旋弹簧、支柱式减震器、A字形下摆臂，支柱式减震器作为主销，其上套有螺旋弹簧，支柱式减震器的下端分别与A字形下摆臂的一个侧壁和行走轮相连，支柱式减震器和A字形下摆臂的上端均连接于挂车的底部。

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