技术丨砂石骨料平车洗车一体机技术方案设计

车辆在厂区内通行会产生扬尘问题，造成道路脏乱差，增加清扫难度，洗车机是专门用来治理扬尘的一种环保设备。骨料装车过程中，会在车厢里面形成料堆。如果不进行平车，车辆在行驶过程中容易撒料。人工平车费时费力，发运高峰期，还会影响厂区的通行效率，骨料平车设备的开发是骨料发运的重要需求之一。

骨料平车洗车一体机，是将平车机的设计融入到平板洗车机中。开发了一种新型的设备，来适应骨料生产线的发运环节。平板洗车机是针对常用的各类工程车辆的轮胎及底盘而设计，该设备利用多方位高压水对轮胎及底盘部位进行高压冲洗，从而达到将车轮及底盘彻底洗净的效果。骨料平车机由电动葫芦、刮板、支架、控制系统组成。设备结构简单，造价低廉，拆卸方便。一般在厂区出口安放一台方便司机进行平车作业，减少厂区内的撒料。

本文对现有平板洗车机和平车机优化设计，通过集成创新来解决厂区发运中心的扬尘和散料问题。设备通过电脑软件控制，可自动完成冲洗、排泥、平车工作，自动化程度较高。本文系统介绍了平车洗车一体机的设计实践，对骨料企业提高装车发运的环境、精细化管理水平，具有很好的参考价值。

骨料装车过程中，难免会在车厢里面形成料堆。如果不进行平车，车辆在行驶过程中容易撒料。车辆在厂区行驶，本身容易扬尘污染环境，需要洗车。平车洗车一体机满足厂区的实际需求，比安装两台设备具有使用维护成本低、占地空间小、集成控制等优点。平车洗车一体机主要完成平车、洗车两个功能，由平车系统、洗车系统和控制系统组成。其设备三维效果图见图1。

2.1 工作流程

平车洗车一体机的工作流程是排队、扫码、车辆扫描、平车及清洗、车辆驶离。其作用及功能如下：

(1)排队。司机排队采用松散排队的模式，也就是说通过物流一卡/码通系统进入发运中心的车辆，都可使用平车洗车一体机，车辆先到先得。司机将卡车开入设备进口处，司机停车。红灯亮，司机在设备进口处等待，待上一辆车驶离，绿灯亮可进入。

(2)扫码。司机排队待绿灯亮起后驶入车位，驶入后红灯亮起，司机在扫码箱处扫码后系统自动验证车辆，若验证未通过，系统通过扫码箱LED小屏提示司机开车驶离并联系工作人员。

(3)车辆扫描。验证完成后，系统开始通过激光雷达自动开始对车辆进行扫描，激光测量采用双轴测量方式，同时测量车厢的宽度和长度。系统根据扫描结果，自动计算出车辆前挡板与平车料耙的相对位置，如有需要通过音柱通知司机挪车。挪车完毕，对射光栅检测车厢是否到位。

（4）平车及清洗。扫描完成后，系统与PLC通信开始启动设备，电动葫芦下放料耙到车厢前挡板料堆上，喷水系统启动。司机在语音提示下，缓慢前进，平车洗车同时进行。当料耙到达车厢后挡板时，设备自动停止工作，料耙升降到起始位置。

（5）车辆驶离。车辆驶出，绿灯变为红灯，等待下一辆卡车进入。其工作流程见图2。

2.2 机械部分

平车洗车一体机由平车系统、洗车系统和控制系统组成。其设备部件图见图3。如图3所示:设备主要由：红绿灯、扫码箱、对射光栅、电动葫芦、料耙及支架、照明灯、摄像头、音柱、激光雷达、过滤器、电动球阀、水箱、水泵、电磁阀、喷嘴、PLC等组成。其中洗车系统的工作原理为：进水管接厂区生产用水，进水管通过过滤器将水中杂质去除，过滤材料为石英砂或者活性炭。出过滤器通过电动球阀控制水箱水位，水箱里面有液位计、排污阀、出水箱手动球阀组成。出水箱之后进入水泵系统，水泵由水泵过滤器、压力表、排污阀、手动球阀等组成。喷嘴布置在卡车两侧，喷嘴由电磁阀控制开停及流量大小。平车系统的工作原理为：卡车进入车位，司机停车。在扫码箱处扫码，扫码完毕系统启动。激光雷达对车厢进行扫描，检测车厢长宽高，定位车厢前挡板位置，通知司机挪车到位。对射光栅检测车厢是否到位。平车系统的料耙下降到车厢石子上后，平车系统和洗车系统开启，司机缓慢开车往前移动，平车、洗车同时进行。当料耙走到车厢后挡板位置时，平车系统停机、喷水洗车系统停机。

2.3 控制部分

系统采取就地手动，自动两种操作方式。平车洗车一体机设置有控制箱，控制箱上布置手动/自动转换开关以及启停按钮，转换开关和按钮实现调试、就地手动平车洗车功能，以及自动平车洗车功能模式的切换。手动模式，主要用于调试阶段和后期维护阶段。运行期间主要操作模式为自动模式。如果遇到特殊情况，系统也支持人工手动远程操作。其控制原理图见图4。

（1）激光雷达：雷达发射一条线激光到目标物上，扫描摄像头通过某个固定角度检测该激光在物体上的反射，然后通过三角测量原理确定物体表面的高度和宽度信息。激光扫描仪安装在平车洗车一体机支架上方，当车辆进入车位后，扫描仪开始检测车厢信息，控制系统根据激光扫描仪反馈的车辆位置信息确定车厢的位置来控制料耙的行程，形成闭环位置控制。

（2）控制单元：平车洗车一体机设备数量少，信号点也不多，根据所完成的计算和控制功能，选用集成了通信接口和采集通道的PLC控制器，以达到系统精简的目的。控制单元实现以下功能:①现场数据采集:控制单元采集系统所有设备的运行和状态信号（水泵、电动葫芦等设备的上电、运行、故障信号），采集传感器的检测信号，以进行数据处理和控制逻辑实现，发出启停信号和调节参数，驱动设备正确动作。②数据计算和启停控制:控制单元根据收到的实时信号进行计算，控制系统的自动运行，在达到设定值时停止系统。③数据通信:系统控制单元需要读取物流一卡/码通系统的车辆信息，同时把系统的相关信息进行回传。

（3）电气装置：根据系统需求，设计电气控制回路实现对设备的启停和调速控制。为了维护和故障处理考虑，设计每台设备切换到就地控制模式时，均可以单独启停，切换到自动控制模式，自动执行平车洗车命令。

（4）网络系统：自动平车洗车系统网络含光纤、光电转换、交换机等设备。平车洗车系统同以一卡/码通系统之间的数据传输依赖光纤网络（或者以太网，当距离＜100m）。

2.4 设备配置及参数

结合骨料生产线，常用的卡车类型，来选型设计平车洗车一体机。以规格3.5mx5.5m的平车洗车一体机为例，设备配置及主要参数见表1。

除表1所示配置及参数外，设备配置还应具备如下特点:

（1）框架是平车洗车机的主体，主体支架可采用厚度为300×300×4.5mm方钢，全部折弯、焊接、钻孔后再进行防锈处理。顶部可采用2mm透明采光板，两侧内衬板（喷淋系统部位）使用不锈钢，外侧采用钢板防腐，其他部位采用：钢化玻璃+塑钢型材固定，喷嘴使用不锈钢专用喷嘴。

（2）控制系统PLC采用国际知名品牌，由PLC全触屏、全自动控制、变频启动、缺相保护、相序保护组成，采用微电脑控制系统。

（3）软件方面，系统兼容Windows/Linux/MacOS 平台，采用B/S架构设计，使用、升级及扩展简便。软件支持人工手动远程操作，系统应将控制网络与视频网络进行网络隔离，有效提高系统效率和稳定性，各功能模块产生的数据统一上传到数据服务器。

（1）能够将平车、洗车功能一体化，减少车辆在厂区停留时间，提高通勤效率，从而提高骨料装车发运系统的自动化水平和效率。

（2）客户不需再同时购买平车机、洗车机，降低安装、维护、采购成本，从而提高水泥厂的经济效益。

（3）平车洗车一体机为机械与电气一体化的自动控制系统，系统具备就地、远程控制功能，能够实现自动控制、手动控制。正常使用时不需人工控制。

（4）设备装机功率低，设备使用电耗低。

（5）牢固耐用，使用周期长，采用分体结构，安装运输方便。

作者：师华东

所属：洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司

来源：《水泥工程》

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