下雪天，怎麼才能最高效除掉路上積雪？

出品 | 網易新聞

作者 | 汪澤，清華大學機械工程系博士研究生

狗年的春節假期剛剛告一段落，春回大地，萬物都蓄勢待發，然而對於身處中國北方，特別是北京的人們來說，過去的這個冬天，大概最遺憾的就是，沒有下雪。與之形成鮮明對比的是中國的南方地區，今年是一場場的大雪紛飛。

在降雪這樣「南北顛倒」的日子裡，你是否還會記起，高效除雪的神器——除雪機！要知道，在一些外媒的報道中，中國產的除雪機可是遠銷全世界的，甚至技術實力遠超機械製造強國德國。

今天我們就來給大家介紹一下除雪機這種神奇的機械。

（一）要認識除雪機，首先得分清不同的雪

除雪機的種類繁多，工作原理也各不相同，其主要原因是雪的差異性，不要以為我是在搞笑的，不同地區，不同氣候環境下的雪的特性確實是不一樣的，而且還會隨著時間的推移而發生改變。所以在介紹除雪機之前，有必要帶大家看一下不一樣的雪。

根據有關學者的研究結果，路面上的雪可以分為新雪、粉雪、粒雪、壓雪、冰雪、冰膜、冰水混合物這幾類。新降的雪最為蓬鬆密度、硬度最小，成結晶狀，被稱為新雪。

新雪被行駛的車輛或自然風捲起導致雪片分裂而形成的小顆粒存積物被稱為粉雪。

當粉雪的顆粒直徑超過0.3毫米之後就被稱為粒雪，其密度也會隨之增大。

路面上的雪被車輛碾壓過後，雪顆粒之間會產生相互的連接，從而形成板狀的壓雪，相比於前幾種狀態，壓雪會具有一定的抗壓性，給除雪工作增加了難度。

隨著晝夜溫差的變化，壓實的雪表面會出現融化又結冰的現象，形成冰雪或者冰膜，表面的一層冰相當於為下方的雪貼了一層膜，使其硬度和抗壓性再次提升。

當積雪的含水量大於一定程度後，雪原本蓬鬆的結構就不復存在了，地面上將形成冰水混合物，車輛行駛在覆蓋著冰水混合物的路面上還要當心液體飛濺。

根據以上幾種對雪的分類可以看出，路面上的積雪在不同時間、不同氣候環境、不同交通狀況下，會有著不同的物理狀態，為了保證交通運輸安全，面對不同的雪，就要採取不同的除雪措施。

（二）犁板式，除雪機中的基本款

對於厚度不大的積雪，可以用犁板式除雪機直接將積雪推走，這種除雪機也是最常見的基本款。

犁板式除雪機的原理比較簡單：採用機車牽引的方式帶動機車前的犁板將積雪推到路邊。牽引機車可以選用常見的卡車、拖拉機、裝載機或是專用的除雪車。犁板是除雪的關鍵，按照其結構可以分為單向犁、V型犁、颳雪板、側翼板等類型。

單向和V型犁板一般配置在機車前端，稱為前鏟。單向式犁板在機車帶動下，通過調整犁板角度，將積雪快速推至道路的一側。而V型犁板具有左右對稱的結構，可以向路兩側同時排雪，這種對稱式結構使其比單向式具有更大的推力，適合處理積雪較厚的情況，但結構更加複雜，除雪效率相對較低。

值得一提的是，犁板並不是除雪機的特有設計，有一些火車的車頭處也會安裝犁板用來清除鐵軌上可能存在的雜物，以保證火車行駛的安全。

颳雪板通常安裝於機車底盤中部，俗稱中鏟，相比於前鏟，其結構更加堅固，尺寸也更小。由於颳雪板通常以固定角度安裝於機車重心位置處，能夠更充分地利用機車自身重力，有效清除雪質較硬的壓實雪層。

側翼板顧名思義，安裝於機車側翼，又稱側鏟。通過液壓支撐機構調整側翼板的展開角度，主要用來進行加大除雪寬度或階梯作業等某些特殊除雪作業。

為了增強除雪機的適應不同作業場合的能力並提升除雪效率，前鏟、中鏟和側鏟往往可以安裝在同一輛機車上，並根據具體作業類型組合使用。但這種組合方式對車輛功率要求較高，多應用於專業的除雪車輛上。

（三）螺旋除雪，清除厚雪層的大殺器

基本款的犁板式除雪機依靠車輛的動力將路上的積雪推走，但在積雪太厚的情況下，雪層會像一堵牆一樣將車輛前進的道路堵死，即便功率超大的除雪車能夠在雪堆中殺出一條「雪路」，除雪效率難免也會受到影響。因此在積雪厚度超過20厘米之後，通常會採用螺旋式的除雪機。

這種螺旋式除雪機的使用方式和犁板式中的前鏟類似，將推雪板安裝於機車的最前端，通過單獨的液壓缸可以操縱推雪板的上下運動以調節推雪板刃口和路面的距離。這種推板類似於裝載機的鏟斗，不過其內部安裝有特殊的螺旋刀具，這是戰勝超厚雪層的一大法寶，也是螺旋式除雪機的特徵所在。

在除雪作業中，除雪車以一定速度前進，推雪板推動前方積雪，同時集雪軸帶動螺旋刀具高速旋轉，像一把鋒利的刀子破碎掉堅硬的冰雪。那破碎後的冰雪哪裡去了呢？

從螺旋式除雪機的結構示意圖中可以看出，同一根軸上的螺旋左右兩側的旋轉方向是不同的，這使得破碎後的推雪板兩側的冰雪沿著螺旋的方向向中心匯聚。然後再由中心處的離心排雪裝置將雪定向排出。

這種排雪裝置的原理也很簡單，類似於水泵和離心風機。冰雪被螺旋刀具輸送到推雪板中間處的離心風機處之後，在離心葉片的旋轉帶動下，獲得切線方向上的離心力，然後依靠離心力的作用沿拋雪筒被拋射到一定的距離。拋雪筒能夠調整拋雪高度和方向，可以將被粉碎後的雪拋至路邊綠化帶或者將雪裝入卡車運走。

（四）除雪機中的掃地僧，完成最後的精細活

無論是犁板式還是螺旋式的除雪機，在使用時為了保護路面，必須保證雪鏟底部和路面間留有1~2厘米的安全距離。這樣會使得除雪後的路面仍然存在死角。最後這1厘米多的精細活，通常採用拋灑融雪劑、人工清除的方式清理，或者採用更加高效的專用掃雪機。

掃雪機（滾刷機）在滾筒上裝有緻密的刷毛，使得滾筒成為一把可以旋轉的大掃帚，利用刷毛將粘結在路面上的雪層捲起，以達到除雪的目的。

早期的刷毛通常是竹製的（這真的和環衛阿姨手中的掃帚沒什麼區別），但竹製材料不抗磨損，逐漸被鋼絲刷毛所取代。雖然鋼絲刷毛產量大、成本低、耐磨損，但在作業過程中會因為反覆壓縮和彈起而導致刷毛折斷或者脫落。同時在冬季乾燥的北方，鋼絲刷毛與路面摩擦容易產生火花，所以這種刷毛不能在加油站、機場跑道等易燃易爆的場所工作。

現在的掃雪機大多採用性質穩定、耐磨性好的尼龍作為刷毛的主要材料。

（五）其他腦洞大開的除雪機

除了上面介紹的三種主流除雪設備之外，人們為了應對大雪所造成的不良影響可謂腦洞大開。比如模擬人工鍬鎬破除堅冰的捶剁式除雪機，微波加熱式除雪機等多種類型。其中最令人震驚的當屬俄羅斯的除雪方式：

你沒有看錯，戰鬥民族就是把退役的米格15戰鬥機上的航空發動機摘下來除雪的（簡直笑哭）。無論多大的雪也是分分鐘烤化的節奏啊。（目前中國也已經大規模應用這一手段除雪，發動機多來源於原供於殲-5、6、7戰機使用的發動機）

看來俄羅斯的雪下得是真不小啊！不像北京，今年冬天都沒有下雪。

謹以此文獻給和我一樣今年沒有見到雪的孩子們。

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編輯| 史文慧