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作者| 汪泽，清华大学机械工程系博士研究生

狗年的春节假期刚刚告一段落，春回大地，万物都蓄势待发，然而对于身处中国北方，特别是北京的人们来说，过去的这个冬天，大概最遗憾的就是，没有下雪。与之形成鲜明对比的是中国的南方地区，今年是一场场的大雪纷飞。

（网友恶搞的中国降雪地图）

在降雪这样“南北颠倒”的日子里，你是否还会记起，高效除雪的神器——除雪机！要知道，在一些外媒的报道中，中国产的除雪机可是远销全世界的，甚至技术实力远超机械制造强国德国。

今天我们就来给大家介绍一下除雪机这种神奇的机械。

（一）要认识除雪机，首先得分清不同的雪

除雪机的种类繁多，工作原理也各不相同，其主要原因是雪的差异性，不要以为我是在搞笑的，不同地区，不同气候环境下的雪的特性确实是不一样的，而且还会随着时间的推移而发生改变。所以在介绍除雪机之前，有必要带大家看一下不一样的雪。

根据有关学者的研究结果，路面上的雪可以分为新雪、粉雪、粒雪、压雪、冰雪、冰膜、冰水混合物这几类。新降的雪最为蓬松密度、硬度最小，成结晶状，被称为新雪。

新雪被行驶的车辆或自然风卷起导致雪片分裂而形成的小颗粒存积物被称为粉雪。

当粉雪的颗粒直径超过0.3毫米之后就被称为粒雪，其密度也会随之增大。

路面上的雪被车辆碾压过后，雪颗粒之间会产生相互的连接，从而形成板状的压雪，相比于前几种状态，压雪会具有一定的抗压性，给除雪工作增加了难度。

随着昼夜温差的变化，压实的雪表面会出现融化又结冰的现象，形成冰雪或者冰膜，表面的一层冰相当于为下方的雪贴了一层膜，使其硬度和抗压性再次提升。

当积雪的含水量大于一定程度后，雪原本蓬松的结构就不复存在了，地面上将形成冰水混合物，车辆行驶在覆盖着冰水混合物的路面上还要当心液体飞溅。

（雪呈粉状或颗粒状，比较蓬松）

（滑雪场中的雪是专业车辆压过的压雪）

根据以上几种对雪的分类可以看出，路面上的积雪在不同时间、不同气候环境、不同交通状况下，会有着不同的物理状态，为了保证交通运输安全，面对不同的雪，就要采取不同的除雪措施。

（二）犁板式，除雪机中的基本款

对于厚度不大的积雪，可以用犁板式除雪机直接将积雪推走，这种除雪机也是最常见的基本款。

犁板式除雪机的原理比较简单：采用机车牵引的方式带动机车前的犁板将积雪推到路边。牵引机车可以选用常见的卡车、拖拉机、装载机或是专用的除雪车。犁板是除雪的关键，按照其结构可以分为单向犁、V型犁、刮雪板、侧翼板等类型。

（单向犁和V型犁示意图）

（单向犁板式除雪机）

单向和V型犁板一般配置在机车前端，称为前铲。单向式犁板在机车带动下，通过调整犁板角度，将积雪快速推至道路的一侧。而V型犁板具有左右对称的结构，可以向路两侧同时排雪，这种对称式结构使其比单向式具有更大的推力，适合处理积雪较厚的情况，但结构更加复杂，除雪效率相对较低。

值得一提的是，犁板并不是除雪机的特有设计，有一些火车的车头处也会安装犁板用来清除铁轨上可能存在的杂物，以保证火车行驶的安全。

（火车头前的V型犁板）

刮雪板通常安装于机车底盘中部，俗称中铲，相比于前铲，其结构更加坚固，尺寸也更小。由于刮雪板通常以固定角度安装于机车重心位置处，能够更充分地利用机车自身重力，有效清除雪质较硬的压实雪层。

（刮雪板示意图）

侧翼板顾名思义，安装于机车侧翼，又称侧铲。通过液压支撑机构调整侧翼板的展开角度，主要用来进行加大除雪宽度或阶梯作业等某些特殊除雪作业。

（侧翼板示意图）

为了增强除雪机的适应不同作业场合的能力并提升除雪效率，前铲、中铲和侧铲往往可以安装在同一辆机车上，并根据具体作业类型组合使用。但这种组合方式对车辆功率要求较高，多应用于专业的除雪车辆上。

（安装有多种犁板的除雪车）

（三）螺旋除雪，清除厚雪层的大杀器

基本款的犁板式除雪机依靠车辆的动力将路上的积雪推走，但在积雪太厚的情况下，雪层会像一堵墙一样将车辆前进的道路堵死，即便功率超大的除雪车能够在雪堆中杀出一条“雪路”，除雪效率难免也会受到影响。因此在积雪厚度超过20厘米之后，通常会采用螺旋式的除雪机。

（螺旋式除雪机）

这种螺旋式除雪机的使用方式和犁板式中的前铲类似，将推雪板安装于机车的最前端，通过单独的液压缸可以操纵推雪板的上下运动以调节推雪板刃口和路面的距离。这种推板类似于装载机的铲斗，不过其内部安装有特殊的螺旋刀具，这是战胜超厚雪层的一大法宝，也是螺旋式除雪机的特征所在。

（螺旋式除雪机结构示意图）

在除雪作业中，除雪车以一定速度前进，推雪板推动前方积雪，同时集雪轴带动螺旋刀具高速旋转，像一把锋利的刀子破碎掉坚硬的冰雪。那破碎后的冰雪哪里去了呢？

从螺旋式除雪机的结构示意图中可以看出，同一根轴上的螺旋左右两侧的旋转方向是不同的，这使得破碎后的推雪板两侧的冰雪沿着螺旋的方向向中心汇聚。然后再由中心处的离心排雪装置将雪定向排出。

这种排雪装置的原理也很简单，类似于水泵和离心风机。冰雪被螺旋刀具输送到推雪板中间处的离心风机处之后，在离心叶片的旋转带动下，获得切线方向上的离心力，然后依靠离心力的作用沿抛雪筒被抛射到一定的距离。抛雪筒能够调整抛雪高度和方向，可以将被粉碎后的雪抛至路边绿化带或者将雪装入卡车运走。

（四）除雪机中的扫地僧，完成最后的精细活

无论是犁板式还是螺旋式的除雪机，在使用时为了保护路面，必须保证雪铲底部和路面间留有1~2厘米的安全距离。这样会使得除雪后的路面仍然存在死角。最后这1厘米多的精细活，通常采用抛洒融雪剂、人工清除的方式清理，或者采用更加高效的专用扫雪机。

（扫雪机）

扫雪机（滚刷机）在滚筒上装有致密的刷毛，使得滚筒成为一把可以旋转的大扫帚，利用刷毛将粘结在路面上的雪层卷起，以达到除雪的目的。

早期的刷毛通常是竹制的（这真的和环卫阿姨手中的扫帚没什么区别），但竹制材料不抗磨损，逐渐被钢丝刷毛所取代。虽然钢丝刷毛产量大、成本低、耐磨损，但在作业过程中会因为反复压缩和弹起而导致刷毛折断或者脱落。同时在冬季干燥的北方，钢丝刷毛与路面摩擦容易产生火花，所以这种刷毛不能在加油站、机场跑道等易燃易爆的场所工作。

现在的扫雪机大多采用性质稳定、耐磨性好的尼龙作为刷毛的主要材料。

（五）其他脑洞大开的除雪机

除了上面介绍的三种主流除雪设备之外，人们为了应对大雪所造成的不良影响可谓脑洞大开。比如模拟人工锹镐破除坚冰的捶剁式除雪机，微波加热式除雪机等多种类型。其中最令人震惊的当属俄罗斯的除雪方式：

（网传俄罗斯的暴力除雪方式）

你没有看错，战斗民族就是把退役的米格15战斗机上的航空发动机摘下来除雪的（简直笑哭）。无论多大的雪也是分分钟烤化的节奏啊。

看来俄罗斯的雪下得是真不小啊！不像北京，今年冬天都没有下雪。

谨以此文献给和我一样今年在北京没有见到雪的孩子们。

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编辑| 史文慧