基于客车改装的综合环境监测车结构设计

董志武

(注：本文作者单位系中天高科特种车辆有限公司。)

本文介绍了一种以客车为基型车改装的综合环境监测车的结构设计。该车以12 m客车整车为基础，改造车身结构、内部装饰、配电系统，使其更加符合实验室的特色；并将整车划分为4个区域：驾驶区、试验区、监测区和休息区；配备必要的现场照明、办公、生活等设施，以满足对大型活动现场进行环境实时监测的工作需求。

随着国民经济的快速发展，国家实力的不断提高，我国承办的国际性大型活动也越来越多。为了保证活动现场的综合环境指标符合要求，需要对环境参数进行实时监控，一种大型综合环境监测车由此应运而生。这种综合环境监测车以客车为基础，改造车身结构、内部装饰、配电系统，使其更加符合实验室的特色；所布置的实验区、监测区、休息区3大功能区，极大地改善了驻守人员的现场工作条件。

本文所介绍的综合环境监测车是以12 m宇通客车为改装平台，充分考虑到现场试验检测、空气质量监测、办公、工作人员休息等使用要求，配备有沙发、综合试验台、通风橱、给排水系统、液晶电视、空调、冰箱、空气综合监测机柜、单人床、办公桌等必要的实验、生活设施及电器设备，具有机动灵活、高效实用、舒适便捷、应急能力迅捷等特点。整车外形见题图。

1 底盘选型及改制

1.1 底盘选型

a.根据配置及工作人员的使用要求，对车内空间进行区域划分、合理布局，实现空间利用率的最大化。

b.按设计要求，确定车内试验设施、家具、内饰及车身改制的材质；计算车内配备的各种设备的总体质量，以便对整车的前后轴荷、左右载质量进行配置。

1.2 底盘改制

a.由于除驾驶区外的其他区域均需要改装，在订购底盘时，底盘车不带乘员座椅。

b.按照布局和配置要求，需要在车身侧围、地板、顶盖固定部件的部位，预埋钢板，以保证部件连接强度，满足行车安全需求及工作强度要求。

c.按照设计需求，对车辆的行李舱地板进行加强，加焊厚壁方管和钢板，用于安装发电机、空调室外机、蓄电池等设备。

d.按客户需求，保留前部副驾驶处侧门和中部气动门。

e.在生产施工过程中，所有经过车身顶盖的过线孔、过管孔都要进行涂胶或发泡处理；顶盖安装设备，需要在相应安装点处反栽螺栓，固定时先涂密封胶后加减震胶皮，并严格做好防水处理。行李舱地板开孔处要做好防尘和防水处理。

f.根据布局需求，对应监测区封盲窗。

2 功能结构设计

2.1 总体布置

车内总体布置如图1所示。整车空间分为上下2层，原车上层拆掉乘员座椅后，将地板垫平，重新改造车内空间。整车分为4个区域：驾驶区、试验区、监测区、休息区，试验区与驾驶员区之间加装横向推拉折叠结构隔断帘，颜色为浅色系，与相邻环境融合。

试验区与监测区、监测区与休息区之间加装隔断，隔断处装有中空玻璃的隔断门，方便工作人员对车内区域的观察。

经手术治疗结合护理干预后,26例血管瘤患者的手术成功率达100%,1例出现并发症,得到及时处理,护理满意度达92.3%(24/26)。

车内后部休息区布置有单人床、写字台、衣柜等基础生活设施，满足驻守工作人员的需求。

2.2 内装饰设计

底盘改制完成后，根据布置图的要求，对整车进行布线，预埋线管穿线，在线束孔处加装过线护套和发泡密封处理；再对车身进行保温隔热处理，粘贴隔热棉。驾驶区和试验区保留原车内饰，监测区和休息区内饰板为皮纹ABS板（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板）与胶合板制板而成。内墙材料在选材上选择符合环保要求的材质，且易擦洗。地板选用石英防滑地板革，表面耐磨、耐腐蚀、易清洗。车辆内饰以浅色系为主，白色的ABS内墙板、灰白色的实验柜体，蓝色的石英地板革，由此体现出实验监测功能车简洁明快的整体效果。

2.3 驾驶区设计

驾驶区基本保持原底盘车布置不变。加装倒车监视系统，保障驾驶人员的行车安全。

2.4 试验区设计

试验区设计具备了常规试验检测、有污染物质检测、车辆周围环境监测显示系统等。试验区左侧前部为常规试验检测，选用灰白色理化板为工作台面，下部为设备存储柜，材质为三聚氰胺浸渍胶膜纸饰面人造板板的柜门及可抽拉隔板，方便仪器的取放。工作台上方为32″液晶电视(见图2)，与车辆的多媒体和车顶的升降照明摄像系统连接，可供工作人员休息时坐在对面的沙发上观看影音视频和对车外环境进行观察。桌面上装有综合电源插座和仪器气路出口(见图3)，台面下放置有打印复印一体机，满足常规试验检测和数据处理的需求。左侧后部为化学通风橱(见图4)，用于进行疑似污染物品的检测，并带有过滤装置和简易水系统，避免对外界环境造成二次污染。试验区右侧前部为长条真皮座椅，用于工作人员检测间隙的休憩；坐垫可以翻起，下部为储物空间。右侧后部为化验区，与左侧同一材质的工作台上配有万向抽风机和水系统(见图5)。水系统包括净水箱、污水箱、三眼试验水龙头、PP材质试验水盆；此区域主要是满足需要以水为介质的试验。试验区还配有一个大功率冷暖空调，对区域环境进行温度调节。

2.5 监测区设计

监测区与试验区之间装有中空玻璃隔断门；车辆的中门也布置于监测区，满足工作人员上下车的需求，并且不影响前部试验区人员的工作。监测区前部为电器控制机柜(见图6)和UPS(见图7)等全车供电控制系统，柜体侧面都装有冰点风扇，用于电器设备的散热处理，保证整车供电系统的正常工作；监测区中部为一个双列和一个单列环境监测仪器机柜(见图8)，各种监测设备采样杆延伸到车顶外部，并做好防尘防水处理，机柜上下都装有车载钢丝绳减震器，防止在车辆行驶过程中，车辆产生的颠簸对精密监测仪器造成的损害；机柜顶部也装有用于仪器散热的冰点风扇。监测区后部布置了气动升降杆和气路系统(见图9)，所配置的8 L气瓶用于对监测设备进行供气，气瓶通过底座和卡扣卡带进行固定，稳定可靠，方便取放；气动升降杆装载气象5参数仪器，对车辆周围环境进行参数采集。由于此区域多为用电设备，工作时会散发大量的热量，为了保证仪器设备的正常运转，在监测区前、后各布置了一台空调，用于区域内的温度控制。

2.6 休息区设计

休息区主要是为了满足1名现场驻守工作人员的生活需求，故此配备了1张2250 mm×1100 mm规格的单人床，床下方为抽屉，可以放置日常生活用品；左侧是1个衣柜和鞋柜，并配有抽屉；右侧为写字台(见图10)，下方放置了1台冰箱。在车窗上配有遮光隔热窗帘，以保证生活环境的私密性；此空间所有家具均为白色，与整车色调一致；顶部装有换气天窗，隔断上安装了1台冷暖空调，对休息区域进行空气循环和温度调节。

2.7 辅助设备层设计

原下层行李箱区域改造为辅助设备层。辅助设备层放置空调室外机(见图11)、发电机组(见图12)、UPS的蓄电池、给排水系统等，以及放置易产生噪声和振动且在试验检测时不需要操作维护的部件，并集中进行减震、隔振、消声降噪处理，降低对整车的影响。为在停车进行实验时减少由于人员走动、各个应用系统自身振动等引起的车身振动对实验精度的影响，在车身底部四角安装隐藏式车身液压支撑稳定系统，行车时收起，停车做实验时使其将车身对地面牢固支撑，减少车身的振动。

2.8 车顶设备及加固设计

车顶设置车顶工作平台及后梯，达到安全、美观、耐用的要求；车顶设备的安装要稳定牢固、防水，且易于维护，解决好车顶设备安装对车体刚度和强度的影响及天线间电磁干扰。车顶安装长排工程爆闪黄色警示灯、升降照明杆等设备。车顶设计车载平台，并使用氧化防锈处理的防滑花纹铝板，方便检修车载设备；车顶所有设备均安装于平台上，平台与车体连接处加强处理，使用不锈钢螺丝与车体满焊焊接，车顶走线孔通过焊接口向下U型不锈钢管走到车顶，彻底消除顶棚因改装而产生的漏水问题，整车完成后，经标准高强度全方位汽车淋雨房淋雨实验的检验。整车改装后局部做标准汽车烤漆处理(采用进口杜邦汽车漆涂装)，所有外部螺栓均使用不锈钢螺栓，外部螺栓孔均在涂装处理之前打好，达到防腐防锈效果。平台周边设有不锈钢踢脚护栏，由1″管压制成型；与后爬梯连成一体，使其造型美观，牢固耐用。车顶承载能力≥500 kg，车顶平台的长度在3～4 m范围，顶部及左右侧围处需进行车体加强处理，使用钣金成型加强件与原车原有车顶棚条，侧中部上大边等坚固受力部位连接加强，车底部安装设备部位与原车纵、横梁连接加强，使车体承受设备质量而不会在运动状态下变形。

2.9 空调和车内空气循环系统

采用行车和驻车2套空调系统。行车空调为原车空调系统；驻车空调为4台家用空调(见图13)，分别布置在试验区1台，监测区2台，休息区1台；车辆顶部还配有2个双向换气天窗，分别位于监测区和休息区，通过上述空调系统可对整车的温度和空气质量进行调节。

2.10 车内照明设计

车内顶部各区域内合理布置了多处大于500 lx照度的工作灯(见图14)，满足日常工作需要。并配有应急照明灯(见图15)。

2.11 供电系统设计

2.11.1 供电系统结构及布局

供电系统框架图如图16所示。

a.电源系统结构采用三相五线制：A相控制空调4台、全车照明；B相控制环境空气监测区的全部仪器设备的用电；C相控制全部辅助设备用电及全车所有的220 V电源插座。

b.总电源路径：外电(或发电机)→电缆盘→总开关→三相UPS主机→A、B、C单相开关；B、C单相开关→温控联锁接触器→环境空气质量监测区或VOC有机物监测分析区。

需要说明的是：三相UPS主机是三相进三相出；外电可选用交流380 V或220 V；所有开关都选用空气开关。

2.11.2 供电系统设计

a.电源系统由外接电源口、发电机、UPS电源箱、备用免维护蓄电池、电源联锁控制板等几部分组成。车身配备1盘50 m的5芯电缆的电动线缆盘(见图17)，可外接380 V三相供电系统为本车提供电源；车内自备一套大功率汽油发电机组，可为整车应用系统提供电源。整车供电采用了市电优先的原则：在有外电的地方通过50 m的线缆绞盘向系统供电，也可用于对电池充电。

b.为避免外供电源或发电机组产生的电源电压波动对仪器设备带来的干扰和损害，本车配备了一套15 kW在线式三相进三相出的UPS系统，可以输出平稳纯净的50 Hz正弦波交流电，当外供电源或发电机组无法工作时，UPS还可以提供约0.5 h的全功率后备时间及更长的应急照明时间。通过专用大容量免维护蓄电池、UPS电源、可逆变220 V的使用，为车辆提供多种供电方式；加装车载外接电源，可直接与市电连接。具备DC12V－AC220V切换逆变的多路控制系统，AC220V具备电压、电流指示、低压声光报警、安全保护、直流交流集中控制、外电输入指示控制的功能。

c.配置专用配电控制柜，其控制面板(见图18)与机柜集成，装备过流/过载显示、报警和保护装置。每个区间都有独立的空气开关保护，并在供电回路装有漏电保护、过载保护等措施。

d.安装防雷装置，避免雷击对人、设备的伤害。配电面板安装在机架上，具有电磁屏蔽保护层，防止对其他设备造成电磁干扰，交直流电源分离控制。设备走线统一接地，再通过一条铜带接到底盘，车上还配有接地桩，在需要的时候可以直接与大地相连。

e.在车内相应的地方安装有多套用电插座(含开关)，大功率的用电插座直接由发电机或外电供电，均有独立的空气开关保护。车外和车顶平台装备房车专用防水外接市电接口。

3 结束语

通过对宇通综合环境监测车的合理布局和设计，使其具备工作和生活的基本功能，实现对国内大型活动现场环境监测的驻守工作，为活动进行提供完善的保障支持。