Мусоровоз: История и развитие техники для сбора отходов

Введение

Грузовик, предназначенный для транспортировки твердых бытовых отходов.

Мусоровоз – это грузовик, специально разработанный для сбора твердых бытовых отходов и их транспортировки на объекты по переработке твердых отходов, такие как полигоны, центры переработки или перегрузочные станции. В Австралии их обычно называют мусоровозами, а в Великобритании – мусоровозом, грузовиком для мусора или машиной для мусорных контейнеров. Другие распространенные названия для этого типа грузовиков включают мусоровоз в Соединенных Штатах, а также грузовик для отходов, мусоровоз, грузовик для хлама, машина для мусорных контейнеров или фургон для мусорных контейнеров в других странах. Технические названия включают транспортное средство для сбора отходов и транспортное средство для сбора мусора (RCV). Эти грузовики – обычное явление в большинстве городских районов.

История

Веками для перевозки твердых отходов использовались повозки и другие средства. Среди первых самоходных мусоровозов были те, что были заказаны районным советом Чизвика у компании Thornycroft Steam Wagon and Carriage Company в 1897 году и описывались как паровой самоходный опрокидывающий автомобиль – новая конструкция кузова, специально предназначенная для "сбора пыли и бытовых отходов". В 1920-х годах начали использовать первые грузовики с открытым верхом, но из-за неприятных запахов и выпадающих отходов вскоре стали более распространены крытые машины. Эти крытые грузовики впервые появились в более густонаселенной Европе, а затем в Северной Америке, но вскоре стали использоваться по всему миру. Основная трудность заключалась в том, что сборщикам отходов приходилось поднимать мусор на уровень плеч. Первым решением, разработанным в конце 1920-х годов, было создание круглых отсеков со шнеками, которые поднимали груз и перемещали его к задней части. Более эффективной моделью стала разработка бункера в 1929 году. Он использовал кабельную систему для затягивания отходов в кузов грузовика. В 1937 году Джордж Демпстер изобрел систему Dempster Dumpster, в которой колесные контейнеры для отходов механически опрокидывались в грузовик. Его контейнеры стали известны как "Дампстеры", и это слово вошло в язык. В 1938 году Garwood Load Packer совершил революцию в отрасли, внедрив компактор в конструкцию грузовика. Первый компактор мог удвоить вместимость грузовика, что стало возможным благодаря использованию гидравлического пресса, периодически уплотняющего содержимое кузова. В 1955 году был представлен Dempster Dumpmaster – первый фронтальный погрузчик, однако широкое распространение он получил только в 1970-х годах. В 1970-х годах также появились небольшие контейнеры, часто называемые мусорными баками на колесах, которые также опорожнялись механически. С тех пор существенных изменений не произошло, хотя были внесены различные улучшения в механизмы уплотнения для повышения грузоподъемности. В середине 1970-х годов компания Petersen Industries представила первый мусоровоз с манипулятором для сбора коммунальных отходов. В 1969 году город Скоттсдейл, штат Аризона, представил первый в мире автоматизированный боковой погрузчик. Новый грузовик мог собирать контейнеры объемом 300 галлонов за 30-секундные циклы, не требуя выхода водителя из кабины. В 1997 году Ли Ратбун представил систему заднего рулевого управления Lightning Rear Steer System. Эта система включает в себя приподнятую кабину, ориентированную назад, для управления грузовиком и загрузкой. Такая конструкция позволяет оператору следовать за грузовиками и непрерывно их загружать.

Wagons and other means had been used for centuries to haul away solid waste. Among the first self propelled garbage trucks were those ordered by Chiswick District Council from the Thornycroft Steam Wagon and Carriage Company in 1897 described as a steam motor tip car, a new design of body specific for "the collection of dust and house refuse". The 1920s saw the first open topped trucks being used, but due to foul odors and waste falling from the back, covered vehicles soon became more common. These covered trucks were first introduced in more densely populated Europe and then in North America, but were soon used worldwide. The main difficulty was that the waste collectors needed to lift the waste to shoulder height. The first technique developed in the late 1920s to solve this problem was to build round compartments with corkscrews that would lift the load and bring it away from the rear. A more efficient model was the development of the hopper in 1929. It used a cable system that could pull waste into the truck. In 1937, George Dempster invented the Dempster Dumpster system in which wheeled waste containers were mechanically tipped into the truck. His containers were known as Dumpsters, which led to the word dumpster entering the language. In 1938, the Garwood Load Packer revolutionized the industry when including a compactor in the truck was implemented. The first compactor could double a truck's capacity. This was made possible by use of a hydraulic press which periodically compacted the contents of the truck. In 1955 the Dempster Dumpmaster, the first front loader, was introduced. They did not become common until the 1970s. The 1970s also saw the introduction of smaller dumpsters, often known as wheelie bins, which were also emptied mechanically. Since that time there has been little dramatic change, although there have been various improvements to the compaction mechanisms to improve payload. In the mid 1970s Petersen Industries introduced the first grapple truck for municipal waste collection. In 1969, the city of Scottsdale, Arizona introduced the world's first automated side loader. The new truck could collect 300 gallon containers in 30 second cycles, without the driver exiting the cab. In 1997, Lee Rathbun introduced the Lightning Rear Steer System. This system includes an elevated, rear facing cab for both driving the truck and operating the loader. This configuration allows the operator to follow behind haul trucks and load continuously.

Передние погрузчики

Передние погрузчики обычно обслуживают коммерческие и промышленные предприятия, используя большие контейнеры для отходов с крышками, известные в США как дампстеры. Грузовик оснащен приводимыми в действие вилами спереди, которые водитель аккуратно совмещает с захватами на контейнере для отходов с помощью джойстика или набора рычагов. Затем контейнер поднимается над грузовиком. Достигнув верхней точки, контейнер переворачивается, и отходы или вторсырье высыпаются в бункер транспортного средства. После выгрузки отходы уплотняются гидравлическим подвижным прессом, который перемещается вперед и назад, чтобы сдвинуть отходы к задней части транспортного средства. Большинство современных мусоровозов оснащены "гидравликой для уплотнения на ходу", позволяющей водителю уплотнять груз во время движения, что сокращает время маршрута. Существует также система Curotto Can – это навесное оборудование для переднего погрузчика с автоматизированной рукой, функционирующей как автоматический боковой погрузчик, позволяющий водителю выгружать мусорные баки.

Задние погрузчики

Задние погрузчики имеют отверстие в бункер или приемный ковш сзади, в который грузчик может забрасывать мешки с отходами или высыпать содержимое контейнеров. Во многих регионах они часто оснащены подъемным механизмом, который автоматически опустошает большие мусорные баки, избавляя оператора от необходимости поднимать отходы вручную. Другой распространенной системой для заднего погрузчика является задний контейнер, специально разработанный для установки в паз на кузове грузовика. Грузовик оснащен системой цепей или тросов для опрокидывания контейнера. Отходы затем попадают в приемный ковш грузовика. Современные задние погрузчики обычно уплотняют отходы с помощью гидравлического механизма, который использует движущуюся плиту или лопату для выталкивания отходов из загрузочного бункера и сжатия их о движущуюся стенку. В большинстве конструкций компакторов плита имеет заостренный край (отсюда и стандартное в отрасли название – «уплотнительная плита»), предназначенный для создания точечного давления на отходы, чтобы раздробить объемные предметы в бункере перед их попаданием в основной корпус грузовика. Конструкции компакторов были разнообразными, однако две наиболее популярные сегодня – это система «подметание и скольжение» (впервые реализованная в Leach 2R Packmaster), где уплотнительная плита поворачивается на движущейся тележке, которая скользит вперед и назад по направляющим, встроенным в боковые стенки кузова, и система «качающегося звена» (например, Dempster Routechief), где плита буквально качается на механизме типа «маятника», состоящем из звеньев, контролирующих траекторию движения плиты. Серия Geesink GPM использует поворотную уплотнительную плиту, которая качается на перевернутой U-образной раме, опускающей плиту в бункер, где она выметает отходы; затем рама втягивается обратно в кузов для выполнения уплотнения. Heil Colectomatic – это гибрид двух подходов: он использует комбинацию подъемного загрузочного бункера и поворотной плиты для очистки и уплотнения отходов в преддверии следующей загрузки. Так называемые «непрерывные» компакторы были популярны в 1960-х и 1970-х годах. Немецкая конструкция Shark (позже Rotopress) использовала огромный вращающийся барабан, оснащенный спиральными лопастями для захвата отходов и их перемещения вокруг шнека с уменьшающимся шагом для сжатия. SEMAT Rey из Франции разработала систему вращающегося грабля (также используемую в британских Shelvoke и Drewry Revopak) для одновременного измельчения и сжатия отходов при загрузке. Другие системы использовали непрерывно вращающийся винт Архимеда для захвата отходов и их измельчения внутри кузова. Сочетание проблем безопасности и повышенного расхода топлива привело к снижению популярности мусоровозов с непрерывным уплотнением, и в производстве осталась только конструкция Rotopress благодаря своей способности эффективно перерабатывать зеленые отходы для компостирования. Уникальная система задней загрузки включает в себя задний погрузчик и фронтальный погрузчик (обычно фронтальный погрузчик Caterpillar с захватом Tink Claw) для сбора садовых отходов (а в некоторых городах – мусора и вторсырья). Фронтальный погрузчик собирает садовые отходы, выставленные на улицу, а затем загружает их в задний погрузчик. Эта система используется в нескольких городах, включая Сан-Хосе.

Rear loaders have an opening into a trough or hopper at the rear that a waste collector can throw waste bags or empty the contents of bins into. Often in many areas they have a lifting mechanism to automatically empty large carts without the operator having to lift the waste by hand. Another popular system for the rear loader is a rear load container specially built to fit a groove in the truck. The truck will have a chain or cable system for upending the container. The waste will then slide into the hopper of the truck. The modern rear loader usually compacts the waste using a hydraulically powered mechanism that employs a moving plate or shovel to scoop the waste out from the loading hopper and compress it against a moving wall. In most compactor designs, the plate has a pointed edge (hence giving it the industry standard name packer blade) which is designed to apply point pressure to the waste to break down bulky items in the hopper before being drawn into the main body of the truck. Compactor designs have been many and varied, however the two most popular in use today are the "sweep and slide" system (first pioneered on the Leach 2R Packmaster), where the packer blade pivots on a moving carriage which slides back and forth in large tracks fabricated into the body sides, and the "swing link" system (such as the Dempster Routechief) where the blade literally swings on a "pendulum" style mechanism consisting of links which control the arc of the blade's movement. The Geesink GPM series uses a pivoting packer blade which swings on an inverted U shaped frame which lowers the blade into the hopper, where it sweeps the waste out; the frame then retracts back into the body to perform the compaction action. The Heil Colectomatic is a hybrid between the two philosophies it used a combination of a lifting loading hopper and a pivoting sweeper blade to clear and compact waste in anticipation of the next load. So called "continuous" compactors were popular in the 1960s and 1970s. The German Shark design (later Rotopress) used a huge rotating drum fitted with spiral shaped paddles to draw waste in, and force it around an auger of decreasing pitch to compress it. SEMAT Rey of France pioneered the rotating rake system (also used in the British Shelvoke and Drewry Revopak) to simultaneously shred and compress the waste as it is loaded. Other systems used a continuously rotating Archimedes' screw to draw in waste and mutilate it inside the body. A mixture of safety concerns, and higher fuel consumption has seen a decline in the popularity of continuously compacting garbage trucks, with only the Rotopress design remaining in production due to its niche in being able to effectively deal with green waste for composting. A unique rear loading system involves a rear loader and a front loading tractor (usually a Caterpillar front loader with a Tink Claw) for yard waste collection (and in some cities, garbage and recycling). The front loader picks up yard waste set in the street, and then loaded into the back of a rear loader. This system is used in several cities, including San Jose.

Боковые погрузчики

Боковые погрузчики загружаются сбоку, вручную или с помощью роботизированной руки с захватом, управляемой джойстиком, которая автоматически поднимает и опрокидывает колесные мусорные баки в бункер грузовика.

Ручные боковые погрузчики

Ручные боковые погрузчики (MSL) имеют бункер в передней части кузова, аналогичный передним погрузчикам. В отличие от передних погрузчиков, сам бункер очень короткий, а иногда и ниже уровня кузова, чтобы оператор мог выгружать отходы непосредственно в бункер. Это также приводит к увеличению времени на уплотнение груза по сравнению с задними погрузчиками, хотя это может быть компенсировано временем, затрачиваемым на подвоз отходов к грузовику. На некоторых (но не на всех) моделях машин бункер доступен с обеих сторон, что позволяет двум работникам одновременно собирать отходы с обеих сторон улицы и повышает эффективность работы машины.

Автоматические боковые погрузчики

Грузовые автомобили, оснащенные подъемниками, называются автоматическими боковыми погрузчиками (ASL). Подобно фронтальному погрузчику, отходы уплотняются с помощью колеблющейся плиты-уплотнителя в передней части загрузочного бункера, которая проталкивает отходы через отверстие в основной корпус, тем самым уплотняя их к задней части грузовика. Для работы с автоматическим боковым погрузчиком требуется только один оператор, в то время как традиционному мусоровозу с задней загрузкой может потребоваться два или три человека, и он имеет дополнительное преимущество – снижение риска производственных травм, связанных с повторяющимися тяжелыми подъемами. Благодаря этим преимуществам, ASL стали более популярными, чем традиционный ручной сбор мусора. Как правило, автоматический боковой погрузчик использует стандартизированные колесные контейнеры, совместимые с автоматическим подъемником грузовика. Как и в случае с фронтальными погрузчиками, механизм уплотнения состоит из металлической толкающей плиты в загрузочном бункере, которая под гидравлическим давлением колеблется вперед и назад, проталкивая отходы через отверстие и тем самым уплотняя их к уже загруженному материалу. На некоторых ASL также имеется "складная" дробильная плита, расположенная над отверстием в бункере, которая опускается, чтобы измельчать крупногабаритные предметы в зоне досягаемости металлической толкающей плиты. Другая конструкция уплотнителя – "лопастной уплотнитель", который использует лопасть, вращающуюся из стороны в сторону, чтобы проталкивать отходы в кузов грузовика.

Ручные/автоматические боковые погрузчики

Ручные/автоматические боковые погрузчики (M/ASL) – это традиционные боковые погрузчики (MSL), оснащенные манипулятором для автоматического сбора и непрерывно работающими уплотнителями. Это обеспечивает функциональность, аналогичную автоматическому боковому погрузчику (ASL), при этом позволяя вручную загружать отходы в бункер в случаях, когда автоматизированный сбор невозможен, например, при сборе крупногабаритных предметов. Кроме того, M/ASL предлагают более экономичный способ модернизации для тех, кто хочет использовать существующие MSL для автоматизированного сбора, не приобретая новые и более дорогие ASL.

Полуавтоматические боковые погрузчики

Полуавтоматические боковые погрузчики – это MSL, оснащенные автоматическим механизмом для подъема и выгрузки вручную подстроенных контейнеров с отходами в бункер. Основное отличие полуавтоматических боковых погрузчиков от полностью автоматических (ASL) заключается в том, что, несмотря на необходимость только одного оператора, ему или ей требуется выходить из кабины, чтобы вручную подвозить и выравнивать контейнеры к погрузочному бункеру, расположенному сбоку грузовика, и выгружать их.

Грузовики с разделенным кузовом

Разделенные кузовы – это мусоровозы, оснащенные двумя отсеками для сбора отходов, расположенными слева и справа от машины. Это позволяет разделять материалы, которые не следует смешивать. Например, один отсек может использоваться для сбора бытового мусора, а другой – для вторсырья. Компании, занимающиеся управлением отходами, могут использовать мусоровозы с разделенными кузовами для одновременного сбора мусора и вторсырья за один рейс, избегая необходимости отправлять два отдельных автомобиля по одному и тому же маршруту. Другой вариант использования – сбор раздельно сортируемого вторсырья. В этом случае один отсек предназначен для смешанных перерабатываемых материалов, таких как стекло, пластик и металл, а другой – для бумажных изделий. Мусоровозы с разделенными кузовами могут быть с задней или боковой загрузкой. В мусоровозах с задней загрузкой оба отсека хорошо видны. В автоматических мусоровозах с боковой загрузкой специальный разделитель в верхней части кузова направляет отходы в левый или правый отсек, при этом процесс загрузки для обоих отсеков одинаков. Это может ввести людей в заблуждение, так как они могут не заметить автоматический разделитель и решить, что мусор и вторсырье смешиваются непосредственно во время сбора.

Пневматический сбор

В пневматических мусоровозах есть кран с трубкой и насадкой, которая вставляется в отверстие, обычно скрытое под люком в дорожном покрытии. Оттуда отходы всасываются из подземного накопителя. Система обычно позволяет водителю забирать мусор, даже если доступ затруднен автомобилями, снегом или другими препятствиями.

Грузовики с лопатой

Грузовики-грейферы обеспечивают сбор крупногабаритных отходов. Значительная часть предметов в потоке твердых бытовых отходов слишком велика или тяжела, чтобы их можно было безопасно поднимать вручную в традиционные мусоровозы. Эти предметы (мебель, крупная бытовая техника, ветки, бревна) называются крупногабаритными или "оверсайз". Предпочтительным методом сбора таких предметов является использование грузовика-грейфера. Грузовики-грейферы оснащены гидравлическими стрелами с шарнирами и ковшом-захватом, а также обычно имеют самосвальный кузов или прицеп.

Сбросы

Контейнеры типа "ролл-офф" характеризуются прямоугольной формой и оснащены колесами для удобства перемещения. Они предназначены для транспортировки специальными мультилифтными грузовиками. Они относительно эффективны для больших объемов отходов или особо тяжелых грузов строительного и демонтажного мусора.

Сверт корзины

Опрокидыватель контейнеров – это машина, которая механически поднимает и опрокидывает контейнеры для их опорожнения. Они часто являются компонентами более крупных машин, таких как мусоровозы, или могут быть автономными или мобильными устройствами. Опрокидыватели контейнеров обычно имеют стальную раму, ограждение и ложемент, с двигателем или рукояткой, приводящей в действие подъемный механизм, который может быть гидравлическим или цепным. Контейнеры помещаются в машину, затем поднимаются и опрокидываются над приемным контейнером, позволяя содержимому высыпаться под действием силы тяжести. Боковой опрокидыватель контейнеров был установлен на мусоровоз еще в 1929 году компанией Heil в Америке. В 1950-х годах Dempster Dumpmaster популяризировал вариант с фронтальной загрузкой, при котором контейнеры опрокидывались над кабиной грузовика. Оба типа встроенных опрокидывателей контейнеров сейчас широко используются на муниципальных мусоровозах. Автономные опрокидыватели контейнеров были разработаны позже, с выпуском машины под названием Simpro Ezi Dump в 1990 году. В последние годы использование опрокидывателей контейнеров и других подъемных приспособлений стимулировалось исследованиями, связывающими тяжелый ручной труд с заболеваниями опорно-двигательного аппарата; некоторые государственные организации, школы и компании теперь запрещают опорожнять контейнеры вручную. Проблемы охраны труда и техники безопасности также способствовали внедрению опрокидывателей контейнеров в обрабатывающей, пищевой и строительной отраслях.