公路施工機(jī)械的作用及其前景

1.公路施工機(jī)械與設(shè)備

1.1.路基施工機(jī)械基礎(chǔ)工程機(jī)械， 包括各種樁工機(jī)械， 地基處理機(jī)械。土石方工程機(jī)械， 包括挖掘機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、平地機(jī)、裝載機(jī)， 自卸車等。

1.2.壓實(shí)機(jī)械包括各類型壓路機(jī)， 羊足輾、夯土機(jī)、振動(dòng)平板夯等。

1.3.路面施工機(jī)械包括各種路面材料的拌制， 運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)修理等所用的各種專用設(shè)備。路面施工機(jī)械專業(yè)性很強(qiáng)， 制造難度較大， 我國(guó)過(guò)去重視不夠， 以致今日仍需大量從國(guó)外進(jìn)口。自己的研究、設(shè)計(jì)、制造的力量薄弱， 這與目前形勢(shì)極不適應(yīng)， 經(jīng)過(guò)初步調(diào)查， 我們認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展下列路面機(jī)械。

1.3.1.土壤穩(wěn)定拌和機(jī)。其主要用途是對(duì)路基土壤進(jìn)行加固處理， 在國(guó)外已大量使用， 生產(chǎn)廠家很多， 如美國(guó)Rexworks的HDS系列， 能對(duì)多種混合材料進(jìn)行穩(wěn)定拌和， 如：水泥與土， 石灰石與土， 瀝青與土以及鹽類氯化鈣等。國(guó)外生產(chǎn)的土壤穩(wěn)定拌和機(jī)， 采用了液壓傳動(dòng)和電子技術(shù)，使其能夠精確地控制工作速度和結(jié)合料灑布量， 提高了土壤的穩(wěn)定效果和穩(wěn)定質(zhì)量， 使穩(wěn)定深度增大（可達(dá)60m） ， 并實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)。穩(wěn)定機(jī)一般分場(chǎng)拌和路拌兩種， 場(chǎng)拌雖拌和均勻質(zhì)量好， 但所需配套機(jī)組較多， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 設(shè)備費(fèi)用高。所以一般公路建設(shè)多用路拌， 路拌又分一次行程的多轉(zhuǎn)子式， 和多次行程的單轉(zhuǎn)子式， 后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 機(jī)動(dòng)靈活， 使用維修都很方便， 因此應(yīng)用較廣。

1.3.2.水泥硅路面攤鋪機(jī)。由于瀝青價(jià)格上漲， 國(guó)際上近年來(lái)鹼路面有所回升， 有的國(guó)家達(dá)到全部路面的30%， 因之鹼路面攤鋪機(jī)的生產(chǎn)量隨之回升， 我國(guó)目前鹼路面很少， 遠(yuǎn)不及瀝青鹼路面（占95%）， 但是我國(guó)瀝青的生產(chǎn)量很少， 質(zhì)量不過(guò)關(guān)， 修筑高級(jí)路面還需進(jìn)口瀝青， 而我國(guó)水泥生產(chǎn)量很大， 還有不少地區(qū)興辦的中小型水泥廠， 因此發(fā)展鹼路面物質(zhì)條件要比較優(yōu)越。60年代中期國(guó)際上發(fā)展了一種滑模式鹼攤鋪機(jī)， 可以在一次行程中， 完成混合料的攤鋪、振實(shí)、成型、切縫、打毛等作業(yè)， 每日可鋪筑2—3km， 最高可達(dá)5km。它裝有自動(dòng)導(dǎo)向， 自動(dòng)調(diào)平的電子控制裝置， 采用液壓傳動(dòng)， 這種攤鋪機(jī)工效高， 成本低， 鋪筑質(zhì)量好， 值得推廣。

1.3.3.水泥硅路面修飾機(jī)。用來(lái)整平、搗壓和抹光攤鋪機(jī)所攤鋪的路面層。整平機(jī)常采用葉片軸和螺旋整平器， 搗壓主要是用振動(dòng)板或搗實(shí)板， 對(duì)于干硬性混合料應(yīng)用高頻率的振動(dòng)板來(lái)?yè)v實(shí)。抹光是用光面帶或光面梁和光面板來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 光面帶在水平面內(nèi)擺動(dòng)， 而光面板作小振幅高頻率的垂直振動(dòng)， 由此而使路面層光滑。

2.公路施工機(jī)械的幾種技術(shù)與發(fā)展

2.1.電液控制技術(shù)

為了節(jié)能，20 世紀(jì)80 年代筑路機(jī)械上大規(guī)模采用機(jī)電液控制技術(shù)。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展， 集成電路的集成度和性能提高， 價(jià)格下降， 特別是單片微處理器的出現(xiàn)， 大大推動(dòng)了筑路機(jī)械的機(jī)電液一體化進(jìn)程。使電液控制在筑路機(jī)械的發(fā)展中起到不可替代的作用。電液控制技術(shù)主要有一下幾方面：

2.1.1.位置識(shí)別及誘導(dǎo)： 機(jī)械自身具有自動(dòng)辨認(rèn)所處位置以及機(jī)械能確認(rèn)其在作業(yè)中已偏離既定路線，并且具有自動(dòng)復(fù)位的控制機(jī)能。

2.1.2.工作過(guò)程的監(jiān)控以及隨機(jī)自動(dòng)保護(hù)： 利用專家系統(tǒng)建立的推理和學(xué)習(xí)機(jī)能，可實(shí)現(xiàn)某種人工智能。

2.1.3.遙控和無(wú)人化技術(shù)： 近年已出現(xiàn)了無(wú)線遙控挖掘機(jī)和全自動(dòng)液壓挖掘機(jī)， 其中大量采用微機(jī)集成控制技術(shù)， 即在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存有用于工作時(shí)的程序工作時(shí)， 電液系統(tǒng)獲取信號(hào)將液壓油引向相應(yīng)液壓缸，自動(dòng)完成各種功能操作。

目前，國(guó)外在筑路施工機(jī)械電液控制方面進(jìn)行了大量的研究和開(kāi)發(fā)工作，今后此領(lǐng)域的發(fā)展方向?qū)⒂幸韵聨追N趨勢(shì)：

（1） 開(kāi)發(fā)具有最佳行走操作自動(dòng)控制系統(tǒng)， 以提高機(jī)械的作業(yè)能力、作業(yè)效率以及機(jī)械操作的簡(jiǎn)便化、機(jī)動(dòng)化、安全化等；

（2）進(jìn)行多臺(tái)機(jī)械組合無(wú)人化施工的研究?，F(xiàn)亟需解決的問(wèn)題是： 密封裝置性能的提高， 今后研究工作的重點(diǎn)是提高密封和軸承的性能。另外，環(huán)保性是工程機(jī)械面臨的新挑戰(zhàn)。

2.2.潤(rùn)滑保養(yǎng)技術(shù)

由于筑路機(jī)械的零部件在干摩擦的情況下會(huì)發(fā)生“ 咬死” 或燒損， 所以必須對(duì)筑路機(jī)械的某些部位進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)。潤(rùn)滑與否及潤(rùn)滑效果的優(yōu)劣對(duì)筑路機(jī)械的使用壽命影響很大。目前在潤(rùn)滑保養(yǎng)技術(shù)上面主要有以下幾方面：

2.2.1.選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑材料： 所采用的品種應(yīng)是根據(jù)原設(shè)計(jì)所規(guī)定的配合件的間隙、承載、工作溫度及結(jié)構(gòu)形式所確定的品種， 最好是原廠標(biāo)定的品種。潤(rùn)滑材料的流動(dòng)性必須符合實(shí)際需要?？紤]溫度的變化對(duì)潤(rùn)滑材料性能的影響。

2.2.2控制潤(rùn)滑材料的加注量。對(duì)于潤(rùn)滑油，可用油尺或檢查螺塞來(lái)控制加注量。使用油尺時(shí)，注油量不能超過(guò)油尺標(biāo)志的上限， 也不能低于標(biāo)志下限。

2.2.3.保證注油或換油的適當(dāng)間隔期。潤(rùn)滑材料由于摩擦熱、雜質(zhì)和水分等的作用會(huì)逐漸消耗或變質(zhì)， 對(duì)已消耗的機(jī)械要及時(shí)加注潤(rùn)滑材料， 加注的間隔期要視該部件的運(yùn)動(dòng)速度、受力程度、油料性質(zhì)及其它工作條件而定。

2.3.藍(lán)牙在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)前筑路機(jī)械的發(fā)展方向是開(kāi)發(fā)各種智能化的筑路機(jī)械， 這就對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)在信息采集、復(fù)雜信號(hào)處理、控制等方面有較高的要求。利用藍(lán)牙芯片可對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)電纜可靠傳輸， 并能利用非機(jī)載設(shè)備， 對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜有效的處理， 控制施工全過(guò)程。

這種藍(lán)牙技術(shù)， 可以支持物體與物體之間的通信， 低成本的近距離無(wú)線連接， 避免了有電纜傳輸遇到的各種問(wèn)題， 同時(shí)還能利用非機(jī)載設(shè)備， 對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜、有效的分析和處理， 從而有效地進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和控制，達(dá)到筑路機(jī)械智能化的要求。藍(lán)牙技術(shù)解決上述問(wèn)題還有許多細(xì)節(jié)存在問(wèn)題， 為防止信息的誤傳和被截取， 每個(gè)設(shè)備都要有相異的頻度； 藍(lán)牙具有一對(duì)多點(diǎn)的交換數(shù)據(jù)能力， 故它需要安全系統(tǒng)來(lái)防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。但是短期內(nèi)藍(lán)牙面臨的最大挑戰(zhàn)是自身的價(jià)格。只有這種技術(shù)足夠廉價(jià)，才可以使所有周邊電子設(shè)備都可以無(wú)線相連。人們盼望不久藍(lán)牙價(jià)格能足夠低， 軟件能足夠完善， 以便嵌入到便攜式計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備中去。

3.未來(lái)的展望

按照國(guó)家公路基本建設(shè)規(guī)劃，到2020年、我國(guó)將基本建成“五縱七橫”（約3.5萬(wàn)km）的國(guó)道主干線。每年將以2.2萬(wàn)km的速度新建公路，若按這一平均增長(zhǎng)速率，到2020年，我國(guó)公路里程可以達(dá)到l80萬(wàn)km，而與我國(guó)土地面積相近的美國(guó)。公路總里程已達(dá)到630萬(wàn)km，高速公路達(dá)到80000km.由此我們可以推斷，未來(lái)十年我國(guó)公路建設(shè)的任務(wù)仍將十分繁重。除此之外，還將面臨已建成公路網(wǎng)的貫修和擴(kuò)建的艱巨任務(wù)。

當(dāng)今，由于電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)空竹技術(shù)、人工智能（AI）技術(shù)等一些現(xiàn)代新技術(shù)的快速發(fā)展和這些技術(shù)在筑路機(jī)械領(lǐng)城的廣泛應(yīng)用。未來(lái)將是筑路機(jī)械自動(dòng)化、智能化的時(shí)代。筑路機(jī)械不僅可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)的自動(dòng)化，無(wú)人化操作，面且還將實(shí)現(xiàn)機(jī)群聯(lián)合施工作業(yè)的自動(dòng)化、無(wú)人化。因此，不斷發(fā)展的高新技術(shù)也必將為筑路機(jī)械的發(fā)展注入活力。