論橋梁機械設備的性能與施工效率提升方法

歐陽強,岳明雷

（湖南路橋建設集團有限責任公司,湖南 長沙 410000）

0 引言

在公路橋梁工程的施工過程中，橋梁機械的規(guī)格、種類、型號多種多樣，技術、性能與作業(yè)范圍各有不同。為了保證路橋梁工程能按時按質(zhì)完成任務，對橋梁機械施工中常見問題加以分析，應用先進的設備管理系統(tǒng)對橋梁機械進行協(xié)同組合，提高橋梁施工機械的綜合性能和施工效率是當前橋梁建設單位需要認真研究的課題。建設單位需加強橋梁機械設備的維修管理，建立科學合理的工程機械設備綜合管理模型，以便高效管理設備，更好地發(fā)揮其性能[1-2]。

1 橋梁機械施工設備常見問題

1.1 常見問題

為加快施工進度，大多數(shù)路橋施工單位經(jīng)常讓施工機械設備超載超時運行。這種機械施工機械設備性能的過度消耗加快了設備的折舊，增加設備的停機和維修時間，機械設備的施工效率不升反降。表1 列出了最常見的橋梁工程機械設備使用問題及原因。

表1 橋梁工程項目施工設備主要問題及成因

1.2 原因分析

根據(jù)表1 可以看出，所有常見問題中，出現(xiàn)概率最高的是橋梁工程機械設備長期超負荷工作、人為操作不當這兩個問題，出現(xiàn)概率均為30%左右。此外，設備操作人員違章操作引起的設備問題也占到20%的發(fā)生概率。

1.3 解決方法

（1）加強橋梁機械裝備體系建設。對所有橋梁機械設備實行定人、定機、定崗管理，落實各級橋梁機械設備管理職責；對橋梁機械設備進行定期維護保養(yǎng)，確保橋梁機械設備處于良好的工作狀態(tài)，杜絕隱患[2]。根據(jù)橋梁機械設備的運行情況制定檢驗標準、檢驗內(nèi)容和檢驗周期。明確橋梁機械設備報廢流程，對能耗高、損壞嚴重、技術落后的設備按規(guī)定報廢。

（2）加強橋梁機械設備的維修管理。進行預防性維護，制定維護計劃，每年度、季度或月度按計劃對橋梁機械設備進行維護。對于非重要橋梁機械設備的維護，可在橋梁機械設備運行異常后進行維修，降低維修成本。并通過檢測設備監(jiān)測橋梁機械設備的工作狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)和排除橋梁機械設備存在的問題[3]；改進橋梁機械設備的維修方式，引進先進的維修技術和方法，提高維修質(zhì)量；通過改造橋梁機械設備的結(jié)構(gòu)來提高橋梁機械設備的性能，并及時評估改造效果。

（3）加強橋梁機械設備和人員的管理。制定橋梁機械設備操作人員培訓教育計劃，定期組織操作人員參加理論和實踐學習，使操作人員掌握橋梁機械設備的性能、原理、結(jié)構(gòu)、使用要求、維修要點和故障排除技巧。

（4）應用先進的設備管理系統(tǒng)，如協(xié)同操作機制（Cooperative Operation Mechanism，COM）的施工系統(tǒng)模型，通過設備管理系統(tǒng)對各類工程機械設備進行管理和調(diào)配，提高施工機械設備的協(xié)作與效率[4]。

2 基于COM 的施工系統(tǒng)模型

2.1 功能需求分析

現(xiàn)階段，我國大部分路橋建設單位對工程機械設備的采購和使用缺乏完善的規(guī)范制度，在建設橋梁時，不同的機械設備無法有效協(xié)同工作，導致工程施工效率低下。因此，施工機械設備之間的高效協(xié)同是機械設備管理系統(tǒng)的基本功能需求。

2.1.1 機械施工設備型號匹配的最優(yōu)性

建造橋梁懸臂施工中，吊裝鋼構(gòu)件和預制混凝土件時應結(jié)合所用材料的種類和重量選擇匹配的起重機設備，并以標準化、高效化的協(xié)同作業(yè)方式進行施工。

2.1.2 機械施工設備啟動次序的合理性

旋轉(zhuǎn)設備、圍護設備和吊裝設備被廣泛應用于橋梁施工，這些工程機械設備的功能特點、性能參數(shù)不同，因此，施工時需要協(xié)調(diào)好各設備之間的施工順序、施工計劃，合理規(guī)劃設備使用時間，從而保證橋梁工程建設的高效開展。

2.1.3 機械施工設備調(diào)度管理的協(xié)調(diào)性

要嚴格按照現(xiàn)行橋梁工程施工機械設備調(diào)度管理規(guī)范，確定橋梁工程施工機械設備的出入場及啟停時間[5]。

2.2 系統(tǒng)模型搭建

基于協(xié)同操作機制（Cooperative Operation Mechanism，COM）建立的橋梁工程機械設備管理系統(tǒng)可以將橋梁工程機械設備的型號、性能參數(shù)、啟停時間、啟停順序、施工調(diào)配[6]、維護計劃等信息高效整合。橋梁工程建設單位可以使用該系統(tǒng)對施工中使用的機械設備進行了高效分類管理[7]，系統(tǒng)可以直觀呈現(xiàn)各工程機械設備的運行狀態(tài)，建設單位通過顯示在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)對工程機械設備的狀態(tài)實施監(jiān)測，從而提高橋梁建設的整體效率[8]，基于COM 構(gòu)建的橋梁施工機械設備管理系統(tǒng)基本架構(gòu)見圖1。

圖1 COM 機械施工設備系統(tǒng)模型架構(gòu)示意圖

基于協(xié)同操作機制COM 建立的橋梁工程機械設備管理系統(tǒng)模型[9]，包含機械設備的型號參數(shù)統(tǒng)計、設備維護保養(yǎng)計劃、設備工作計劃等功能。設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)可以實時發(fā)送到控制中心，由上位計算機處理程序進行處理后，顯示在主控室的監(jiān)控大屏幕上[10]。

2.3 系統(tǒng)整體性能分析

基于對COM 施工機械設備系統(tǒng)的整體性能分析可以更好地了解施工機械設備在橋梁實際施工中的使用情況，識別施工機械設備存在的安全隱患，并對機械設備狀態(tài)進行綜合評價。及時發(fā)現(xiàn)問題，確保橋梁建設工作的順利開展，同時提高設備綜合性能和使用壽命。搭建COM 模型前后的橋梁機械施工設備運行工況如圖2 所示。

圖2 搭建COM 模型前后的橋梁機械施工設備運行工況

從圖2 可以看出，橋梁工程施工機械設備管理系統(tǒng)投入使用后，橋梁工程施工機械設備的故障次數(shù)會顯著減少，設備的運行狀況會被隨機捕捉。在未使用設備管理系統(tǒng)COM 模型前，設備故障概率很高。設備管理系統(tǒng)COM 模型投入使用后，基線的兩側(cè)是設備正常工作的點陣?？梢?，基于COM 的橋梁工程施工機械設備管理系統(tǒng)模型對提高設備的整體性能起到了積極作用[11-12]。

3 工程實例驗證

3.1 工程概況

該次研究對象是某路橋施工單位實例，對該單位的現(xiàn)有橋梁工程項目施工機械設備的施工效率進行試驗研究，以驗證基于COM 的設備管理系統(tǒng)模型的可行性，表2 為該路橋施工單位現(xiàn)有的主要橋梁工程施工機械設備。

表2 某路橋企業(yè)部分橋梁施工機械設備庫存情況表

3.2 施工效率分析

該次試驗以起重設備為試驗對象，基于橋梁工程建設中起重機設備的一般使用情況，比較COM 模型使用前后的起重機完成工作量，分析起重機完成的工作量（t）與作業(yè)所耗時長（h）之間的關系[13]，如圖3 所示。

圖3 起重機完成工作量與作業(yè)所耗時長的關系對比圖

如圖3 所示，在橋梁工程建設中，使用COM 模型前，起重機設備需花費更長時間才能完成同樣工作量，主要原因是起重機設備折舊和老化過快造成的[14]。使用COM模型后起重機設備完成同樣工作量花費的時間更短，設備的施工效率更高，驗證了COM 模型的實際應用價值，說明該次提出的橋梁工程施工機械設備管理模型是可靠的[15]。

4 結(jié)論

為更好地保障橋梁建設工程的質(zhì)量，提高施工效率，建設單位應該盡量規(guī)避施工風險，保證施工機械設備性能良好，加強橋梁機械裝備體系建設，對設備進行預防性維護，加強機械設備操作人員培訓與教育，并建立科學合理的工程機械設備綜合管理模型，以便高效管理設備，更好地發(fā)揮其性能；以某路橋建設單位的起重機設備為研究對象，分析在應用設備管理系統(tǒng)模型前后起重機設備利用率與時間的關系，試驗結(jié)果顯示，該文提出的基于COM 的設備管理系統(tǒng)模型，可以有效提升橋梁施工設備的性能和施工效率。