维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第１期 （总第１５５期） 黑龙江交通科技 ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡｏＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．１，２００７ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１５５） 现代压实机械新技术的应用与发展 高凤海，黄屹 （黑龙江省收费公路管理局） 摘要：道路压实机械在筑路工程中不可缺少，本文主要阐述此类机械的新技术的应用及发展趋势。 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００７）Ｏ１—００８８—０１ 关键词：压实；机械；发展 中图分类号：Ｕ４１８．３ ２ 压实机械是依靠自重和振动对地面通过滚轮或轮胎碾 压，以提高土石方工程各种材料密实程度的工程机械。压实 机械在筑养路工程中不可缺少，也不能替代。随着国民经济 的发展，道路的修筑工程规模越来越大，其技术标准和等级 也越来越高，压实机械也随之得到较快的发展。至２０世纪 ７０年代末期，压实机械已走过了从蒸汽机到内燃机、从机械 传动到液压传动、从静碾压到振动碾压、从单振幅单频振动 到多频多幅振动的发展过程。我国道路压实机械起步于建 国初期，第一台国产压路机于１９５２年由洛阳建筑机械厂制 造，为６ ｔ两轮静碾压压路机。从此，我国的压实机械开始走 上较快的发展轨道。至２０世纪８０年代中期，我国已成功地 形成了自己的压实机械系列。包括ＣＡ２５型轮胎驱动振动 压路机和ＣＣ２１型串联振动压路机等一批具有国际９０年代 初期技术水平的压实机械已成批投入建设工程中。特别是 ＣＡ２５型振动压路机，目前已占我国筑路工程中振动压路机 总保有量的２０％左右，说明我国压实机械已初步走向了现 代化。 压实机械发展的现代化标志是从静碾压到振动压实的 技术进步，而振动压实已初步形成了轮胎驱动铰接式振动压 路机和串联式振动压路机两个主要系列。 １现代压路机的标志 １．１液压传动 液压传动易于实现无级调速和调频，传动冲击小和闭锁 制动，功率损失小，易于功率分流，方便整机布置，操作控制 方便，易于实现自动化。液压传动在压路机上的应用不仅可 以提高生产率和优化压实质量，而且为自动化和机器人化创 造了条件。 １．２全轮驱动 液压传动为全轮驱动提供了方便，全轮驱动提高了压路 机在松软土壤里和坡道上的通过能力，并且能提高压实层表 面的平整度，避免产生裂纹。 １．３铰接转向 铰接转向压路机使通过前后两车架折腰实现的，当铰接 销布置在轴距中间时，能在弯道压实时使前后轮迹重合。铰 接转向压路机的机动性好，能减少转向时，压实轮搓起材料 的现象。近几年又派生出了双铰接蟹行压路机，能避免贴边 压实时压实轮碰撞路缘石。 １．４ 自动控制 压路机自动控制目前刚刚起步，还仅限于起振、洒水与 行走的程序控制、故障自动报警及压实度的随机检测。振动 参数的自动调控已经有了突破性进展，但要普及应用还有待 时日。无人驾驶或地面遥控的压路机只是在研究阶段，其技 术经济性还未能被接受，自动控制技术还不太完善。 ・８８・ ２压实机械的瓤技术及方法 现代压实技术与压实机械的发展愈来愈多地依靠压实 理论的突破，并成为创造全新压实过程的理论支撑，新的压 实理论更加显示出综合性特点，即从工作介质的材料特性、 力学基础、施工方法及机器的结构运动学、动力学的综合角 度来研究压实作业过程，压实技术的发展带有多种施工办法 综合的特点，即通过静压、揉搓、振动、捣实和冲击等多种方 法联合作用来强化压实的过程。在压实机械的研究中，试验 与计算机仿真技术的结合成为一种全新的研究手段，计算机 的应用式压实机械的研究从构思、设计、制造、试验使用、维 修到管理的全过程成为高度自由化和现代化的工作过程。 ２．１碾压作业ＣＡＤ软件 瑞典Ｇｅｅｏｄ）ｒｎａｍｉｋ技术咨询公司开发了振动压实过程 计算机仿真软件。该软件的特点是建立了土壤非线性动力 学模型，允许以土壤最基本的物理学特性作为计算机的输人 参数，在不同的土壤条件和不同的机械参数下模拟滚轮与土 壤互相作用的动力学特性，可用于对现有振动压路机的压实 性能进行评价和新设计的机型进行性能预测。模拟的另一 个功能是可以根据给定的土壤条件对压实作业选用不同的 机型和不同的施工工艺，并对方案进行比较和优化。 ２．２碾压作业连续控制技术 Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｋ公司的压实设备控制与监测系统经过改装 能适用制（ＣＣＣ）的文件系统（ＣＤＳ），一级处理ＣＣＣ数据用 的Ｐｃ软件程序。这些程序不包括Ｃｄｓｖｉｅｗ（中央数据服务 软件窗口），用于分析某一项目的ＣＣＣ在案信息，并将其显 示在屏幕上以供观察。ＣＤＳ数据可通过一些有关处理，制成 各种图表和以特定的表格呈现出来。 ２．３压实工程辅助管理 宝马公司向用户推出一种名为ＣＡＲＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅ－ ｄＲｏＵｅｒＳｅｌｅｃｔｉｏｎｉｎＥａｒｔｈｗｏｒｋｓ）的土方压实机械辅助使用软件。 作为使用压实设备的辅助工具，它可以帮助用户根据工程的 工作量、现场条件、材料特性、葡式压实曲线以及所要求的压 实度来选择３种压实机械配置方案。每一方案均可提供对 各使用压实参数的选用建议，包括压实轮类型（光轮、凸块 或光轮与凸块组合）、振幅和频率、最小与最大铺层厚度和 铺层数、每层压实带的安排、碾压速度和遍数以及压实生产 率和压实时间的确定。 ２．４振动自动变幅控制系统 宝马公司首创的职能压路机自控系统，有ＶＡＲＩＯＭＡＴＩＣ 和ＶＡＲＩＯＣＯＮＴＲＯＬ两种结构，前者用于控制两根水平面安 装的反向旋转双轴激震机构，后者用于控制一根轴上装有两 组旋转的偏心块。在振动过程中，地面对钢滚轮的反作用力 （下转第９０页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１５５期 黑龙江交通科技 第１期 ４．２机动车带动的高速公路ｗ波形板清刷机应用 小型机具发展、应用要充分结合公路养护项目的特点 现阶段黑龙江省高等级公路沿线设施清洗大部分以人工 以及实际养护维修施工的操作环节和质量目标，保证设备 配以水车进行洗刷，其工作效率低和质量难以保证，尤其是此 的实际利用效率。 种工作方式与高等级公路养护机械化发展形式要求极不相符。 （２）高效性 我单位自行研发的机动车带动的高速公路ｗ波形板清 小型机具发展、应用要能适应不同的工作条件和环境， 刷机，在设施清洗时，牵引车前端滚刷两侧高压清洗喷枪其 操作灵活，维修方便，能够适应多种作业需求，要科学选配 中一侧喷射清洗剂和清水的混合液，然后紧跟旋转式清洗 养护设备的功能装置，追求一机多能。 滚刷进行洗刷，最后由另一侧高压清洗喷枪喷射清水冲洗。 （３）经济性 进行绿化抚育时，利用高压水枪、高压水管、潜水泵、高压 小型机具发展、应用主要是为了提高公路养护效率、质 泵、压力泵等设备，根据抚育绿化品种和抚育时节选调“水 量，降低养护成本并保证道路的完好、畅通。但是小型养护 柱状”至“扩散水雾状”进行喷洒浇灌。 机具价格成本也是一个重要的发展因素，在发展、应用日常 ５发展前景 维修养护小型设备，应优先选用多功能、易操作、易维护的 我国的公路建设正处在飞速发展时期，随着路面等级 养护小型设备，慎重选配进口设备及零部件，不但价格昂 的不断提高，养护质量和工艺、效率要求也在提高，所以公 贵，一旦出现故障，维修不方便，配件价格高，造成养护成本 路养护机械化是必然趋势。路面多功能综合养护车、１—４ ｔ 无形增加。 双钢轮压路机、静压１０ ｔ以上双钢轮双振动压路机、静压 ６结语 １５ ｔ以上单钢轮振动压路机、２５—５０ ｔ起重机、平地机、装载 总之，随着交通量的增加，道路等级的提高，对公路养 机、挖掘机、路面铣刨机、轮式摊铺机和６０～８０ ｔ的沥青拌 护质量和技术经济效果的要求也越来越高，只有技术含量 和站等机械设备已成为各养护单位必备设备。但路基、路 更高、实用性能更强、功能更全的养护设备和小型机具才能 面、桥涵、设施、绿化、除雪、清扫等养护项目中的一些维修 满足未来的养护市场。提高养护机械化装备水平，合理选 养护施工仍以人工为主缺少小型机具的投入使用，劳动效 配和科学使用养护机械（机具），将直接关系到公路养护的 率低、养护成本高，与时代发展不相适应。广大养护管理部 质量、成本和效益。在合理配置养护机械设备时（机具）， 门、养护施工生产单位迫切需要大量的用于养护施工生产 要充分考虑适用性、经济性、高效性，使公路养护真正做到 的性能优良、切合养护生产实际需求的小型养护机具。 低成本、高质量。并且，在以后养护市场上，我们一定要有 由此可见公路养护小型机具发展、应用领域十分广阔， 远见，走在市场的前沿，加强新技术、新工艺、新材料、新设 有其自身的特性、使用者的迫切性和较大的研发空间，其特 备的研发、应用，尤其是公路养护小型机具发展、应用，为公 点主要为以下几方面。 路养护事业做出应有贡献。 （１）适用性 收稿日期：２００６—１１—２２ （上接第８８页） ３压实机械的发展趋势 经传感器测量后传输给数据存储和处理系统，经运算后传给 ３．１结构模块化 执行机构改变两组偏心块的相位角，从而达到自动调幅的目 有些公司开发生产了各种不同功能的模块结构和标准 的。该系统从最大振幅到最小振幅的反应时间小于１ Ｓ，对 附件，通过更换模块或增加附件来改变机器的性能和用途， 于频繁变化的材料组成的铺层，可以对压实功能进行适应性 也改变了压路机的机型。 调节。这种装置的研制费用昂贵，但得到了德国承包商的广 ３．２一机多用化 泛认可。 改进振动机构和操作控制，使压路机分别具有垂直振 ２．５自动滑转控制系统 动、水平振动（振荡）、变幅振动和静碾压实功能，根据需要 这种称作ＡＳＣ（ＡｎｉｔＳｌｉｐＣｏｎｔｒｏ１）的自动滑转控制系统， 可随时变通，发挥各自振动方式的优点。还可以增加附属装 是为满足建筑堤坝和大型填方工程而设计开发的，其爬坡能 置（如推土铲、松土耙、刮平器、凿岩机等），增加了压路机的 力超过５０％。该系统主要是检测振动轮和胶轮之间的滑 作业功能。 转，借助于调整液压驱动系统的流量，提供最佳牵引条件，避 ３．３机电一体化 免机器停顿或下陷。安装有自动滑转控制系统的压路机仅 微电子技术、计算机技术和传感技术的发展，推动了压 在振动轮和驱动轮胎都面临快速滑转时或液压系统超载时 实机械的机电一体化。各种电子元器件、电液伺服机械及密 才停止作业。宝马公司称其备有此装置的ＢＷ２１３、ＢＷ２２５ 实度检测装置的应用，提高了压实质量和施工效率。 高爬坡性能机型可在６８％的坡道上安全行驶。 ３．４智能化 ２．６工业设计技术的应用 未来的压路机将逐步智能化和机器人化，在压实机械智 宝马公司的第三代压实机械采用了工业设计，用圆弧的 能化方面一个可以预测的目标是，在压实过程和机械工作状 现代驾驶室和大斜坡的发动机罩作外观造型。新驾驶室的 态实时监测的基础上，压实机械将从局部自动化过程过渡到 活动空间增加了３０％，转向盘的高度与倾斜角可调，选用舒 全面自动化，把自适应和自学习的技术应用在压实技术控制 适的高靠背座椅，给驾驶员带来了良好的操作环境。圆弧形 中，并在此基础上实现压实的最优控制，机器可以按照图纸 挡风玻璃和驾驶室有４个外支撑可隔离噪声与振动，室内的 的实际情况调整自身参数，使压实作业始终在最优条件下进 噪声低于７０ ｄ８（Ａ）。液压转向器也移到驾驶室外，以减少 行，同时机器本身就可能对工程过程进行监测，技术状态诊 发热和噪声。仪器仪表设计更合理，易于观察，发动机罩倾 断及故障分析。 斜，给驾驶员提供了良好的视野。 收稿日期：２００６—１２一Ｏ９ ・９０・