公路压实机械新技术与新理论研究

王琰耀

【摘要】近些年来，随着科学技术的不断发展，很多新技术、新压实机械也不断应用于公路的压实施工。本文就公路压实机械的新技术和新理论进行了详细讨论。

【关键词】公路；压实机械；新技术；新理论

1.前言

在公路修筑中，压实机械是很重要的设备，无论路基、地基层、基层和面层都需要很好的压实，以达到一定的密实度，提高道路的承载能力，并防止沉陷、水分渗透等。随着交通运输量的迅速增大，公路建设的进一步发展，施工部门对压实机械提出了越来越高的要求。而近些年来计算机技术的广泛使用使得压实机械的设计、制造、使用、维修等过程实现智能化以及高度自动化成为可能。

2.压实机械的新技术

2.1压实控制技术

近些年来，公路工程的土方工程量不断增大，采用传统的压实施工控制难以满足相关规范关于公路压实度的要求。科学技术在公路压实施工中的广泛使用带动了压实过程的自动监测、自动控制和自动调节技术的迅速发展。有人提出制造一种机器，这种机器通过振动部件与基础相互作用的动力特性比较科学的反映公路施工压实进度，不失为一种合理的压实控制技术。很多公路施工单位根据这种公路施工压实实时监测的基础，不断追求公路压实信息的实时化处理。在国外的某些公路项目施工中已经有公路压实信息的实时化处理系统控制路基和路面底基层的压实的先例。这种系统的硬件设施有振动压路机、压实度仪、压实记录系统和个人计算机软件等。其工作的原理为：压实度仪将测量竖向振动的结果转变为电信号传给处理器；处理器将根据信号计算出的压实仪值、频率等显示在各种仪表上；压实施工人员根据仪表度数检测压实的进度；在整个压实过程完成以后，可以在现场将连续压实控制系统记录的报告打印出来[1]。

2.2压实机械智能化

随着微电子技术和自动控制技术的发展，液压与电子控制有机结合使得压实机械的设计、制造、使用、维修到过程不断实现智能化，显著提高了压实机械的压实性能。计算机技术的广泛使用将自适应和自学习技术引进压实控制中，使得压实机械可以按照土质的变化情况不断调整自身各种工作参数，如振动频率、振幅碾压速度和遍数等，以使压实机械自动适应外部工作状态的变化。利用速度、压力、流量等传感器，采集压路机械工作状态参数引入自我诊断系统，实现故障自动报警、振动频率和振幅的快速调节及压实度的随机检测，使压实作业始终在最优条件下进行。

压实机械实现智能化，使得压实系统能根据公路的实际状况自动选择与被压材料的密实度状况相匹配的振幅，其优势也是很明显的，不仅能有效提高压实度的均匀程度，避免由于压实机械的工作参数与被压实材料密实度不相配导致的压实不足或过压实现象，而且能够消除振动轮的跳振，避免粗骨破碎[2]。

Bomag公司研制成功的一种智能压实系统能够使振动轮在垂直或水平的两个极限或在其间的任何状态下工作。压实系统能够根据被压实材料的密实度选择与之相配的最优工作参数，如对于压实机械压实的材料具有低密实度的情况，系统自动调整振动轮的工作方式而在垂直方向输出最大激振力；而对于压实的材料具有高密实度的情况，则系统调整振幅的输出为水平方向，从而满足公路的压实度要求并实现均匀压实目的。压实系统的自动调幅过程是通过其中的传感器传回振动过程中的信号经运算处理后传给传动机构实现的，通过处理后的信号改变两组偏心块的相位角以进行调幅过程，实现压实机械的适应性调节。

此外，无人驾驶或地面遥控压路机也迈出可喜的一步，取得很大进展。如长沙矿山研究院研制成功的YZJ19A的基础上又开发了地面遥控的振动压路机。但是由于我国振动压路机起步晚，整体水平与国外先进水平相比仍有较大差距，尤其是重型和超重型振动压路机生产数量和品种仍然较少，产品的可靠性和外观质量等综合技术经济指标和自动控制技术方面仍低于国外先进水平。

2.3计算机仿真压实过程

20世纪50年代的仿真机大部分是以电子模拟计算机为主机实现的，在部分特殊应用领域内也有以液压机、气压机或阻抗网络作为主要模拟设备的[3]。“由于电子模拟计算机的精度较差等缺点，从70年代初开始 ，数字模拟混合仿真机得到发展。到了70年代末期，以数字机为主机的各种各样专用和通用仿真机得到普及和推广。”由于高性能工作站、巨型机、小巨机、软件技术和人工智能技术取得引人瞩目的进展，在80年代内人们对智能化的仿真机寄予希望，也在综合集成数字仿真和模拟仿真的优势的基础上 ，设计出在更高层次上的数字模拟混合仿真机，在一些特定的仿真领域内，这种智能仿真机和高层次的数字模拟仿真机都取得令人鼓舞的结果[4]。

由瑞典Geodynamik技术咨询公司开发的振动压实过程计算机仿真软件提供的仿真模型允许将土壤最基本的物理学特性作为计算机的输入参数，通过这种计算机仿真程序可以在不同的土壤条件和不同的机械参数下模拟滚轮与土壤相互作用的动力学特性，并且还能够根据给定的土壤条件选择不同的压实机械机型和压实施工工艺，根据实际的公路状况选择合适的施工工艺。

2.4碾压作业连续控制技术

瑞典Geodynamik公司的压实设备控制与检测系统经过改装可安装于其它厂家的压路机上。这种控制与检测系统的硬件设施包括用于振动压路机和振荡压路机上的示波器，此外还有用于连续压实控制、文件系统和处理连续压实控制数据用的PC软件程序。其中的中央数据服务软件窗口可用于分析某一项目的连续压实控制在案信息，通过系统对其处理可将数据信息制成各种图表，这些表格还可以在系统的屏幕显示。

2.3压实工程辅助管理

Bomag公司研制成功的一种作为压实工程辅助管理的土方压实机械辅助软件，名为CARE，用户在这种辅助工具的作用下能够根据公路工程的实际状况（如工作量、现场条件、材料特性、压实度等）选择最为合适的三种压实机械配置方案，而这种辅助工具又对每一方案的使用参数（包括压轮类型、碾压速度和遍数、每层压实带的设置、最小与最大铺层厚度和铺层数、压实生产率和压实时间以及压实机械的振幅和频率等）都给出了合理的选用建议，以实现公路工程的最优化压实施工。

2.5防滑转控制系统

为了满足某些公路施工中的大型填方工程开发的防滑转控制系统可以简称为ASC（Anti-Slip control）。这种控制系统借助于调整液压驱动系统的流量给压实机械提供最佳牵引条件，极大地提高压实机械的爬坡能力，同时换能避免机器停顿或下陷。这种控制系统的开发与应用为进行大型工程的公路施工创造了有利条件。

2.6工业设计技术的应用

基于工业设计技术的第三代压实机械改变了压实机械驾驶室和大斜坡的发动机罩的外观，改用圆弧形的外观造型，极大的增加了压实机械驾驶室的活动空间（在30%以上），同时还能根据驾驶员的操作习惯选用舒适的高靠背座椅以及调节方向盘的高度与倾角[5]，使得操作员的操作更为便捷。这种设计也增强了压实机械的隔离噪声与振动能力，整体的压实机械设计更为科学合理。

3.结语

总之，近些年来我国的交通事业发展极为迅速，交通量的不断增大对公路工程的质量提出了更高的要求。作为公路工程项目中的一种重要施工工艺，压实施工对于提高公路的质量具有极为重要的意义。随着现代科学技术革命，计算机技术广泛应用于公路工程项目中的压实施工，在压实过程和机器工作状态实时监测的基础上不断提高压实机械的智能化和自动化，为建设高质量的公路设施绘制了宏伟的蓝图。

【参考文献】

[1]赵延峰.公路压实机械新技术与新理论[J].民营科技，2012，（01）：39-40.

[2]蔡亚杰.中小型压实机械在公路养护中的作用[J].西部交通科技，2009，（03）：92-93.

[3]金洪峰.现代压实机械新技术的应用与发展[J].黑龙江交通科技，2011，（07）：22-24.

[4]高凤海、黄屹.现代压實机械新技术的应用与发展[J].黑龙江交通科技，2009，（11）：57-59.

[5]刘敬安、张万军、陈凯.现代压实机械的新技术[J].上海交通大学学报，2012，（10）：81-82.