高速公路施工项目机械设备管理技术分析

李刚

（江西省交通工程集团有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

高速公路工程的施工经常出现以机械设备运行故障为原因的工程事故，使施工人员的人身安全受到严重威胁，影响工程建设的效率及整体项目效益。针对工程施工中存在的机械设备事故问题，施工单位联合专业的设备管理人才，以高质量的工程机械设备管理理论为依托，实现现代化背景下的机械设备信息化管理、智能化管理等多功能管理方式，为公路工程施工项目的机械设备管理工作提供了新的导向。

1 发展机械设备管理技术面临的挑战

1.1 机械设备本身造成的管理影响

高速公路工程建设的不同环节需要使用不同的机械设备，这也导致机械设备在高速公路工程中的使用较为繁杂、种类多样，在这样一种工作条件下，机械设备本身的属性、构成等问题容易对管理工作造成影响，甚至不利于机械设备管理技术的全面落实。以巴中至万源高速公路工程的建设为例，工程记录与案例暴露出机械设备对管理技术造成的多方面影响，首先随着该工程工况越发复杂，高速公路工程的新机械装备不断地更新迭代，设备的转速、负载、使用时电压及温度等因素有了很大的变化，这就导致项目机械设备的管理工作需要处理的工作信息量增多，原先的机械设备管理技术已经无法适应当前的工作要求。其次，项目机械设备的管理工作不仅是对简单的机械进行养护或清洁，还需要管理部门了解机械设备涉及的磁、电、压等诸多物理特性，正因如此，公路工程施工中的机械设备监测、故障诊断与设备维护会徒增难度，影响全方位管理技术的落实。

1.2 机械设备管理中的可诊断信息缺失

故障诊断与管理是机械设备管理技术的要点之一，在现代化管理工作的作用下，机械设备管理技术中的故障诊断存在的问题为：专业人员无法将设备的动态信息转化为可供故障诊断参考的信息。这样一来，缺少充足信息依据的机械设备管理工作便无法在实际工作中得到落实，不利于机械设备管理部门创新技术的使用。例如，从河北某高速公路工程的建设施工案例中可以总结出，管理部门对机械设备故障的诊断方式较为单一，在实际的工作中，部门仅采用内置传感器来实现设备故障或损伤的诊断，但传感器发出的检测信号在回传的阶段中存在周期性的特征，导致传感器信号的波动无法全面地概括设备故障状态，工作人员也无法借助传感器对设备的故障进行自适应跟踪。在这样一种工作背景下，施工中使用的平地机、单钢轮振动压路机、装载机出现的零件损坏故障无法在短时间内被发觉，导致一些维修管理技术无法根据设备故障的实际情况得到应用。

2 现代化机械设备管理技术的应用优势

2.1 智能化机械设备管理技术的使用优势

智能管理系统已涉及各行业领域的管理工作中，其中包括工程行业施工项目的设备管理工作，通过应用智能化机械设备管理技术，一些设备的管理与诊断过程更加便利，有利于借助该技术开发出便捷有效的工程机械设备管理方法。智能化机械设备管理技术的使用原理为：管理单位通过打造以人工神经网络为基本单元的智能化管理系统，建设有关设备故障诊断、故障信息处理、设备识别与控制等方面的信息模型，使施工项目中的机械设备管理不需要大量的人工操作干预，就能够实现全流程的智能化管理。如公式（1）所示，该公式验证的是智能化管理单元在相互连接后，系统信号相互传输的传播规则，通过保障信息系统与人工指令之间的相互传输，智能化机械设备管理技术才能够真正地应用到设备管理工作中，实现自动化管理。除此之外，智能化机械设备管理技术的算法流程如图1 所示，智能管理系统通过对隐含层、输出层等多单元的数据进行自动化处理，在无人为干预的工作条件下，计算出工程机械设备运行数据与标准数据的误差梯度，自动根据数据差异提供精准的修正权值。所以，从整体的技术算法流程来看，智能化机械设备的管理技术确实能够应用到工程机械设备的管理工作中，解决因人为操作误差导致的管理问题。

图1 多层神经网络递推流程

2.2 信息化机械设备管理技术的使用优势

从公路工程建设项目的机械设备管理背景来看，大多数施工项目已全面落实经理负责制、招投标管理制等工作制度，在应用先进管理制度的基础上，信息化技术已经逐渐融入机械设备的管理工作中，对设备管理工作的创新产生较大影响。首先，信息化技术能够精准地对施工中使用的机械设备进行监控管理，典型的例子有“GPS 定位在设备运输观察、可视化监控”等。如图2 所示，基于此类机械设备远程监控平台的使用，管理部门能够对机械设备电流的瞬时流量进行动态监测，判断机械设备在运行中是否存在故障问题，且信息化平台能够最真实地反映出机械设备运行的使用轨迹信息，以便于施工单位根据管理信息调用施工机械设备。正因为有机械设备远程监控平台的加入，机械设备的管理技术能够体现出信息化的发展特征，突破传统机械设备管理技术功能的不足。其次，在武汉某高速公路工程的建设中，为了观测混凝土搅拌机在运行过程中的精确数据，设备管理部门将测验监控系统安装在混凝土拌和设备的远程监控装置中，应用测验系统记录拌和设备的混凝土干拌时间、拌和中的混合料温度等数据信息，经过对设备运行信息的处理，管理人员能够及时地发现拌和设备在运行中存在的故障或隐患问题，实现设备运行管理实时化的同时，保障工程施工的建设质量。因此，信息化机械设备管理技术在公路工程施工项目中具有显著的应用意义，有利于提高管理单位的整体设备管理水平。

图2 某远程信息监控平台界面一览

3 高速公路工程机械设备管理技术的要点分析

3.1 注意设备选择过程的管理

在高速公路工程施工方案的规划中，施工单位需要依据方案内容来调整施工材料、施工工种以及施工设备的选择，机械设备的选择也能够作为机械设备管理的工作内容之一。因此，机械设备管理技术的应用需要将设备的选择作为工作要点之一，共同构建出强有力的管理技术模式。以湖南某高速公路的施工项目为例，如表1 所示，管理部门对施工当天的设备选择与使用情况进行统计，得出施工数据。从数据中可以看出，根据施工项目班组的不同，管理单位选择符合施工作业需求的机械设备参与工作，对设备的使用台数、进退场时间做出严格要求，应用管理工作来约束项目施工中机械设备使用，减少因设备选择不当、机械设备停用等现象对工程效益产生的影响。所以，在应用管理技术进行工程机械设备管理的同时，管理单位需要把控机械设备的选择管理，保障按需选择。

表1 高速公路工程设备选择管理表（摘取部分）

3.2 注意施工过程对机械设备运行的管理

根据《公路工程施工监理规范》（JTG G10—2016）关于施工机械设备的监理内容可以得出，施工的过程管理工作包括对机械设备运行的管理，只有通过执行标准的机械设备管理技术规范，才能够缓解机械设备在施工中产生的运行故障问题，保障施工的常态化运行。关于施工中的机械设备运行管理要点分为以下几个方面：首先，每一种类型的施工设备都需要配套对应的使用说明，管理单位需要根据机械设备使用说明中要求的标准规范，对施工人员的机械设备使用操作进行监督。典型的管理工作范例有：测定设备在不同施工环境下的电压、轴承温度；监督泵送车、拌和设备、运输设备等在运行中的承压情况等等。其次，在应用先进设备管理技术进行设备过程管理时，管理人员需要从机械设备系统反馈的设备状态信息，判断出设备是否存在故障隐患问题。例如，在高温的施工环境下，机械设备的发电机组温度容易突破界限，通过设备管理反映出的机械设备温度变化，工作人员能够精准地判断出设备存在发电机定子线圈的短路故障隐患，从而立即对其实施液冷降温的防护措施。因此，把握项目施工过程的实际情况，有利于工作人员对机械设备的运行进行规范化管理，从而协调先进机械设备管理技术的应用。

4 优化机械设备管理技术应用效果的策略

4.1 应用信息化平台协调机械设备的经济管理

施工项目机械设备的管理与工程的经济效益息息相关，机械设备的管理工作负责施工项目中设备的采购、维修、租赁以及养护等工作内容，通过协调管理工作中的多个工作模块，能够减少项目中机械设备管理工作的成本投入，提高工程建设的整体经济效益。为了协调机械设备的采购、维修等过程的经济管理，设备管理部门需要应用信息化平台，构建出能够管理机械设备财政的工作体系，维持工作的正常开展。以广西某高速公路工程的机械设备经济管理为范例，在该工程项目的机械设备管理工作中，管理部门从三个方面对机械设备的经济与财政支出进行协调：首先，工程企业通过信息化平台与政府、行业协会进行合作，对工程项目中使用的机械设备租赁信息进行处理，管理市场内工程机械设备的租赁指导价格，保障设备采购、租赁的整体性价比。其次，在项目施工的过程管理中，调取出仓的机械设备往往与工程作业的实际需求不符，针对此问题，管理单位应用信息化平台处理机械设备在项目施工中的配置方法，通过有效的管理方式控制机械设备的燃油消耗、租赁消耗等成本输出，保障了机械设备管理的经济性。

4.2 制定机械设备管理技术的试行办法

工程施工的发展带来诸多先进的机械设备管理技术与方法，但使用先进的管理技术并不一定能够提高工程项目机械设备管理质量，其原因在于：部分工程项目的实际管理情况较为复杂，导致管理技术与机械设备管理工作欠缺适配性。针对此问题，施工单位应当在施工现场中开设先进机械设备管理技术的试行点，将管理部门掌握的机械设备管理技术应用到实践中，从设备的使用管理、故障维修、养护管理等多个方面分析管理技术的应用效果，最终决定是否能够将管理技术应用到实际的项目管理中。

4.3 结合新测定技术实施性能评价与定量诊断

机械设备的性能评价与定量诊断是施工项目的管理工作之一，通过分析机械设备在运行过程中的性能情况，诊断出设备运行中存在的主要问题，有利于为设备的使用管理提供信息保障，检测机械设备在运行中存在的微弱故障与隐患。在山西某高速公路工程的施工项目中，管理部门从四个方面实施机械设备的性能评价与定量诊断，并将一些新的测定技术作为工作基础，使机械设备的管理技术得到有效落实。首先，结合公路工程建设标准的管理办法，管理部门通过设置机械设备的PHM 健康管理制度，对设备功能系统、设备零件结构等多项因素设定检测指标，为管理工作提供全面的参考标准。其次，结合行业中常用的传感集成技术，用于诊断机械设备在运行中的信息，如应用脉冲信号提取设备齿轮与轴承接触点的冲击情况，借此来诊断出机械设备轴承等元件的微弱故障。除此之外，通过在施工现场收集机械设备的运行动态信息，由管理部门负责构建机械设备运行检查的动态模型，从动态模型当中对机械设备的高质量性能进行评价。最后，将从动态模型中获得的机械设备运行问题进行总结与归纳，以大数据技术为核心，收集诊断与维护机械设备的有效措施，实施针对化的设备故障管理。

5 结语

总的来说，机械设备的管理工作是高速公路施工项目的重要管理内容之一，通过打造强有力的机械设备管理体系，引用高质量、现代化管理技术，保障设备养护的可行性、设备运行的安全性，使得大多数工程项目建设的机械施工环节能够保持常态化运行。因此，如何建设安全可靠的机械设备管理技术，是现代公路工程施工发展应当重视的问题，工程行业需要结合现代化管理手段，填补传统机械设备管理技术中的空缺，逐渐完善现代施工项目中的机械设备管理技术。