筑路机械在道路建设综合机械化和自动化施工中的作用和发展趋向

 

众所周知,经济要发展，交通运输需先行。公路汽车运输是交通运输业的重要组成部分。国民经济的增长在很大程度上取决于道路网的发展速度和与其相关的筑路机械设备生产基地的发展和提高。道路建设和使用综合机械化和白动化在于多种筑路机械和系统的综合应用。这可在各种不同的气候条件下加速道路建设和养护作业的进程。

研制在施工中具有高质量作业、高生产宰以及低材料、能量和劳力消耗的优质高效、多用途的筑路机械和系统，是筑路机械制造业的任务。

我国筑路机械制造业在吸收、引进和消化国外技术的基础上，已初县高水平、批量生产主要类型筑路机械的能力。筑路机械制造业的发展速度．产品的技术水平和质量基本上已能满足我国道路建设和养护作业的需要。生产符合远景发展要求的质量好、生产率岗的筑路机械，在很大程度上取决于发动机、基础牵引车、自动仪表、微机控制设备及其它配套产品等供货单位和相关部门产品的质量。

多种筑路机械和系统的织成和结构由道路建设和使用的工艺要求巾定。筑路机械可以保证组成路面铺筑、道路修理和养护过程的全工艺工序的机械化和自动化。道路建设的主要施工作业(图1-1a)包括土路基的族备、必要的建筑材料的开采和制配及其运输、桥涵建筑物、路面、通道和其它设施等。保证道路可靠使用的主要作业(图1-1b)有道路夏天养护和冬天养护作业、行车道的划线、植树绿化、构筑物的修理和重建等项工作。

道路建设综合机械化和自动化用多种机械系统，包括由施工过程决定的五种主要机组：土路基施工用机械；路面铺筑机械；桥涵和边坡施工机械，道路建筑材料开采和加工机械及工艺所需的运输设备等。

道路修理和养护用多种机械和系统亦由五种机组组成：夏季和冬季养护机械；道路划线机、绿化植树机和道路设施修理用机械；土路基、构筑物、排水沟和路幅修理用机械；路面修复用机械和人造建筑物保养修理用机械等。

筑路机械的结构和参数由各个相应的施工过程作业的特点决定：作业施工长度及其与生产基地的距离；施工工序局部的重复性、周期性和同步性；系列工序严格按时施工(沥青很凝土混合料的冷却等)；多种机械之间生产牢及其与工艺过程速度的匹配；运输工序的巨大规模；压实的高质量；平整的高准确度；保证筑路混合料和其它建筑材料性能具有高的稳定性；采用自动化生产了段来改变系列混合料产品及其性能的必要件；道路改建作业员的增加和旧材料再生利用的必要性；生产的废料和新材料(地模布、聚合物和合成材料等)的利用，以及工厂制作建筑构件的应用。在高质量施上要求下，机械设备应能大大地减少手工劳动、材料和动力的消耗；可靠地保证所要求的建设速度；使构筑物不受季节和气候条件的影响而有效的使用以及符合人机工程、劳动和生态保护的要求。

合理选用机械的规格种类和类型尺寸，可以保证构筑钓具有高的建设和使用水平。为了有效地完成筑路工程一系列的施工工序，一般采用通用的建筑机械(准备作业和土方工程机械，碎石机，水泥混凝土搅拌和输送机械以及土檀压实机械等)。路面铺筑、构筑物的建造以及其它作业属于特殊作业，例如：路基的平整，构筑物结构中材料和混合料的铺设、压实和表面整修，路面纵坡和横坡的形成，道路的夏季和冬季养护和路面修复等作业，这些作业都个能用通用的建筑机械来完成。

筑路机械是装有一个或几个丁作机构在符合施工要求的低费用下为完成一个或几个道路建设施工过程工序的机械、机组或成套设备。

筑路机械由许多主要子系统组成(图1-1d)：工艺于系统(工作机构和行走装置);动力子系统(发动机)；操纵和生命保障于系统以及操作人员子系统。筑路机械主要特殊的标志是具有可以周期作业和连续作业的专用工作机构。为了布置工作机构，筑路机械应具有原结构的机架。为此，广泛应用载重汽车和拖拉机的标准底盘或轮式牵引车。路面铺筑作用的综合机械化和自动化是基丁多种通用建筑机器和专用筑路机械合理的组合。

筑路机械根据机器和工作机构作业和结构特征的总分类列于表1-1。

 

在分析科学技术进步和工业建设成就的基础上，可以得出有关筑路机械发展的主要方向，它们由机械制造业的总发展趋势以及科学技术革新和国民经济要求而定。科学技术革新的现代状况取决于信息处理、机器人操纵和人机工程技术的发展。目前，在机械制造业中已人量应用微机控制、机械手和机器人操纵技术，信息以形体和声光形式输入和输出，完成程序操作，实现生产过程的自动化。这将导致机器人技术的智能化，并能保证在建设工程中有效应用的可能性。建筑与筑路机械制造业的主要发展方向由道路建设工艺的发展相加速建设工程施工的任务而定。

第一发展方向包括提高机器产品质量、可靠性、竞争性和人机工程性能等问题。这些性能指标随在每一代的建筑筑路机械上实现，并向较高的水平发展。第一发展方向的主要任务是提高无故障周期、寿命和易修性等指标，井有较好的技术保养措施。这些问题全面经济的解决应在机械设计和制造阶段个进行。为了研制高效高自动化的多功能机械，必须提高机械可靠性和使用寿命。

在新结构的筑路机械上应保证极少的机械技术保养的作业量。为此，可以采用大技术保养周期的机械设备、中央润滑系统和甲板机控制、高效滤清器和模块式结构布置等。

为了便丁机械结构的诊断，可以应用有编号的内装式诊断系统的部件，在仪表控制板上指示出故障的位置和特征，因而节约了故障寻找和排除的时间。必须改进和提高人机工程性能及其竞争能力。为此，广泛采用可调式座椅，易于适应的操纵系统，在大范围频率和振幅内能有效衰减振动的系统以及驾驶室隔音、防尘、防气、室内恒温等。驾驶室还应装备有在机械倾翻时保护驾驶员和防止旁铆荡入驾驶室的防护装置，采用信号传感器、联锁装置、紧急制动系统、闪光灯利音响信号等。

为了提高机器的竞争能力，应改善机器的艺术造型、售后技术服务组织和配件供应等。新型机械在技术经济指标方面应超出现有好的机械。

第二发展方向涉及到在微处理技术和计算机应用成果的基础上，筑路机械广泛采用自动化和机器人控制的有关电子化的问题。在筑路机械上采用自动化技术，可以提高工作过程和运输过程的效率，保证工作机构的定位作业、驾驶员操纵劳动量助减轻、远距离操纵等。

反馈控制微处理系统可以技工作过程好的程序处理传感器的信号。建筑工业的远景发展方向仍是建筑机器人的研制，它能实现在无人参与下预定全工艺工序的自动化。

目前，出现多种有发展前途的电子设备和系统。例如联合控制系统，它将操纵装置传感器和警告信号以及显示组件联装在一个箱体中；平整作业用带电子控制系统的激光装置，它可保证机器夜间作业，以提高机器的使用效率；带有语言合成器的装置，用于克服由仪表信息处理不快和视觉失灵而引起的障碍，避免操纵人员视观操纵机器的必要性。

第三发展方向是在应用科学技术成果和先进经验的基础上，改善机器施工作业性能，进一步提高工作机构效率。它有二个主要的改进途径：在与工作介质作用的传统方法上对工作机构的改进；在应用新节能效应的基础上改进工作机构。第一边径包含一系列问题的解决，其中包括研制大功率的筑路机械(400-1500kW)；开发功率为5-30kW小型建筑机械，这是由于分散和狭窄地段多种改建施工作业员的增大结果而提出的。由于装有自动化系统机器的价格有所提高和劳力短缺等原因，导致制造具有多用途工作机构的机器，研制适合广泛应用范围的工作机构。生产具有高压实度装置的筑路材料摊铺机、多用途的搅拌机以及适合于各种刀具作业的带抓取装置的操纵器等。第二途径是研制新型的筑路视械，其工作过程的原理含有新的物理效应，它具有远景发展的方向。采用减小康擦阻力的方法对刀具移动作业过程强化的研究具有重要的意义：应用抗磨材料、热力效应、电物理方法和作业表面采用液体和气体润滑装置等。采用气压和液压技术对加速各种材料破碎、压实和输送机械结构的研究具有广阔的发展前景。为了获得新型机械，原则上必须应用新的物理等科技效应。

第四发展方向涉及到进一步威小能耗改进筑路机械传动系统和动力装置的有关问题。机器的电洒一体化可保证实现生产串的提高和金屑耗量的减小。采用液压传动(其中包括燃气祸轮发动机驱动的泵式传动)，负载换挡的液力机械传动，高效过滤器以及辅助液压装置具有深广的发展远景。

为了改善筑路机械的热系统，有关廉价燃料和皮带热体热量的利用以及提高隔热效率等问题的解决，具有很大的实际意义。

柴油发动机仍是现今筑路机械的主要能源。具有电子控制的发动机可以提高机械效率、节约燃油、降低叹声。在移动式机械上，建议采用燃气涡轮发动机。以后的主要能源可能是氢气发动机和燃料电池，其工作原理为氢氧间的化学反应，同时排放出水。这一发展趋势可满足环境保护法规的要求。

第五发展方向是有关进一步发屁多用途的机械系统、广泛应用仿真设计方法和通用化、节能节材施工以及创立机械化刀具系统等问题。在仿真设计的基础上，可以研制出各种气候条件下筑路机械系统的好的结构、规格尺寸系列和通用的、结构尺寸相似的机械，以保证生产的专业化和协作化。出于边田地区筑路工程施工作业员的日益增长，要求发展专用的机械。其主要任务仍是在节能节材施工和重复使用废料的基础上开发筑路机械。

第六发展方向是新型筑路机械制造业。它包括可节时节资、提高结构设计工作质量和快速探亲新方案的自动化设计手段和方法，以及自动化科学试验相机械制造系统应用的问题。

第七发展方向涉及到在国民经济改革和电子化控制生产的条件下，用改善干部培训和重新组织培训机构的方法提高筑路机械使用效率等有关问题。传统非自动化操纵机械的生产率主要取决于驾驶员的技能和熟练程度。采用自动化操纵系统可以保证达到大于90％的机械潜在的生产率，而与驾驶员的培训技能水平无关。机器操纵的自动化将要求按新的方式组织各级工作人员(工程师、操作人员和技师)，对具有内装式微处理器装置机器的研制和使用应建立新的培训体系。