黑色路面施工整体解决方案

摘 要：分析了我国沥青混凝土路面施工中存在的工艺问题。结合现场施工，介绍了沥青混合料转运车对改善沥青混合料温度和级配分布及路面施工质量的影响。根据沥青混凝土路面施工工艺及机械运行规律，提出了基于无线局域网的机群智能控制系统结构方案。
关键词：路面机械；转运车；机群；调度；监控


到2005年，我国高速公路将仅次于美国，跃居世界第二位；2010年,“五纵七横”国道主干线将基本建成，到2020年，公路总里程将达到145万公里，其中高等级、次高级路面占公路总里程的50％以上。
在已通车的高速公路中，刚性和半刚性基层沥青路面约占80% 。与国外沥青路面相比较，我国沥青路面的整体质量不高，包括高速公路在内的绝大部分沥青路面在交付使用2～3年后就出现路面早期损坏，严重影响道路的使用率和通行率，同时带来巨大的经济损失。因此，提高沥青路面的施工质量，延长道路的使用寿命，已经成为我国公路行业发展的当务之急。
1、目前沥青路面施工中存在的问题
传统的沥青路面铺筑施工工艺是将沥青混合料设备生产的沥青混合料由自卸卡车运输到施工现场，并卸至沥青摊铺机的料斗中，经摊铺机进行摊铺后，由压路机对路面进行最终压实。国内外的施工实践证明，用这种传统工艺铺筑成形的路面早期破损现象比较严重，致使道路的维修费用大大增加，寿命缩短，使用率降低。造成路面早期损坏的主要原因有如下三个方面：
(1)自卸车在装料、运输及卸料过程中导致沥青混合料出现三次材料离析和温度离析。
(2)因摊铺机料斗容量小、自卸卡车数量少等因素导致摊铺机停机待料，摊铺工作不能连续进行，造成路面结合处粘接力及其他力学性能的差异。
(3)自卸车卸料时对摊铺机进行碰撞和顶推，造成的路面的横向接缝（即纵向波）。
影响沥青混凝土路面铺筑施工质量及施工成本的因素除施工工艺外,单机性能及机群协同性方面也有重要作用。国外在上世纪90年代就已开展了机群智能控制技术的研究。由欧盟Brite-EuRam III计划支持，法国、芬兰、德国、英国、瑞典五个国家的七家单位合作，历时两年(1997~1999)实施“计算机集成道路建设计划（The Computer Integrated Road Cons- truction project）”，旨在为沥青路面施工提供全新的控制与监测工具。整个控制系统由地面子系统（GSS）、定位子系统（PSS）和机载子系统（OBSS）组成[1]。
三一重工股份有限公司于2002年开始，在国家863计划“机群智能化工程机械”重大专项经费支持下，以追求最终产品质量最优为目标，分别从“沥青路面施工工艺”、“单机智能化”和“机群监控与优化调度”三个方面，研究生产过程中各要素的约束机制及影响产品质量的工艺因素，寻求生产线中各环节的最优匹配与协调及单机最优状态调整的控制策略，旨在为施工企业和业主提供沥青路面施工的整体解决方案。
2、沥青混合料转运车及转运—摊铺工艺
为了提高沥青路面面层的施工质量，欧美国家提出了转运摊铺的施工工艺。三一重工股份有限公司在国内率先倡导这种工艺，并开发了国内第一台沥青混合料转运车LHZ25。
新工艺是在运料汽车与摊铺机之间增加转运车。转运车的二次搅拌使得在前面环节中造成的温度和级配离析的沥青混合料得到充分的拌合。同时，避免了运料汽车对摊铺机的碰撞。转运车的供料速度不受其它因素的干扰，保证摊铺机上的混合料数量始终是恒定的，拌和机和运料汽车在供料方面的不均衡通过转运车的料斗储存量得以调节，确保了摊铺机匀速稳定的摊铺，使施工路面平整度得到明显提高。
2002年9月三一重工路面机械公司研制了我国第一台沥青混合料转运车LHZ25。在此基础上于2003年9月推出了改进型的沥青混合料转运车LHZ25A（图1）。LHZ25A沥青混凝土转运车主要由机身、动力系统、液压系统、电气系统、行驶系统、物料储存系统、物料输送系统、物料搅拌系统和辅助系统等九大部分组成。
机身用来联接行走系统并支撑动力系统及各工作系统，主要由机架和料仓构成。
液压系统实现整机行走、入料、搅料、出料及辅助运动的传动及控制。
电气系统主要功能有：保证转运车柴油机安全、可靠地启动；实现转运车各功能部件的单动及联动工作状态；实现转运车与沥青摊铺机的配套作业；实现转运车工作状况的监控、故障诊断及报警的功能。
行驶系统采用了全液压驱动的轮胎行走方案。
2003年9月6日，LHZ25A参与长沙市市政工地联合摊铺施工，完成了长沙市劳动东路五十米沥青路面的摊铺。2003年9月下旬，浙江宁波交通建设集团公司租赁了LHZ25A样机参与杭州绕城高速公路的施工，完成了杭州绕城高速公路南线8标25公里沥青面层的摊铺。
2003年12月中旬在南昌新余沪内高速公路昌京段，完成12公里的沥青路面摊铺。国内40多家施工企业技术负责人及行业协会和国家科技部863专家观摩了施工过程