文/本刊記者 楚峰

供圖／徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司

江蘇新沂某高速公路施工現(xiàn)場

在江蘇省新沂市某高速公路施工現(xiàn)場，一臺擁有“中國龍”獨(dú)特外觀造型設(shè)計(jì)的壓路機(jī)正在熱火朝天地工作著。這是徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司（以下簡稱“徐工”）的明星產(chǎn)品——XS365 振動壓路機(jī)，也是“基于極限工況大深度壓實(shí)的單鋼輪振動壓路機(jī)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的典型產(chǎn)品。

“超厚填筑路基、城鎮(zhèn)化地基、水電大壩等大面積高填方工況對壓路機(jī)提出了高效、極限大深度壓實(shí)需求，而普通壓路機(jī)面對上述極限工況，壓實(shí)能力和壓實(shí)效率會大打折扣，甚至無法滿足要求，因此需要創(chuàng)新研發(fā)高效大深度壓實(shí)設(shè)備?！毙旃は嚓P(guān)負(fù)責(zé)人向《交通建設(shè)與管理》雜志記者介紹，“這是我們開展‘基于極限工況大深度壓實(shí)的單鋼輪振動壓路機(jī)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化’項(xiàng)目研發(fā)的初衷?！?/p>

聚焦大深度壓實(shí)設(shè)備需求，項(xiàng)目建立大深度壓實(shí)數(shù)學(xué)模型，重構(gòu)壓路機(jī)總體結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)，規(guī)劃完成了基于上述極限工況下大深度壓實(shí)的單鋼輪壓路機(jī)產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，形成徐工超大噸位系列產(chǎn)品。中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會組織鑒定項(xiàng)目產(chǎn)品“整機(jī)技術(shù)性能達(dá)到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平”；項(xiàng)目獲得2019年度江蘇機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步獎一等獎，中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎三等獎；項(xiàng)目典型產(chǎn)品XS365 振動壓路機(jī)獲得2018年中國工程機(jī)械年度產(chǎn)品TOP50 獎以及2019 年江蘇省首臺（套）重大裝備認(rèn)定；項(xiàng)目成功入選2020 年度交通運(yùn)輸重大科技創(chuàng)新成果庫入庫成果（交通運(yùn)輸科技成果推廣項(xiàng)目），進(jìn)一步促進(jìn)了成果應(yīng)用與推廣。

開創(chuàng)大深度高效壓實(shí)新風(fēng)向

“項(xiàng)目開創(chuàng)了大深度高效壓實(shí)行業(yè)發(fā)展的新方向，系統(tǒng)化定義了超大噸位產(chǎn)品壓實(shí)效率、壓實(shí)質(zhì)量與操縱舒適性之間的關(guān)系，為國產(chǎn)超大噸位振動壓路機(jī)提供了原創(chuàng)性技術(shù)保障，大大促進(jìn)了壓實(shí)機(jī)械行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。”相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)一步介紹，“項(xiàng)目具備適應(yīng)于大深度壓實(shí)的作業(yè)參數(shù)組合、適應(yīng)于大深度壓實(shí)的超大噸位壓路機(jī)、機(jī)載三級故障診斷與遠(yuǎn)程管理平臺、壓路機(jī)無人駕駛控制系統(tǒng)（選配）、兩漢龍文化形象設(shè)計(jì)等技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)?！?/p>

項(xiàng)目產(chǎn)品定位于極限工況下大深度壓實(shí)的超大噸位壓實(shí)設(shè)備，整機(jī)技術(shù)性能達(dá)到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平，是超厚填筑路基、城鎮(zhèn)化地基、水電大壩等大面積高填方壓實(shí)工況的理想壓實(shí)設(shè)備。項(xiàng)目典型產(chǎn)品XS365 相較于原有行業(yè)最大噸位產(chǎn)品，壓實(shí)深度提高43%，壓實(shí)效率提高46%。

項(xiàng)目產(chǎn)品可靠性更高，關(guān)鍵零部件振動輪基于徐工獨(dú)有的筒式四支撐振動輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理論壽命達(dá)到10000h，機(jī)罩、鉸接轉(zhuǎn)向十字軸、駕駛室減震均為創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。整機(jī)智能控制程度達(dá)到國際先進(jìn)水平，機(jī)載故障診斷系統(tǒng)首次將控制系統(tǒng)本身的故障如總線故障也納入診斷體系，設(shè)備參數(shù)可以通過電腦終端或手機(jī)APP 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，是行業(yè)第一家可選配無人駕駛控制系統(tǒng)。

值得一提的是，項(xiàng)目產(chǎn)品推出后，2018 年，國家標(biāo)準(zhǔn)《振動壓路機(jī)》（GB/T 8511—2018）修改了壓路機(jī)工作質(zhì)量的規(guī)格系列及其相應(yīng)參數(shù)，將壓路機(jī)噸位上限由30 噸修訂為不設(shè)上限，即最大噸位可超過30 噸。目前，國內(nèi)多個省份開始使用或試用超大噸位產(chǎn)品進(jìn)行大深度壓實(shí)，通過將以前的多層合并為現(xiàn)在的一層進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)效率顯著提升，可以說，項(xiàng)目開創(chuàng)了行業(yè)大深度高效壓實(shí)的新風(fēng)向。

突破五大行業(yè)難題

上圖：內(nèi)蒙古自治區(qū)某高速公路施工現(xiàn)場

下圖：青海果洛某水電站施工現(xiàn)場

“極限工況大深度壓實(shí)對壓路機(jī)提出了新要求，項(xiàng)目難點(diǎn)集中于適應(yīng)于大深度巖石填方及超厚鋪層的壓路機(jī)振動參數(shù)組合選擇、關(guān)鍵零部件振動輪及整機(jī)可靠性、整機(jī)控制、無人駕駛控制（選配）、外觀設(shè)計(jì)等五大方面?！毕嚓P(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)一步做了詳細(xì)介紹。

行業(yè)難題1：力作用于土壤表面時，應(yīng)力會在深度方向上逐漸衰減，導(dǎo)致底層壓實(shí)不足，力繼續(xù)加大又會導(dǎo)致表面應(yīng)力過大或振動輪跳振，使表層過壓而松散，國內(nèi)土壤的多樣化加劇了這一矛盾，同時，力加大對工作裝置的可靠性也提出了更高要求。

項(xiàng)目解決方法：

建立大深度壓實(shí)數(shù)學(xué)模型，研究不同作業(yè)參數(shù)如振動參數(shù)、靜線載荷對系統(tǒng)的影響，運(yùn)用DOE 試驗(yàn)研究驗(yàn)證不同振動參數(shù)、不同靜線載荷對不同材料不同厚度鋪層的影響，優(yōu)選適合大深度壓實(shí)的作業(yè)參數(shù)組合，壓實(shí)深度提高43%，壓實(shí)效率提高46%，將壓路機(jī)碾壓的單層填石鋪層厚度提高到1m，單層水穩(wěn)鋪層虛鋪厚度提高到42cm。

基于徐工獨(dú)有的筒式四支撐振動輪結(jié)構(gòu)和徐工首創(chuàng)的“三心合一”極致均壓技術(shù)，使用可靠性理論、軸承壽命計(jì)算、TRIZ 理論、冗余設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法，以及振動疲勞試驗(yàn)臺和工地壓實(shí)的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正，選用承載能力更強(qiáng)的振動軸承和行走軸承，匹配增強(qiáng)振動軸承座、行走軸承座及輪子焊接以及徐工專利技術(shù)自定位花鍵套、雙骨架油封、小轉(zhuǎn)動慣量激振器等關(guān)鍵技術(shù)，通過三維建模及數(shù)控精確制造、無損探傷、振動時效應(yīng)力釋放確保制造質(zhì)量，將振動壓路機(jī)的振幅均勻性有效控制在5%以內(nèi)，將關(guān)鍵零部件振動輪的理論壽命提升到10000h 以上，并能在最惡劣的大深度填石大壩上連續(xù)運(yùn)行3000h以上。

行業(yè)難題2：極限工況下的大深度壓實(shí)，要求更大的功率消耗、更大的對地作用力，意味著壓路機(jī)需要特殊設(shè)計(jì)的動力系統(tǒng)及其散熱系統(tǒng)，需要具有更強(qiáng)的承載、轉(zhuǎn)向、抗沖擊能力的結(jié)構(gòu)件以及減振性能更好的駕駛室。

項(xiàng)目解決方法：

適應(yīng)超大噸位振動壓路機(jī)散熱需求，首創(chuàng)雙層風(fēng)道機(jī)罩設(shè)計(jì)，通過三板四通道引導(dǎo)空氣流動，利用CAE 流體分析消除局部渦流影響，利用有限空間保證高溫環(huán)境下的散熱性能。

山西呂梁某煤礦施工現(xiàn)場

基于徐工質(zhì)量反饋體系收集的4000余臺壓路機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，進(jìn)行大樣本統(tǒng)計(jì)分析，利用可靠性分配法分析預(yù)測得到整機(jī)可靠度，針對失效率較高的部件和關(guān)鍵零部件制定特殊策略，適應(yīng)于超大噸位壓路機(jī)大深度壓實(shí)需求，綜合采用多項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)如增強(qiáng)型轉(zhuǎn)向鉸接提高結(jié)構(gòu)件可靠性，確保壓路機(jī)在極限工況下的承載、轉(zhuǎn)向能力。

綜合采用駕駛室液壓低流量脈動降噪技術(shù)降低駕駛室內(nèi)的振動和噪聲，通過CAE 模態(tài)分析確定二階固有頻率并有效隔離，通過采用駕駛室立體減振技術(shù)和應(yīng)用空氣懸浮座椅改善減振效果，以改善操縱環(huán)境，以及采用多項(xiàng)人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)提升超大噸位振動壓路機(jī)操控舒適性。

行業(yè)難題3：自動化控制水平的提升使壓路機(jī)電控系統(tǒng)更加精細(xì)復(fù)雜，CAN BUS 數(shù)據(jù)總線將各電控模塊如發(fā)動機(jī)ECU、傳感器、顯示設(shè)備等連接在一起，出現(xiàn)故障時，采用傳統(tǒng)的診斷方法和診斷工具來診斷故障會越來越吃力。分散于全國各地的施工區(qū)域會導(dǎo)致設(shè)備擁有者難以實(shí)時了解自己設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

項(xiàng)目解決方法：

研發(fā)隨車在線故障診斷系統(tǒng)，首次將故障按元件、系統(tǒng)、控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分級，建立元件級、系統(tǒng)級、節(jié)點(diǎn)級三級故障診斷識別故障，提供故障代碼或詳細(xì)故障信息，通過隨車顯示器的故障診斷功能可以直接診斷多種故障。最大可實(shí)現(xiàn)12 種元件級故障診斷，如液壓油溫高、燃油油位低、空濾堵塞等；約300 種發(fā)動機(jī)及整機(jī)故障診斷，如水溫、機(jī)油壓力、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)工作時間、發(fā)電機(jī)電壓等；約60 種節(jié)點(diǎn)級故障診斷，如各CAN 通信節(jié)點(diǎn)故障、控制器端口故障等。避免設(shè)備帶病工作，其中控制節(jié)點(diǎn)級故障診斷是該項(xiàng)目控制系統(tǒng)的特色，行業(yè)內(nèi)首次將控制系統(tǒng)本身的故障如總線故障也納入診斷體系?；谖锫?lián)網(wǎng)和GPS 技術(shù)遠(yuǎn)程通信技術(shù)，可以通過電腦終端或手機(jī)APP 對機(jī)械設(shè)備信息進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，理論上可以遠(yuǎn)程監(jiān)控59 種設(shè)備參數(shù)，包括整機(jī)運(yùn)行參數(shù)如速度、振動頻率、空濾報(bào)警、振動時間、液壓油溫、燃油油位、手柄中位、發(fā)動機(jī)充電狀態(tài)指示等，關(guān)鍵部件參數(shù)如發(fā)動機(jī)參數(shù)水溫、機(jī)油壓力、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)工作時間、發(fā)電機(jī)電壓等，以及上傳至遠(yuǎn)程管理平臺的三級故障自診斷用參數(shù)。

壓路機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理

行業(yè)難題4：壓路機(jī)無人駕駛控制。

項(xiàng)目解決方法：

可選配的無人駕駛操縱系統(tǒng)達(dá)到行業(yè)最先進(jìn)水平，可實(shí)現(xiàn)無人駕駛與人工駕駛兩種操縱模式并存、其中無人駕駛模式基于STK/WSN 組合差分定位技術(shù)的RBF 智能路徑規(guī)劃技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)自決策無人操控，實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃、自動變道、自動駛?cè)胧┕^(qū)域、自動避障等功能。

行業(yè)難題5：視覺形象是品牌傳播中的關(guān)鍵要素，隨著人們生活水平的提高，人們對于審美的要求也越來越高，需要對產(chǎn)品進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)和高匹配的美觀呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)出美觀大方、具有獨(dú)創(chuàng)亮點(diǎn)、視覺沖擊力強(qiáng)的產(chǎn)品。

項(xiàng)目解決方法：

項(xiàng)目產(chǎn)品提煉壓路機(jī)可延續(xù)性拓展產(chǎn)品要素，機(jī)罩及后部油箱、燈組等統(tǒng)一造型，按龍文化抽象設(shè)計(jì)，形成獨(dú)特外觀風(fēng)格的“中國龍”造型，視覺沖擊力強(qiáng)，更具國際范兒。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是強(qiáng)國之基，近10年來，國家陸續(xù)啟動系列重大建設(shè)項(xiàng)目，交通運(yùn)輸體系建設(shè)使全國公路、鐵路、機(jī)場、港口投資不斷增長，城鎮(zhèn)化發(fā)展促使新城區(qū)開發(fā)項(xiàng)目日漸增多，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迎來黃金時代。徐工超大噸位系列產(chǎn)品應(yīng)需而生，全力助力行業(yè)發(fā)展。

在成功入選2020年度入庫成果后，項(xiàng)目產(chǎn)品已累計(jì)銷售104 臺，實(shí)現(xiàn)銷售收入約7600 萬元。目前，項(xiàng)目系列產(chǎn)品已成為徐工常規(guī)銷售產(chǎn)品，國內(nèi)多個省份包括江蘇、青海、四川、山西、內(nèi)蒙古、福建等開始使用或試用超大噸位產(chǎn)品，超厚鋪層和大深度填石壓實(shí)相關(guān)壓實(shí)工藝日趨成熟。下一步，項(xiàng)目產(chǎn)品將隨全國各省逐步推廣使用和試用而進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。