王麗君

（甘肅省天水公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅 天水 741001）

高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)是現(xiàn)代道路維護(hù)的關(guān)鍵組成部分。隨著社會(huì)的發(fā)展和交通流量的增加，對高速公路路面的維護(hù)要求也不斷提高。在此背景下，養(yǎng)護(hù)機(jī)械的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的重大改進(jìn)，注重多功能性、智能感知、節(jié)能環(huán)保和人機(jī)協(xié)作。這些方面共同構(gòu)成了高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械引人注目的發(fā)展趨勢，以確保道路的長期可持續(xù)性和安全性。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性

高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性是確保機(jī)械設(shè)備長期可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，需要考慮如何應(yīng)對惡劣的路況，如不平坦的路面、坑洞、施工區(qū)域的不規(guī)則性等，這些因素都會(huì)對機(jī)械產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊負(fù)荷。以下是更多關(guān)于機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的考慮：①耐受振動(dòng)和沖擊：機(jī)械設(shè)備在工作中經(jīng)常會(huì)受到振動(dòng)和沖擊。因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)需要采用堅(jiān)固的構(gòu)造，以減輕振動(dòng)和沖擊對設(shè)備的損害。這可以通過合適的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，以確保機(jī)械在振動(dòng)和沖擊下保持結(jié)構(gòu)的完整性。②支撐結(jié)構(gòu)：機(jī)械設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)是確保其穩(wěn)固性的重要組成部分。支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)得足夠堅(jiān)固，以承受各種工作條件下的負(fù)荷。這可能包括合適的支撐梁、框架和底盤結(jié)構(gòu)，以確保機(jī)械能夠在不平坦的路面上穩(wěn)定地運(yùn)行。③結(jié)構(gòu)分析和模擬：在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)分析和模擬是重要的工具，用于評(píng)估機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。這些分析可以幫助工程師識(shí)別潛在的問題區(qū)域，從而進(jìn)行必要的改進(jìn)。通過使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和有限元分析（FEA）等工具，可以更好地理解結(jié)構(gòu)的行為，提前發(fā)現(xiàn)和解決問題。④質(zhì)量控制和測試：在機(jī)械制造過程中，質(zhì)量控制和測試是確保機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的關(guān)鍵步驟。通過采用質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和非破壞性測試方法，可以確保機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，并驗(yàn)證其能夠在實(shí)際工作條件下承受振動(dòng)和沖擊。

1.2 輕量化和堅(jiān)固化設(shè)計(jì)

輕量化設(shè)計(jì)通過采用高強(qiáng)度、輕量化的材料，減少機(jī)械設(shè)備的整體重量。這種設(shè)計(jì)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①降低燃料消耗：較輕的機(jī)械結(jié)構(gòu)需要更少的能量來運(yùn)行，從而降低了燃料消耗，減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)。②提高機(jī)動(dòng)性：輕量化的機(jī)械更容易加速、減速和轉(zhuǎn)彎，增加了機(jī)械設(shè)備在繁忙施工區(qū)域的機(jī)動(dòng)性，提高了操作的靈活性。③減輕機(jī)械磨損：較輕的機(jī)械在與路面接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦和磨損較小，延長了機(jī)械部件的使用壽命。

然而，輕量化設(shè)計(jì)并不意味著犧牲機(jī)械的耐用性和穩(wěn)定性。因此，堅(jiān)固化設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，它確保了機(jī)械在惡劣環(huán)境下的可靠性：①承受工作負(fù)載：在施工中，機(jī)械需要承受瀝青材料和其他重型工作負(fù)載的壓力。堅(jiān)固化設(shè)計(jì)確保機(jī)械結(jié)構(gòu)在工作時(shí)不會(huì)變形或損壞。②抵御外部沖擊：在實(shí)際施工中，機(jī)械可能面臨碰撞或沖擊。堅(jiān)固化結(jié)構(gòu)可以提供足夠的抗沖擊性，保護(hù)機(jī)械內(nèi)部部件免受損壞。③適應(yīng)復(fù)雜路況：高速公路路面可能不平坦，機(jī)械需要適應(yīng)各種復(fù)雜的路況。堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)可以確保機(jī)械在不同路面條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 作業(yè)部件的設(shè)計(jì)

①耐磨性：作業(yè)部件需要具備出色的耐磨性，因?yàn)樗鼈冊谂c路面接觸時(shí)會(huì)受到極高的磨損。這可以通過采用特殊的耐磨材料，如高強(qiáng)度鋼、耐磨合金或陶瓷涂層來實(shí)現(xiàn)。這些耐磨材料能夠減少摩擦和磨損，延長作業(yè)部件的使用壽命，減少維護(hù)需求。②適應(yīng)性：作業(yè)部件的設(shè)計(jì)需要具備適應(yīng)不同路面條件的能力。高速公路上的路面可能會(huì)有各種不同的材料和紋理，因此作業(yè)部件必須能夠適應(yīng)這些變化?？烧{(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)或多功能部件可以幫助機(jī)械設(shè)備在不同路況下執(zhí)行養(yǎng)護(hù)任務(wù)，提高養(yǎng)護(hù)工作的靈活性。③可更換性：考慮到作業(yè)部件可能會(huì)在使用過程中磨損或損壞，其設(shè)計(jì)應(yīng)該注重可更換性。易于更換的作業(yè)部件使維護(hù)工作更加高效，減少了機(jī)械設(shè)備的停工時(shí)間。操作員可以迅速更換受損的部件，繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，從而提高了機(jī)械設(shè)備的可用性。例如，對于路面修復(fù)機(jī)械，其修補(bǔ)刀具應(yīng)該具備耐磨鋼材質(zhì)，同時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮易更換的機(jī)制，以確保快速更換受損刀具，從而減少機(jī)械停工的時(shí)間?？傊?，作業(yè)部件的設(shè)計(jì)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械中至關(guān)重要。耐磨性、適應(yīng)性和可更換性是關(guān)鍵因素，它們確保機(jī)械設(shè)備能夠在各種路面條件下高效運(yùn)行，延長使用壽命，同時(shí)降低了維護(hù)和停工時(shí)間的成本。

1.4 安全設(shè)計(jì)

高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的安全設(shè)計(jì)包括各種防護(hù)裝置，用于保護(hù)操作員和周圍環(huán)境免受潛在的危險(xiǎn)因素的傷害。這些裝置可能包括：①護(hù)欄和柵欄：用于隔離工作區(qū)域，將操作員和路面施工區(qū)域分開，以防止意外進(jìn)入。②安全門和鎖定裝置：確保只有經(jīng)過培訓(xùn)和授權(quán)的人員才能進(jìn)入機(jī)械設(shè)備的工作區(qū)域，減少了未經(jīng)許可的進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)。③緊急停機(jī)裝置：允許操作員在緊急情況下迅速停止機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，以減少事故的發(fā)生。

安全設(shè)計(jì)還包括人機(jī)界面的考慮，以確保操作員能夠在工作中保持高度的警惕和集中注意力。這方面的要點(diǎn)包括：①清晰的控制面板：控制面板應(yīng)簡單明了，易于理解，以減少操作員的誤操作。②警示和指示燈：設(shè)備上應(yīng)配備警示和指示燈，以提示操作員機(jī)械的狀態(tài)和可能的危險(xiǎn)情況。③培訓(xùn)和操作指南：提供培訓(xùn)和操作指南，確保操作員了解機(jī)械設(shè)備的安全操作程序和最佳實(shí)踐。安全設(shè)計(jì)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械中至關(guān)重要。它不僅保護(hù)操作員的生命和健康，還有助于減少機(jī)械設(shè)備對周圍環(huán)境的損害。通過采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝置和人機(jī)界面設(shè)計(jì)，可以提高工作場所的安全性，降低潛在的風(fēng)險(xiǎn)，從而增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作的可持續(xù)性和質(zhì)量。

2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 動(dòng)力傳遞效率

①傳動(dòng)裝置選擇：合理選擇傳動(dòng)裝置，例如傳動(dòng)齒輪、液壓系統(tǒng)、電機(jī)等，以確保其與機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力輸出和工作需求相匹配。不同的任務(wù)和工作條件可能需要不同類型的傳動(dòng)裝置，因此需仔細(xì)考慮。②摩擦減少：減少摩擦對動(dòng)力傳遞效率至關(guān)重要。采用高質(zhì)量的滾動(dòng)軸承和潤滑系統(tǒng)，以降低零部件之間的摩擦損失。精確的裝配和維護(hù)也可以幫助減少摩擦。③能量回收：利用能量回收系統(tǒng)，將部分能量回收并重新利用，以減少能源浪費(fèi)。這可以通過液壓系統(tǒng)中的回油回收或動(dòng)能回收系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，有助于提高動(dòng)力傳遞效率。④高效液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)備中廣泛使用，因此采用高效能的液壓系統(tǒng)非常重要。選擇合適的液壓泵、閥門和液壓傳動(dòng)元件，以確保液壓系統(tǒng)的效率盡可能高。⑤輕量化設(shè)計(jì)：輕量化的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以降低機(jī)械設(shè)備的整體重量，從而減少所需的動(dòng)力，降低燃料消耗。輕量化設(shè)計(jì)還可以提高機(jī)械的機(jī)動(dòng)性，使其更靈活適應(yīng)不同的工作條件。定期的維護(hù)和保養(yǎng)是確保傳動(dòng)系統(tǒng)保持高效運(yùn)行的關(guān)鍵。這包括清潔、潤滑、緊固件檢查和更換磨損部件等。通過維護(hù)，可以延長機(jī)械設(shè)備的壽命，并確保傳動(dòng)系統(tǒng)的持續(xù)高效性能。

2.2 可調(diào)性和多功能性

可調(diào)性是指傳動(dòng)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)變化的能力，允許操作員根據(jù)不同的養(yǎng)護(hù)任務(wù)和路面條件進(jìn)行調(diào)整。其中的一個(gè)主要要點(diǎn)是變速功能。通過具備多檔位的傳動(dòng)系統(tǒng)，操作員可以根據(jù)需要在高速公路上快速移動(dòng)，而在養(yǎng)護(hù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行細(xì)致的工作。這種可調(diào)性增加了操作員的控制能力，有助于完成各種養(yǎng)護(hù)任務(wù)，從而提高了工作的效率和準(zhǔn)確性。

多功能性則涉及傳動(dòng)系統(tǒng)的能力，可以驅(qū)動(dòng)不同的作業(yè)部件，如清掃裝置、修補(bǔ)刀具、滾壓機(jī)等。這種多功能性使機(jī)械設(shè)備能夠勝任多個(gè)任務(wù)，而不需要頻繁更換部件或使用不同的機(jī)械設(shè)備。例如，同一臺(tái)機(jī)械設(shè)備可以用于道路清掃和修復(fù)工作，從而減少了維護(hù)和采購成本，同時(shí)提高了資源利用效率。傳動(dòng)系統(tǒng)的適應(yīng)能力是多功能性的關(guān)鍵組成部分。它要求傳動(dòng)系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的工作負(fù)荷、路面條件和環(huán)境要求。適應(yīng)能力通常與可調(diào)性相結(jié)合，確保機(jī)械設(shè)備可以根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以應(yīng)對不同的挑戰(zhàn)。

2.3 耐久性和可維護(hù)性

傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮其耐久性和可維護(hù)性。耐久性意味著傳動(dòng)裝置和零部件需要經(jīng)受住長時(shí)間的工作和重負(fù)荷，因此應(yīng)采用堅(jiān)固和耐用的材料和構(gòu)造?？删S護(hù)性包括易于維修和更換傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件，以減少維護(hù)時(shí)間和成本。這要求傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮易于訪問的部件和詳細(xì)的維護(hù)指南。

2.4 安全性

傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備安全裝置，以防止突發(fā)故障或操作失誤導(dǎo)致的危險(xiǎn)。這可以包括緊急停機(jī)裝置、過載保護(hù)和傳動(dòng)鏈的安全防護(hù)裝置。安全性的考慮是確保操作員和周圍環(huán)境的安全的關(guān)鍵因素。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 智能感知和實(shí)時(shí)反饋

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要整合智能感知技術(shù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)和工作環(huán)境。這包括傳感器、攝像頭、激光測距儀等，用于感知路面狀況、障礙物、溫度等因素。通過數(shù)據(jù)分析，控制系統(tǒng)可以識(shí)別路面損傷、制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，并提供實(shí)時(shí)反饋給操作員。這種智能感知和反饋能力有助于提高養(yǎng)護(hù)任務(wù)的準(zhǔn)確性和效率，減少操作員的主觀判斷，從而更好地維護(hù)高速公路路面。

3.2 自動(dòng)化和自主性

現(xiàn)代控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)趨向自動(dòng)化和自主性。它們可以根據(jù)路面情況和任務(wù)需求自動(dòng)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的工作參數(shù)，如速度、壓力、溫度等。例如，一臺(tái)瀝青路面修復(fù)機(jī)可以根據(jù)損害的程度自動(dòng)調(diào)整修復(fù)深度和施工速度。這降低了操作員的負(fù)擔(dān)，減少了人為誤差的風(fēng)險(xiǎn)，提高了養(yǎng)護(hù)工作的一致性和質(zhì)量。同時(shí)，自主性還包括自動(dòng)化路徑規(guī)劃，以使機(jī)械設(shè)備在道路上自主導(dǎo)航。

3.3 可視化界面和操作便捷性

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還應(yīng)包括直觀的可視化界面，以提供操作員所需的信息。這可能包括觸摸屏面板、顯示器、操縱桿等。界面應(yīng)清晰明了，易于操作員理解和操作?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)提供實(shí)時(shí)圖像、數(shù)據(jù)圖表、故障診斷信息等，以幫助操作員有效控制機(jī)械設(shè)備。同時(shí)，可視化界面還應(yīng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，以便管理人員可以隨時(shí)了解養(yǎng)護(hù)任務(wù)的進(jìn)展情況。這有助于提高工作的協(xié)調(diào)性和遠(yuǎn)程支持的可能性。高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要整合智能感知、自動(dòng)化和自主性，以提供操作員與機(jī)械設(shè)備的高度互動(dòng)。同時(shí)，可視化界面和操作便捷性有助于操作員更好地掌控機(jī)械設(shè)備，并支持遠(yuǎn)程監(jiān)控。這種綜合性的設(shè)計(jì)有助于提高養(yǎng)護(hù)工作的效率、質(zhì)量和安全性。

4 結(jié)束語

綜上所述，高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)展示了道路維護(hù)領(lǐng)域令人振奮的進(jìn)步。從多功能性到智能感知，再到節(jié)能環(huán)保和人機(jī)協(xié)作，這些方面的不斷演進(jìn)使得養(yǎng)護(hù)工作更為高效、可持續(xù)和安全。未來，期待更多創(chuàng)新和技術(shù)的引入，以繼續(xù)提高高速公路路面的質(zhì)量和可靠性，以滿足不斷增長的道路需求。這將有助于確保交通安全、減少交通擁堵，并推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。