攤鋪機自動找平控制系統研究

王瑛

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州　貴陽　550008）

攤鋪機自動找平控制系統研究

王瑛

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽550008）

在道路施工中，路面的平整度主要取決于攤鋪機的自動找平系統，而自動找平控制器又是攤鋪機自動找平系統的重要組成部分，其結構形式以及工作原理對于攤鋪機的控制系統的執行起著決定性的作用。對攤鋪機自動找平系統的發展趨勢以及設計方式進行了簡要的探析，并淺析了其在相關工程中的應用。

攤鋪機；自動找平；控制系統；研究

0　引言

道路建設行業中較多地運用了攤鋪機，而攤鋪機的自動找平系統對于攤鋪機性能的發揮起著決定性的作用，因而要不斷增強攤鋪機的功能，相關的設計人員要對控制系統進行不斷地優化，確保攤鋪機能夠充分發揮其功能，最終提高攤鋪機自動找平系統運行的效率以及效益。

1　攤鋪機及其自動找平控制系統的發展趨勢［1-3］

目前對于攤鋪機的主要研究方向是逐漸趨向大型化、小型化、系列化；多功能、高性能；智能化、機電液一體化方向發展。

1.1大型化、系列化

如今，攤鋪機的攤鋪寬度已達15 m，而攤鋪的厚度最大則為40 cm，與現階段多車道以及各種等級較高的高速公路對于路面攤鋪的要求都相一致。在攤鋪機系列中，寬度小于3.5 m的攤鋪機機型則為小型機，小型機的基本寬度不超過2.5 m，攤鋪的寬度則在1.5～3.5 m。而小型攤鋪機具有靈活方便等特點，并且在一些諸如林蔭道以及人行行道的特殊攤鋪工程中應用較多，因此，小型機也是攤鋪機未來的發展方向之一。

1.2高性能化、多功能化

攤鋪機不但往大型化、系列化發展，積極開發其綜合功能也是未來一個重要發展方向，例如戴納派克公司生產的F141C多功能攤鋪機，則兼具了編寫程序以及進行精確的曲線攤鋪的功能?？梢詥为毜貙α隙返膬梢戆暹M行控制，并快速對螺旋的高度進行調節。

1.3智能化、機電液一體化

攤鋪機中普遍應用到了機電液一體化的相關設計技術，并且攤鋪機的電液控制系統還能夠有效體現出攤鋪機系統的先進性以及選擇的元件的先進性。而攤鋪機控制技術的智能化主要體現在以下幾個方面：（1）自動顯示攤鋪作業的狀態；（2）自動對供料系統的料位進行控制；（3）對攤鋪作業實行恒速控制；（4）對攤鋪機的自動找平進行控制；（5）對攤鋪工況實時進行監測，并對存在的故障進行診斷。

2　攤鋪機自動找平控制系統設計

2.1找平系統設計

攤鋪機中的自動找平系統最基本的作用就是能夠有效確保攤鋪路面的平整，使其與相關的規定一致。因此，為了有效控制好熨平板的升降精準度，使用的控制系統務必為閉環控制，并經由反饋對信號的準確性進行控制?，F階段的攤鋪機中，自動找平系統內部的液壓系統控制左右工作油缸主要是通過兩個電磁換向閥而實現的，使得分布于油缸的上下兩個腔的油路實現通斷。系統供油時是利用定量泵來完成的，對系統的流量進行控制時，需要利用節流閥來控制，為了避免油缸發生滑移，可以使用液壓鎖將液壓系統鎖住。左右兩個功能相同的找平液壓系統以電控方式對工作油缸供油，通過控制左右兩個電磁閥的工作狀態就可以獨立的調節兩個工作油缸的升降，從而達到對攤鋪層高度的精確把握。液壓系統主要包括：（1）電機：采用型號Y100L1-4型和YS-W7124型兩臺電機。電機都采用三角形接法，額定電壓都為380 V，額定電流1.6 A和額定電流5.0 A。

（2）齒輪泵：兩臺齒輪泵型號為CB-E310。工作壓力為16 MPa，排量為10 mL/r，額定轉速為2 000 rpm。

（3）溢流閥：采用型號為YF-L20H2的溢流閥，其公稱壓力31.5 MPa、額定流量40 L/min、調壓范圍0.6～0.8 MPa。

（4）液壓缸：找平臂、牽引臂都采用雙缸工作。液壓系統在工作時，由電機帶動齒輪泵，分別對兩路進行供油。其中一路經電液比例閥對找平臂液壓缸供油，另一路經電液比例閥對牽引臂液壓缸供油。

（5）電液轉換部分：主要由電液比例閥、放大器組成。

2.2系統軟件設計

系統的軟件設計采用模塊化設計，將系統分為若干個模塊，分別實現系統的數據采集、濾波、自動保存、PID算法，界面顯示等功能。這樣在系統軟件的調試過程中，各個模塊的獨立調試有助于問題的發現和解決。在一定程度上減少了程序錯誤的發生，同時也節約了程序的調試時間。

軟件設計按如下的步驟進行：首先，對問題進行分析，確定需要解決的問題的相關要求。其次，確定算法。根據問題的要求和指令系統的特點，決定系統程序算法；算法是進行程序設計的依據，它決定了程序的正確性和程序的質量。再次，制定程序框圖。根據所選擇的算法，制定出運算的步驟和順序，把運算過程劃成程序的流程圖。然后，根據程序的流程圖，編寫源程序。最后，程序調試。對于那些沒有自開發的功能的系統，需要通過采集的數據和程序來完成軌跡仿真，并以單步、斷點、連續方式試運行程序。

2.3攤鋪機自動找平系統在實際工程中的應用

2.3.1工程案例

廈蓉高速貴州境織金至納雍第十四合同段路線起訖樁號K66+060～K100+520，全線長34.411 131 km，路基寬度24.5 m，設計速度按80 km/h雙向四車道高速公路標準修建。

主線為4 cm厚細粒式改性瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+6 cm厚中粒式瀝青混凝土（AC-20）+ 8 cm厚粗粒式瀝青混凝土（AC-25）+稀漿下封層+ 40 cm厚水泥穩定碎石基層+20cm厚級配碎石底基層，總厚度78 cm。

2.3.2級配碎石底基層攤鋪

級配碎石底基層的施工采用攤鋪機攤鋪，根據試驗路段確定松鋪系數。底基層根據規范要求及設計厚度，攤鋪機攤鋪混合料時，其松鋪系數約為1.25～1.35。檢查松鋪材料層的厚度是否符合預計要求，必要時進行減料和補料工作，在整形后，當混合料的含水量等于或大于最佳含水量時，立即用振動壓路機靜壓2遍，直線和不設超高的平曲線段，由內兩側路肩開始向路中心進行碾壓，碾壓時，后輪應重疊1/2輪寬；后輪必須超過兩段的接縫處。

2.3.3水泥穩定碎石攤鋪

攤鋪過程中應按設計的路拱不斷調整攤鋪機熨平板，使攤鋪出的混合料具有規定的路拱橫坡，在攤鋪機后應派人專門消除攤鋪過后粗細集料離析的現象，對局部粗細集料堆積的“窩”應進行鏟除后用新混合料填補。攤鋪時混合料的含水量應高于最佳含水量0.5%～1.0%，以補償攤鋪及碾壓過程中的水份損失；攤鋪機在施工中以均勻的速度行駛，保證混和料均勻、不間斷的攤鋪，對外形不規則、路面厚度不同、空間受限制以及人工構造物接頭等攤鋪機無法工作的地方，可采用人工攤鋪。第一層攤鋪結束并報請監理工程師批準后，將先攤鋪的第一層表面拉毛后再繼續攤鋪第二層。

2.3.4瀝青混合料的攤鋪

瀝青混合料的攤鋪采用攤鋪機兩臺攤鋪機成梯隊聯合作業，半幅一次鋪筑成型的施工方法。該設備兩側安裝有可調活動的平行滑車，能按照規定的典型斷面和圖紙所示的厚度在車道寬度內攤鋪。攤鋪機具有一套夯板和可調整振幅的整平板的組合裝置，夯板與震動整平板的頻率，可隨傳感通過外面的平行滑車參考線探出縱坡和整平板的橫坡，能自動發出信號來操縱整平板，使攤鋪機能鋪筑出理想的縱橫坡度。兩臺攤鋪機成梯隊攤鋪時，使縱向接縫重疊3～5 cm，前一臺靠近中央分隔帶先行，后一臺攤鋪機在縱向接縫附近采用滑靴調平，結合自動橫坡控制儀，控制橫向坡度，前后兩臺攤鋪機相距15～20 m。

（1）瀝青面層施工分三層施工，在鋪筑下面層前應認真清潔下封層的表面。瀝青面層施工應連續，防止中下面層受污染。攤鋪上層前應清潔下層澆灑粘層瀝青后再鋪筑。

（2）混合料必須采用機械攤鋪機，在攤鋪前應檢查確認下層的質量，質量不合格時，不得進行鋪筑作業。

（3）進行作業的攤鋪機必須具有自動或半自動調節厚度及找平的裝置，必須具有振動熨平板或振動夯實等初步壓實裝置，攤鋪幅面宜全幅型。

（4）攤鋪機的攤鋪速度應調整到與供料、壓實速度平衡，保證連續不斷的均衡的攤鋪，中間不致停頓等候。對外形不規則、空間受限制以及與人工構造物接頭等攤鋪機無法工作的地方，可采用人工攤鋪。

（5）普通瀝青混凝土運至現場溫度應不低于145℃，正常攤鋪溫度不低于135℃，低溫攤鋪溫度不低于150℃。SMA瀝青混合料攤鋪溫度宜大于160℃，低于是140℃溫度的混合料禁止使用，混合料攤鋪溫度在卡車卸料到攤鋪機上時測量。當路表溫度低于15℃時，不宜攤鋪SMA瀝青混合料。

（6）SMA瀝青混合料的壓實系數要比普通的瀝青混凝土小得多，松鋪系數應根據試驗段的數據來確定，約為1.15。攤鋪過程中應隨時檢查攤鋪厚度及路供、橫坡，達不到要求時，立即進行調整。

（7）已經離析或結成不能壓碎的硬殼、團塊或運料車輛卸料時留于車上混和料，以及低于或高于規定鋪筑溫度或被雨水淋濕的混和料都必須廢除。運至鋪筑現場的混和料，應在當天或當班完成壓實，否則現場多余的混和料予以廢除。

（8）瀝青混凝土的攤鋪分為三層攤鋪，瀝青混凝土下面層采用拉線走鋼絲施工，確保路面高程和平整度，中面層和上面層采用激光平衡梁施工保證路面平整度。

3　結　語

攤鋪機的結構和性能都十分的特殊，為了進一步增強攤鋪機的功能，務必要了解影響控制系統功能發揮的因素，還要做好不同區域的控制工作，制定系統設計目標，確保攤鋪機功能的正常發揮。

［1］郭光生.瀝青攤鋪機找平系統研究 ［J］.價值工程，2015，34（33）: 109-110.

［2］任志亮.淺談攤鋪機自動找平應用 ［J］.建筑工程技術與設計，2015（34）:87-88.

［3］楊庚.新型行走控制系統在瀝青攤鋪機上的應用［J］.建設機械技術與管理，2015（7）:95-98.

U415.52+1

B

1009-7716（2016）07-0252-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.075

2016-03-11

王瑛（1987-），男，貴州貴陽人，助理工程師，從事項目機料管理工作。