基于廠拌熱再生技術的路面養(yǎng)護中心機械配置

霍尚斌

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

0 引言

基于廠拌熱再生技術的逐步成熟和規(guī)范應用，這些設備主要包括路面銑刨機、攪拌設備、攤鋪機、運輸車輛及壓實機械等。面對如此眾多的機械設備，如何合理地選型與配置是建立養(yǎng)護中心的一個重要工作內容[1]，養(yǎng)護中心機群包括靜態(tài)配置和動態(tài)配置。

所述養(yǎng)護中心機群的靜態(tài)配置主要是從宏觀角度對中心的機械數(shù)量、種類進行適當控制和搭配[2]。根據機械性能指標對主體機械、輔助機械、運輸車等進行合理配置。靜態(tài)配置可使養(yǎng)護中心效率和施工成本得到有效保證，但由于此配置既沒結合實際工況，也沒考慮機械性能的變化，因此不能直接用于指導施工[3]。與此對應的機群動態(tài)配置能夠形成面層養(yǎng)護機群組合方案，可用于指導瀝青混凝土路面面層養(yǎng)護施工[2]。

1 養(yǎng)護中心機群靜態(tài)配置

1.1 靜態(tài)配置基本原則

a）設備應與養(yǎng)護方法工藝相適應。在建立以瀝青廠拌熱再生技術為基礎的養(yǎng)護中心時，設備主要是為再生瀝青混合料服務，且應滿足廠拌熱再生技術的施工要求。另外，各地地形和氣候條件差異較大，因此在選型過程中應充分考慮這些因素。

b）機群中各單機和所有運行過程都需滿足主體機械的生產能力要求。廠拌熱再生攪拌設備是控制再生混合料生產的機械，因此是施工過程中的主體機械。

c）后續(xù)機械的生產能力要略大于前導機械。為了保證生產、施工順利開展，除了使各輔助機械設備滿足生產要求以外，還應該依照施工工藝之間的關系，使后續(xù)機械設備大于前續(xù)機械設備的生產能力。

d）技術方案可行的基礎上尋求經濟成本最優(yōu)。再生瀝青混凝土的生產、鋪筑過程中，對系統(tǒng)溫度要求較高，其中《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTJ 032—94)對上述各工序溫度有明確的規(guī)定。

1.2 靜態(tài)配置方法

a）固定生產要素的初始配置，固定生產要素主要由廠拌熱再生攪拌設備、攤鋪機和各種壓實機構成，上述要素配置方式如下：

（a）廠拌熱再生攪拌設備 在實際工程應用中，攪拌設備最小生產能力由養(yǎng)護中心規(guī)模確定，最小能力決定了該設備是否滿足工期以及工程量的要求，其計算公式為：

式中：D為工程施工天數(shù)；L為路面總長度；η為攪拌機設備生產能力系數(shù)；rj為第j層路面混合料比重；w為路面寬度；hj為第j層路面厚度。

（b）攤鋪機 根據靜態(tài)配置基本原則，由此來選擇鋪攤機的數(shù)量并選定工作速度。首先根據攤鋪機一次攤鋪寬度與路面寬度關系確定每個作業(yè)面所需鋪攤機數(shù)量。對于單臺攤鋪機，如果一次攤鋪寬度大于路面單側寬度，就采用單臺全寬攤鋪或雙臺并行攤鋪。如果應用于高速公路時，應使用雙臺攤鋪機并行攤鋪。如果一次攤鋪寬度小于路面單側寬度時，易選用雙臺并行攤鋪。

當上述過程完成后，應確定實際鋪攤速度，并配置初壓機及運料汽車。

式中：M1為攤鋪機數(shù)量；V1min為攤鋪機最小工作速度；G為攪拌機理論生產率；為路面面層平均容重；為路面面層平均厚度；η1為攤鋪機攤鋪速度折減系數(shù)。

（c）初壓機 根據靜態(tài)配置基本原則，攪拌設備每小時拌和多少噸，攤鋪機每小時就攤鋪多少噸，初壓壓路機每小時就至少初壓多少噸。若初壓機的速度大于《施工規(guī)范》規(guī)定時，必須選用兩臺設備；反之，選用一臺。

式中：m2為初壓壓路機的臺數(shù)；V2min為初壓壓路機最小工作速度；W2為初壓壓路機碾壓寬度；w2為初壓壓路機的重疊寬度；M2為所需初壓遍數(shù)；ηyi為碾壓速度折減系數(shù)。

（d）復壓機 在滿足上述要求的情況下，便可以確定實際工作過程中的初壓速度，并將此值作為變量配置復壓機。

（e）終壓機 根據同樣方法可確定終壓機實際工作速度與數(shù)量[4]。

b）可變生產要素（運料汽車）初始配置根據靜態(tài)配置基本原則，運料汽車效率應高于拌和站。由此分別計算最大、最小運距時，運料汽車的最小數(shù)量。

式中：G0為運料汽車可裝載質量；T0為運料汽車在一個工作循環(huán)周期內的最大或最小時間；Nmin為系統(tǒng)所需運料汽車數(shù)量的最小值。

c）技術約束 再生瀝青混合料溫降控制是影響施工質量的關鍵因素，混合料溫度特性控制著路面機械施工配置現(xiàn)場布局、機群配置及工藝流程等。影響混合料溫度的因素主要有運輸時間和環(huán)境溫度，其中瀝青混合料在運輸過程中的溫降通常與運料時間成正比關系；而工作環(huán)境溫度對混合料的影響體現(xiàn)在攤鋪、初壓、復壓、終壓等階段。如果無法滿足，則說明機群的施工布局與配置互相之間是不匹配的，必須做出相應調整。

d）施工配置和經濟技術指標的求解 經過上述配置，就可以評價經濟技術指標，不斷變化單臺機械或機組的性能、數(shù)量，建立機群施工配置最佳機群組合，其中在每一次組配過程中，都以瀝青混合料各階段的溫度為約束條件[5]。

2 再生瀝青混凝土路面施工動態(tài)配置

以再生瀝青混凝土為對象的路面機群施工中，施工工作條件、機械設備運行狀態(tài)隨著施工的進行時刻在變化著，因此利用靜態(tài)配置方法確定的最佳施工系統(tǒng)將逐漸失去其合理性。故如何動態(tài)、準確、快捷地調整機械化施工以保持系統(tǒng)最佳性能，則具有極為重要的現(xiàn)實意義。

在廠拌熱再生瀝青混凝土路面施工中，主要由銑刨和攪拌設備、運料車輛、攤鋪機、初壓、復壓、終壓壓路機等7種設備形成一個綜合系統(tǒng)，該系統(tǒng)最理想的工況為：

a）一輛運輸汽車裝滿離開時，接著就有一輛車輛到達銑刨機處。

b）拌和樓拌和好材料時，接著就有一輛車輛到達拌和機處。

c）攤鋪機需要進料時，就有一輛車輛到達攤鋪機處。

d）攤鋪機攤鋪后，壓路機就能夠馬上進行壓實工作。

在研究機群的工作特性之前，首先需要總結系統(tǒng)的概率特性。為了簡化研究過程，本文將系統(tǒng)分為銑刨、破碎、攪拌、攤鋪、初壓、復壓以及終壓等7個子系統(tǒng)。下面對各子系統(tǒng)分別進行研究。

2.1 銑刨機處汽車排隊數(shù)量及相應概率

2.2 破碎篩分處汽車排隊數(shù)量及相應概率

2.3 攪拌子系統(tǒng)排隊及相應概率

攪拌子系統(tǒng)主要由攪拌站與運料汽車構成。

2.4 攤鋪子系統(tǒng)

主要由攤鋪機與運料汽車構成。

2.5 初壓子系統(tǒng)

主要由攤鋪機與初壓壓路機構成。

2.6 復壓子系統(tǒng)

主要由初壓壓路機與復壓壓路機構成。

2.7 終壓子系統(tǒng)

主要由復壓壓路機與終壓壓路機構成。

2.8 設備運行狀態(tài)與機械組合關系

結合各種組合下機械系統(tǒng)的工作狀態(tài)及施工成本，基于上述運行狀態(tài)計算公式，在滿足相關施工規(guī)范的前提下，就可以得到滿意度較高的系統(tǒng)狀態(tài)和對應的組合方式。

3 結論

本文以廠拌熱再生技術的路面養(yǎng)護中心機械群為研究對象，提出了兩種機械配置方法。機群的靜態(tài)配置可確定養(yǎng)護中心的養(yǎng)護規(guī)模大小，而機群的動態(tài)配置可確定養(yǎng)護施工過程中的機械組合。本文分析方法以及推導的數(shù)值計算公式為下一步編制機群配置決策軟件系統(tǒng)奠定理論基礎，從而為廢舊瀝青混凝土的再生利用提供了必要的技術支持。