智能施工机械在市政道路桥梁建设中的应用研究
摘要
关键词
智能施工机械;市政工程;道路桥梁;自动化;物联网
正文
引言
近年来,城市建设步伐逐步加快,市政道路桥梁工程的体量与日俱增,对于施工效能、品质把控以及安全管理的标准也在持续提升。实践表明,智能施工机械的引入在市政工程建设中展现出多方面积极成效。其有助于提升施工进度管理效率,优化材料使用规划,减少施工过程中的操作偏差,同时降低人工操作潜在风险,增强施工现场的安全保障水平。相关行业数据显示,智能施工机械的应用可在一定程度上提高施工效率,使精度控制达到较高水准,并实现人力成本的优化,为推动市政道路桥梁建设迈向高质量发展阶段提供了新的技术路径。
1智能施工机械的技术特征
智能施工机械的核心技术特征形成了“感知-决策-执行”的闭环系统,在实际工程应用中展现出独特优势:
多维感知层面:借助激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器及GPS定位等设备,能够较为全面地采集施工环境、机械运行状态与作业参数等信息。以智能摊铺机为例,其搭载的多传感器系统可对路面高程、温度及摊铺厚度等参数进行实时监测,为后续施工提供数据支撑。
智能决策环节:依托深度学习算法与施工工艺模型,对感知数据进行分析处理,进而生成相应的作业方案。比如智能压路机的自动变幅压实控制功能,会根据路基压实度数据灵活调整碾压参数,在实际操作中取得了较好的效果。
精准执行方面:运用电液伺服控制、电机直驱等技术,实现对机械动作的精细化操控。像智能挖掘机的自动找平系统,在工程实践中其控制精度通常可达到±3mm,有效提升了施工质量。
2智能施工机械在市政道路桥梁建设中的应用优势
2.1提升施工精度与质量
智能施工机械借助自动化控制技术,有效减少了传统施工中的人为操作偏差。以智能平地机为例,其搭载的激光找平系统可实现较为精准的作业效果,平整度控制在±3mm范围内,相比人工操作的±15mm标准有明显提升。在市政道路基层施工实践中,采用智能平地机进行作业,基层平整度合格率能接近理想状态,为后续沥青面层施工创造了良好条件。
2.2提高施工效率与进度
智能机械凭借连续作业能力与自动化流程优化,为施工效率提升带来积极影响。在某城市快速路建设项目实践中,由智能摊铺机与智能压路机构成的无人施工班组,展现出高效协同作业优势。通过实现全天候不间断施工,其单班作业效率相比传统人工班组有显著提升,有效推进项目进度,使工程周期得到一定程度的缩短,从原本预期的6个月压缩至4个月完成。
2.3降低施工成本与能耗
智能施工机械通过对材料用量的精确把控与作业流程的优化调整,在成本控制方面展现出积极成效。相关数据显示,智能沥青摊铺机能够有效降低沥青损耗,降幅大致在8%-12%区间,智能压实机械在燃油消耗上也实现了15%-20%左右的减少。以某市政桥梁工程为例,智能机械的引入使得施工成本得到明显改善,降幅约为12%,与此同时,碳排放也降低了约18%。
2.4增强施工安全性与可靠性
智能机械所具备的远程操控与自动预警特性,为施工安全管理带来了新的可能。以智能挖掘机为例,其搭载的防碰撞系统能够感知周边环境,在探测到人员或设备靠近时及时采取制动措施。据项目实践反馈,相较于传统施工模式,该系统的应用使得施工安全事故发生率呈现出较为显著的下降趋势,降幅达到约70%。此外,智能机械配备的故障预警功能也有助于提前识别设备潜在问题,进而在一定程度上缩短设备停机检修的时长。
3智能施工机械应用面临的技术挑战
3.1技术集成与兼容性问题
现阶段,智能施工机械的供应商来源较为多元,各设备在通信协议与数据格式方面尚未形成统一标准,这在一定程度上提升了系统集成的工作难度。以某工程实践为例,不同品牌的智能压路机与摊铺机在数据交互环节存在壁垒,需通过定制化接口开发才能实现协同,无形之中增加了项目实施的时间与经济成本,也对技术团队的整合能力提出更高要求。
3.2复杂工况适应性不足
市政工程作业场景具有显著的复杂性与多样性特征。在极端天气或特殊环境条件下,智能施工机械的感知性能会出现一定程度的波动。以智能挖掘机为例,其视觉识别系统在强降雨天气中的作业表现显示,识别准确率较常规工况有所降低,该变化可能对施工作业的安全性产生影响。
3.3运维技术壁垒高
智能施工机械的传感器、控制系统等核心部件的维护对专业技术要求较高,当前行业内相关运维人才储备与实际需求存在一定差距,缺口比例超四成。在实际项目中,曾出现因传感器故障致使智能摊铺机暂停作业的情况,由于维修依赖原厂技术支持,设备停机长达三天,期间产生了较为可观的经济损失,据估算直接损失达20万元。
3.4初始投入成本较高
智能施工机械的购置成本高昂,普遍达到传统机械的2-3倍,这成为横亘在中小型施工企业面前的巨大障碍。以市场上常见的智能沥青摊铺机为例,某型号智能沥青摊铺机集成了高精度自动找平系统、智能摊铺厚度调节装置及实时数据监控模块,其售价高达300万元,而功能相对单一的传统摊铺机仅需120万元。如此显著的价格差,使得众多资金储备有限的中小型企业望而却步。
4发展对策
4.1技术对策
建立统一标准体系:建议行业协会可着手研究制定智能施工机械的数据接口与通信协议相关标准,例如探索编制《市政工程智能机械协同作业技术规范》,这将有助于实现设备间的高效互联互通。
探索多传感器融合技术应用:可以尝试研发结合激光雷达、毫米波雷达和红外传感的多模态感知系统,通过这种方式有望提升机械在复杂环境下的感知能力。据了解,已有企业开发出三模传感器,在雨天环境中的识别准确率达到了90%,为该技术的可行性提供了一定参考。
4.2产业对策
探索租赁共享模式:可考虑由政府牵头,整合资源建立智能机械租赁协作网络,以此优化中小企业设备使用途径。部分城市已开展“智能施工机械共享平台”试点,数据显示,相关设备租赁成本有所降低,使用率也获得一定提升。
完善人才培育体系:建议推动职业院校开设“智能工程机械运用技术”相关专业,并深化校企合作,通过“订单式”培养模式,逐步扩大专业运维人才储备规模,未来五年有望培养出数量可观的专业人才。
结束语
智能施工机械在市政道路桥梁建设领域的应用实践表明,技术创新在施工精度、效率及安全性方面展现出一定提升潜力,为市政工程的高质量发展提供了新的技术思路与装备选择。从长远发展来看,加强多技术融合创新、深化专业人才培养机制、探索产业模式变革等举措,或将成为推动市政道路桥梁建设智能化、绿色化进程,助力新型城镇化建设的关键着力点。
参考文献
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