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高速公路標(biāo)線清除機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用

摘要  針對(duì)目前道路標(biāo)線清除設(shè)備存在的缺陷，進(jìn)行適應(yīng)高速公路作業(yè)的設(shè)備研發(fā)，著重介紹其除線裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)和使用效果，提供一種適合高速公路瀝青路面舊標(biāo)線清除的設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞  高速公路  標(biāo)線清除機(jī)  研發(fā)  銑刨除線裝置 

1 概述

道路標(biāo)線是高速公路設(shè)施的重要組成部分，是最有效地引導(dǎo)車(chē)輛規(guī)范、安全行駛的方式 ?？梢赃@樣說(shuō)，沒(méi)有道路標(biāo)線，就沒(méi)有高速公路的安全行車(chē)。隨著高速公路里程的迅速增加和使用年限的延長(zhǎng)，在已通車(chē)使用的近4萬(wàn)公里的高速公路上，部分標(biāo)線已老化、磨損、殘缺，如不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、維修，日積月累，路面標(biāo)線就會(huì)失去應(yīng)有的功能。然而，過(guò)去依靠“人海戰(zhàn)術(shù)”的人工敲打舊線清除方法從施工安全還是占路時(shí)間的角度看都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)的需要。如何摒棄人工作業(yè)轉(zhuǎn)而采用機(jī)械化除線施工，不僅是件急需解決的事情，同時(shí)也面臨著采用何種設(shè)備的難題，因之前并沒(méi)有牽涉高速路大面積標(biāo)線清除的成功案例可供借鑒。居于“全國(guó)干線公路養(yǎng)護(hù)管理檢查工作”迫在眉睫，我們便以已有普通標(biāo)線清除機(jī)為藍(lán)本，進(jìn)行一項(xiàng)全新的高速路標(biāo)線清除設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)。

2 現(xiàn)有設(shè)備局限性分析

前些年普通公路舊道路標(biāo)線清除大多還停留在人工的“錘擊斧砍”的原始勞作中，目前雖有些專用于道路標(biāo)線清除的路面機(jī)械產(chǎn)品，如立旋式打磨機(jī)及近年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)瑞士生產(chǎn)的水泥路面拉毛機(jī)和國(guó)內(nèi)仿制生產(chǎn)的臥軸式標(biāo)線銑刨機(jī)，雖然工作效率比人工作業(yè)提高了許多，但仍無(wú)法適應(yīng)于高速公路的作業(yè)要求（不破壞路面、占地少、作業(yè)快、可靠性高），且設(shè)備存在許多缺陷，具體表現(xiàn)在：

2.1立旋式打磨機(jī)磨頭的破壞性大

立旋式打磨其原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磨頭高速旋轉(zhuǎn)，磨頭在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下與路面凸起部分敲擊打磨，將舊線去除，由于其沖擊力大，在普通標(biāo)線的清除中會(huì)留下坑坑洼洼，不僅磨不干凈，而且往往會(huì)造成路面的破壞；同時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（支撐面積大），對(duì)稍有不平的路面清除效果就很差，且工作效率低，較適合于水泥路面的人行橫道線和振動(dòng)標(biāo)線的清除施工。

2.2臥式除線機(jī)適用性不好、效果差、壽命短

該型機(jī)由于是由拉毛機(jī)改進(jìn)過(guò)來(lái)的，對(duì)標(biāo)線銑刨厚度的控制難把握，且動(dòng)平衡差，震動(dòng)大，不僅操作不便，而且可靠性低，清除效果差；并且，僅能將舊標(biāo)線敲碎打散，細(xì)塊飛濺嚴(yán)重，粉塵四處彌漫飄揚(yáng)，危害操作手的身體健康和影響行車(chē)安全；另外，其刀片非專業(yè)生產(chǎn)，或昂貴（進(jìn)口）或不耐用（國(guó)產(chǎn)），不適應(yīng)國(guó)情路況，難推廣使用。

3 技術(shù)研發(fā)內(nèi)容

3.1 整體設(shè)計(jì)思路

以手推式輕便型為總設(shè)計(jì)思路，采用高效率的臥軸結(jié)構(gòu)形式，手推行進(jìn)單元組合動(dòng)力總成、避震機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、標(biāo)線銑刨除線裝置等。著重對(duì)銑刨腔的排渣和刀頭的擊打效果及相關(guān)核心技術(shù)進(jìn)行逐一研究分析，達(dá)到下列效果：支撐于銑刨除線裝置的銑刨腔內(nèi)的刀鼓總成在發(fā)動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行臥式高速旋轉(zhuǎn)，其合金刀頭通過(guò)與標(biāo)線的碰擊產(chǎn)生銑刨效應(yīng)，刀體與刀桿之間的間隙可起軟敲擊的效果，從而平穩(wěn)高效地將標(biāo)線清除，整機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

                         圖1

3.2整機(jī)行進(jìn)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用高彈性行走輪（相類(lèi)似產(chǎn)品為硬質(zhì)輪，震動(dòng)大）、寬輪距（相類(lèi)似產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)限制不重視輪距的設(shè)計(jì)，其行走輪都是壓在標(biāo)線上，由于舊標(biāo)線殘缺不全，所以無(wú)法保證除線深度）、小軸距（即前后輪軸距較小，僅為420mm，比同類(lèi)型機(jī)短30mm）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證其結(jié)構(gòu)緊湊，使用輕便，作業(yè)高效，能適應(yīng)各種道路標(biāo)線的除線作業(yè)（見(jiàn)圖2）。

3.3 高效率、長(zhǎng)壽命除線裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

"12" year="1899">3.3.1銑刨除線裝置的技術(shù)設(shè)計(jì)

采用臥軸式結(jié)構(gòu)，以鑲有合金刀頭的刀片組旋轉(zhuǎn)體和鼓腔組合形成一個(gè)獨(dú)立工作整體，它牽涉到兩方面的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，一是裝置銑刨刀具的使用壽命要長(zhǎng)，除了采用具有與沖擊鉆頭相同耐磨耐沖擊性能的特殊合金作為刀頭外，刀體采用通風(fēng)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其自身產(chǎn)生冷卻效果，從而延長(zhǎng)了刀片的使用壽命；二是裝置的排風(fēng)排渣問(wèn)題。應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，將銑鼓腔設(shè)計(jì)成蝸殼式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式并有專門(mén)的排氣和排渣通道，一方面，除線時(shí)的揚(yáng)塵在慣性力的作用下沿著蝸殼腔向外排出；另一方面，線渣在高速旋轉(zhuǎn)刀架鼓的帶動(dòng)下被強(qiáng)制地經(jīng)通道向前排出線外，解決了相類(lèi)似產(chǎn)品（其為簡(jiǎn)單的方形箱式結(jié)構(gòu)，無(wú)法消除腔壓）銑鼓高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的腔壓致使標(biāo)線粉塵四處飛濺（特別會(huì)飛揚(yáng)在操作手身上）的難題，改變過(guò)去除線時(shí)看不清標(biāo)線的窘境，并使線渣不會(huì)落在尚未去除的線內(nèi)，保證行走輪的平順，實(shí)現(xiàn)除線的精確高效和作業(yè)環(huán)境的改善（見(jiàn)圖3）。

"12" year="1899">3.3.2通風(fēng)式銑刨刀片、刀體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖4）。

工作面采用多點(diǎn)(達(dá)9～12焊點(diǎn))高強(qiáng)度耐磨合金刀頭焊接，配變徑合金刀桿，使刀架工作平穩(wěn)，高效耐用。由于刀體孔和刀桿之間有2mm間隙配合（可自動(dòng)調(diào)整銑刨厚度），設(shè)計(jì)時(shí)刀體較硬且價(jià)格高，刀桿較軟且便宜，經(jīng)工作一段時(shí)間后，刀桿會(huì)較刀體磨損的快，這樣，隨著刀桿磨損后其間隙的不斷增大，只是更換同直徑的新刀桿（相類(lèi)似產(chǎn)品與刀片匹配的刀桿為固定直徑的普通鋼材，易磨損、間隙大，其結(jié)果是銑刨厚度難控控制且整機(jī)震動(dòng)大）已不能解決自動(dòng)調(diào)整量問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)有不同直徑的刀桿已備更換，這就是獨(dú)創(chuàng)變徑刀桿的原由。所以，變徑刀桿的設(shè)計(jì)，可使銑鼓裝置的工作更平穩(wěn)，銑刨更精準(zhǔn)，效率更高；另外，由于銑刨機(jī)最重的成本支出就在于刀片（一般為0.5～1元/平方米標(biāo)線），因此，刀片的耐用與否，很大程度上決定了該機(jī)的推廣應(yīng)用前景。而相類(lèi)似產(chǎn)品刀片只有6個(gè)合金焊點(diǎn)，刀體為實(shí)心，散熱差、不耐用。新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的通風(fēng)式刀體合金焊點(diǎn)較多，且有專門(mén)的通風(fēng)槽，不僅銑刨效果好（敲擊點(diǎn)較密集），而且刀頭耐磨，使用壽命長(zhǎng)，有效降低了使用成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)性。

4 產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

標(biāo)線清除機(jī)是針對(duì)高速公路的使用特點(diǎn)，結(jié)合福建道路實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)綜合分析各種資料重新定位后，設(shè)計(jì)制造的適合瀝青路面施工的舊標(biāo)線清除設(shè)備，其創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在：

4.1 采用寬輪距小軸距、厚度靈活調(diào)整的高效臥軸式結(jié)構(gòu)，解決高速公路瀝青路清除標(biāo)線易破壞路面和長(zhǎng)時(shí)間占路作業(yè)的難題，達(dá)到高效除線目的；

4.2應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，將除線裝置的銑鼓腔由過(guò)去同類(lèi)機(jī)型的方箱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成蝸殼式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)鼓腔設(shè)有專門(mén)的排氣和排渣通道，克服了過(guò)去除線時(shí)粉塵滿天飛影響行車(chē)安全和看不清標(biāo)線的難題；

4.3刀片采用一種通風(fēng)式多點(diǎn)合金頭焊接，配以變徑刀桿設(shè)計(jì)，使銑鼓裝置的工作更平穩(wěn)，銑刨更精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的高效和環(huán)境的改善，有效地降低了除線成本。

5 實(shí)際應(yīng)用效果、效益

道路標(biāo)線清除機(jī)2010年10月試制成功后，由泉州閩盛交通科技公司生產(chǎn)，于12月和2011年3月分別投入到福建泉州、三明路段試用，歷經(jīng)多次反復(fù)修改和完善，在泉州和三明高速管理公司的大力支持下，由省高速養(yǎng)護(hù)路面分公司順利完成了工業(yè)性試驗(yàn)，三明鴻路交通工程公司專業(yè)施工隊(duì)連續(xù)使用一個(gè)月，完成1萬(wàn)多平米的高速路面標(biāo)線清除任務(wù)，通過(guò)質(zhì)量跟蹤并根據(jù)使用的情況和機(jī)手反映：除線設(shè)備的研發(fā)符合國(guó)情，能滿普通舊道路標(biāo)線清除作業(yè)的要求，特別適合高速路瀝青路面標(biāo)線的銑刨清除，清除效率高，不破壞路面；設(shè)備輕巧易用，厚度調(diào)節(jié)方便，刀片壽命長(zhǎng)，可靠性高。到目前為止，該設(shè)備共完成所管養(yǎng)或承擔(dān)的200公里的高速公路道路標(biāo)線清除施工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了全路段的機(jī)械化清除標(biāo)線作業(yè)，路面標(biāo)線施工質(zhì)量也大大提高，效率比人工提高10倍，成本降低40%，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。共完成5萬(wàn)平方米的清除線任務(wù)，直接經(jīng)濟(jì)效益（純收入）40萬(wàn)元，增收節(jié)支總額150萬(wàn)元，且大大減少了施工過(guò)程的安全事故。

圖5為施工使用現(xiàn)場(chǎng)。

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圖5

6.結(jié)語(yǔ)

高速公路標(biāo)線清除施工往往碰到路面敲壞、占路時(shí)間長(zhǎng)、污染作業(yè)環(huán)境、頻繁維修機(jī)器等突出問(wèn)題，直接影響其通車(chē)能力和行車(chē)安全?？v觀市場(chǎng)現(xiàn)有的清除機(jī)由于存在諸多缺陷而無(wú)法勝任該項(xiàng)工作。居于本行業(yè)對(duì)高速路標(biāo)線養(yǎng)護(hù)維修特殊要求的深刻理解而全新研發(fā)的高速公路標(biāo)線清除機(jī)，其獨(dú)創(chuàng)的臥軸式銑刨除線裝置具有銑線能力強(qiáng)、厚度調(diào)整靈活、刀片使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小、可靠性高等特點(diǎn)。整機(jī)經(jīng)近一年來(lái)的使用證明，該機(jī)適合高速路瀝青路面清除標(biāo)線作業(yè)，效果良好，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，值得推廣。