車輛電液控制理論及應(yīng)用6-3

第六章典型車輛液壓與控制系統(tǒng)介紹瀝青灑布車液壓驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)瀝青灑布車及其控制技術(shù)研究長安大學(xué)道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室焦生杰教授博導(dǎo)

瀝青灑布車主要應(yīng)用在以貫入法、表面處置法修筑路面、穩(wěn)定土壤以及路拌瀝青混合料的工程中，供運(yùn)輸和均勻?yàn)⒉紵釕B(tài)瀝青或冷態(tài)煤焦油之用.

現(xiàn)代的瀝青灑布車亦可灑布各種改性瀝青、乳化瀝青等，作為黑色路面路基的透油層、下封層和黑色路面各層之間的粘層。同時(shí)瀝青灑布車還是石屑封層的主要設(shè)備。瀝青灑布車分類按瀝青罐容量：可以分為小型（3000L以下）、中型（4000~6000L）和大型（8000L以上）按移動(dòng)形式：可以分為手推式、拖運(yùn)式和自行式按噴灑方式：可分為泵壓式和氣壓式按瀝青泵驅(qū)動(dòng)方式：可分為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)目錄1瀝青灑布車國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1瀝青灑布車技術(shù)進(jìn)步1.2國外瀝青灑布車主要生產(chǎn)廠家

1.3國內(nèi)瀝青灑布車主要生產(chǎn)廠家

1.4瀝青灑布車專利技術(shù)

1.5市場銷售情況2瀝青灑布車控制技術(shù)

2.1控制系統(tǒng)主要功能

2.2主控制器的選擇 2.3車速、液壓系統(tǒng)、瀝青灑布系統(tǒng)、協(xié)調(diào)工作特性 2.4車速測量 2.5灑布精度影響因素1瀝青灑布車國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀早期的灑布作業(yè)是通過柴火、煤或燃油加熱瀝青后，用人工以瓢潑的方式進(jìn)行灑布。瀝青灑布車上世紀(jì)初問世，并在上世紀(jì)40年代發(fā)展成為功能較完善的產(chǎn)品，其代表產(chǎn)品是自行直排式瀝青灑布車。高等級(jí)路面的迅速發(fā)展，對(duì)瀝青灑布技術(shù)不斷提出更高要求。自行直排式瀝青灑布車采用鴨嘴型直排灑布，在灑布量、灑布寬度、均勻度這三項(xiàng)指標(biāo)上難以調(diào)節(jié)，已不能適應(yīng)各種不同的施工技術(shù)規(guī)范要求。

我國于上世紀(jì)50年代，由蘇聯(lián)引進(jìn)技術(shù)并開始生產(chǎn)瀝青灑布車。其主要特點(diǎn)是：瀝青采用火管加熱；采用容積式瀝青泵加壓噴灑；用更換多噴嘴噴桿的方式改變噴灑寬度；采用調(diào)節(jié)車速與瀝青泵轉(zhuǎn)速的匹配關(guān)系來達(dá)到預(yù)定的灑布量。

這種技術(shù)在國內(nèi)幾乎保持到上世紀(jì)90年代都沒有顯著變化。

隨著黑色路面的迅速發(fā)展，通車?yán)锍滩粩嘣黾樱┕すに嚨母淖兒褪┕べ|(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)瀝青灑布車的數(shù)量需求增多，技術(shù)要求也越來越高。 瀝青灑布車的主要技術(shù)進(jìn)步有以下幾個(gè)方面：1.1瀝青灑布車技術(shù)進(jìn)步1）導(dǎo)熱油加熱方式取代了傳統(tǒng)的火管加熱方式；2）灑布桿采用折疊和液壓伸縮方式改變?yōu)⒉紝挾?，取代了以往通過更換不同長度灑布桿改變?yōu)⒉紝挾鹊姆绞剑?）液壓傳動(dòng)技術(shù)的引入，改變了以往機(jī)械式瀝青灑布車灑布量調(diào)節(jié)范圍過小的缺陷，現(xiàn)在的瀝青灑布車灑布量范圍可以在0.3~3kg/m2范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；4）電子技術(shù)的應(yīng)用使得瀝青灑布車向著智能化方向發(fā)展；杭州美通安裝在駕駛室的前操作臺(tái)，自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)噴灑過程法國來區(qū)維爾（RINCHEVAL）5）先進(jìn)的測控技術(shù)可以消除動(dòng)力半徑變化和地面滑轉(zhuǎn)等因素對(duì)灑布量的影響，灑布精度進(jìn)一步提高。測速雷達(dá)意大利瑪森薩（MASSENZA）

MASSENZA公司的高粘稠（改性）瀝青灑布車在國際上享有很高聲譽(yù)，而且是一種真正意義上的可用于改性瀝青灑布的專用設(shè)備，具有上乘的質(zhì)量。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，用以監(jiān)視并自動(dòng)調(diào)整噴灑壓力，以保證恒定噴灑率，副發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)保證穩(wěn)定的動(dòng)力，可在運(yùn)輸過程和灑布作業(yè)時(shí)加熱，可適應(yīng)惡劣的路況要求。法國來區(qū)維爾（RINCHEVAL）

采用全自動(dòng)控制；無論灑布何種粘度瀝青(改性瀝青或乳化瀝青等)，均可獲得高精度的灑布計(jì)量，不受車速和灑布寬度變化的影響；瀝青采用導(dǎo)熱油或直接如熱；折疊式噴管，最大灑布寬度6.2米；可配置手工噴灑裝置。歐亞機(jī)械配有手動(dòng)或自動(dòng)燃燒器，瀝青罐、瀝青泵、噴嘴及管路均由導(dǎo)熱油加熱，瀝青噴灑溫度可高達(dá)200℃

橫向折疊式或液壓伸縮式噴灑桿，每個(gè)噴嘴可獨(dú)立噴灑采用測速雷達(dá)專利技術(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度可達(dá)1%瑞典灑威電腦控制、工作速度穩(wěn)定、瀝青泵流量控制精確、噴嘴高度自動(dòng)調(diào)節(jié)、系統(tǒng)集中控制，可以滿足縱向及橫向?yàn)⒉家蟆Ｃ绹鳵OSCO美國百開加拿大西斯德克（SYSTEQ）1.3國內(nèi)瀝青灑布車主要生產(chǎn)廠家

公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展為我國瀝青灑布車行業(yè)的發(fā)展帶來了商機(jī)，在這一市場推動(dòng)下，國內(nèi)誕生了多家新興的瀝青灑布車生產(chǎn)制造企業(yè)。瀝青灑布車有拖式、自行式，大、中、小規(guī)格齊全，技術(shù)性能多樣，可以滿足不同施工技術(shù)需求。路橋集團(tuán)郴州筑路機(jī)械廠國內(nèi)起步較早西安達(dá)剛國內(nèi)最早生產(chǎn)智能型瀝青灑布車可噴灑高粘度改性瀝青、熱瀝青和乳化瀝青噴嘴采用高壓空氣清洗灑布寬度可自由調(diào)節(jié)：每個(gè)噴嘴可獨(dú)立控制開閉噴嘴設(shè)計(jì)可進(jìn)行三重疊噴灑噴灑過程計(jì)算機(jī)控制

杭州美通產(chǎn)品系列全、技術(shù)水平高、性價(jià)比高

杭州美通的灑布車包括普通型、智能型兩大系列，是目前國內(nèi)制造瀝青灑布車系列最全的生產(chǎn)企業(yè)(1-12噸)。

FD5080GLQ多功能型東風(fēng)4×2汽車底盤噴灑寬幅0.5~6m灑布量0.5~2.8L/m2瀝青罐額定容量5000L液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)硅酸鋁材料保溫瀝青泵外置清洗裝置分柴油清洗和高壓空氣沖洗兩部分杭州美通杭州美通FD5080GLQ智能型東風(fēng)4×2汽車底盤灑布寬度0.5~6m

灑布量0.5~2.8L/m2瀝青罐額定容量5000L液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)硅酸鋁材料保溫瀝青泵外置清洗裝置分柴油清洗和高壓空氣沖洗兩部分

控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的灑布量和噴灑寬度以及瀝青種類給出推薦檔位和車速，再根據(jù)實(shí)測速度自動(dòng)調(diào)整瀝青泵轉(zhuǎn)速，使之達(dá)到設(shè)計(jì)噴灑精度。杭州美通FD5250GLQ智能型斯太爾6×4汽車底盤灑布寬度2~6m灑布量0.25~3.0L/m2瀝青罐額定容量12000L柱塞變量泵、徑向大扭矩馬達(dá)和齒輪馬達(dá)組成開式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)瀝青泵和導(dǎo)熱油泵硅酸鋁材料保溫導(dǎo)熱油加熱瀝青泵外置控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)灑布量控制功能的基礎(chǔ)上，還增加了監(jiān)視裝置，在駕駛室內(nèi)即可全面監(jiān)視瀝青灑布結(jié)合面及灑布均勻度。杭州美通

杭州美通的智能型瀝青灑布車主要裝置采用進(jìn)口部件，并由電腦控制灑布全過程，瀝青噴灑精度達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，研制開發(fā)在集國內(nèi)外智能型瀝青灑布車優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，又創(chuàng)新了二項(xiàng)新技術(shù)，彌補(bǔ)了目前同類智能型瀝青灑布車多種瀝青轉(zhuǎn)換使用、瀝青噴灑量每平方米小于0.5kg時(shí)難以均勻控制的缺陷。成都市交通工程機(jī)械廠河南高遠(yuǎn)杭州馬赫噸位大、效率高、智能化控制的集裝箱式瀝青灑布車

瀝青罐最大容量：10000、15000、20000、30000L獨(dú)立動(dòng)力，車和灑布罐可分離

灑布量大，是一般灑布車的3-6倍。

目前，國內(nèi)的瀝青灑布車已有良好的整機(jī)性能、方便的操縱駕駛以及較高的智能化程度，在很多功能上都可以與國外產(chǎn)品相媲美。但由于國內(nèi)在具體的施工工藝上的積累不全面，在控制器、液壓、溫控、瀝青泵、灑布管及噴頭等關(guān)鍵部件上還存在差距，產(chǎn)品的可靠性有待進(jìn)一步提高。1.4瀝青灑布車專利技術(shù)記錄號(hào)申請(qǐng)?zhí)枌＠Q1CN87102460管道殘余瀝青清除方法及其裝置2CN96108373.5道路修整機(jī)和鋪筑路面層的方法3CN87205763瀝青灑布及清除裝置4CN87203986具有液壓驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)的瀝青灑布機(jī)5CN87205415自振式噴射器6CN88209448.3利用水蒸汽壓力噴灑的瀝青灑布機(jī)7CN89221915.7多功能自動(dòng)調(diào)溫瀝青灑布機(jī)8CN93208649.7一種有檢測調(diào)控裝置的瀝青灑布車9CN95200529.8瀝青灑布車電子檢測裝置10CN95221236.6瀝青路面綜合養(yǎng)護(hù)車11CN97216968.7一種瀝青灑布車自動(dòng)保溫裝置12CN98216965.5瀝青灑布車13CN00264974.8利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾汽、循環(huán)水加熱和熔化瀝青的灑布車14CN01230440.9牽引式瀝青加熱灑布車15CN01230703.3瀝青灑布車手噴管16CN01265258.X瀝青泵內(nèi)置式帶清洗瀝青灑布車記錄號(hào)申請(qǐng)?zhí)枌＠Q17CN02201707.0瀝青噴灑可調(diào)噴嘴18CN02216280.1罐體外包不銹鋼層的瀝青灑布車19CN02216281.X灑布車可調(diào)旋轉(zhuǎn)圓錐形后噴頭20CN02274519.X輕便式瀝青灑布機(jī)21CN02259661.5移動(dòng)式乳化瀝青生產(chǎn)及灑布車22CN02288015.1車載瀝青泵保溫裝置23CN02252200.X具有灑水功能的瀝青灑布車24CN03210758.7脫裝式瀝青灑布車25CN200320101102.X瀝青罐26CN200320101101.5具有兩只瀝青泵的瀝青灑布車27CN200320121098.3路面灑布機(jī)28CN200320122858.2帶有灌縫裝置的瀝青灑布車29CN200320123992.4噴管移動(dòng)機(jī)構(gòu)30CN200320126306.9車用嵌入式熱載體加熱裝置31CN200420041674.8瀝青灑布車主液壓泵的取力裝置32CN02340999.1保溫式瀝青泵國外產(chǎn)品在國內(nèi)申請(qǐng)的專利尚未檢索到控制相關(guān)專利占15.6%整車專利占31.3%加熱、保溫相關(guān)專利占18.8%噴灑裝置相關(guān)專利占18.8%其它專利占15.5%從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看：整車專利技術(shù)覆蓋面比較廣，涉及到瀝青泵驅(qū)動(dòng)形式、保溫、結(jié)構(gòu)、灑布等，所占比例最高；其次，加熱和保溫、噴灑、控制相關(guān)專利所占比例基本接近。從專項(xiàng)技術(shù)來看，國內(nèi)的研究主要集中在加熱和保溫、噴灑、控制三個(gè)方面，這也是瀝青灑布車技術(shù)的發(fā)展方向。1.5市場銷售情況

從相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料來看，目前進(jìn)口瀝青灑布車在國內(nèi)筑機(jī)市場所占的份額非常少。一方面是因?yàn)槠鋬r(jià)格較高令許多用戶望而卻步；另一方面是因?yàn)閲鴥?nèi)高端瀝青灑布車技術(shù)日漸成熟，國產(chǎn)車的整體性能與國外產(chǎn)品已非常接近，用戶無需舍近求遠(yuǎn)；此外，進(jìn)口灑布車售后服務(wù)跟不上及配件供應(yīng)周期太長，也很大程度上制約了進(jìn)口灑布車在國內(nèi)市場上的發(fā)展。據(jù)中國工程機(jī)械商貿(mào)網(wǎng)的數(shù)據(jù)

瀝青灑布車年銷售量

年份1999200020012002銷售量（臺(tái)）138235265250

根據(jù)《工程機(jī)械行業(yè)“十五”規(guī)劃》，1999年中國的瀝青灑布車銷售量在138臺(tái)，預(yù)計(jì)2005年的銷售量在300臺(tái)。2瀝青灑布車控制技術(shù)（一）

控制系統(tǒng)根據(jù)瀝青灑布車產(chǎn)品的技術(shù)定位，體現(xiàn)出形式的多樣性、技術(shù)性能的差異性。

多輸入多輸出系統(tǒng)（脈沖測速、雷達(dá)測速等）綜合控制（噴灑、加熱、自動(dòng)清洗等）控制精度要求高

CANBUS總線多回路閉環(huán)PID控制

GPS定位、GSM遠(yuǎn)程通訊和故障診斷等功能高溫、高振動(dòng)的惡劣條件下的高可靠性2瀝青灑布車控制技術(shù)（二）工作窗口診斷窗口設(shè)置窗口內(nèi)部參數(shù)窗口全數(shù)字控制靈活設(shè)置

杭州美通典型控制系統(tǒng)框圖主控制器噴嘴控制器顯示/輸入單元傳感器手動(dòng)控制單元（1）瀝青灑布量的恒定控制

控制系統(tǒng)要能夠根據(jù)車速變化，對(duì)瀝青泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，維持噴灑量的恒定。（2）瀝青溫度和導(dǎo)熱油溫度的自動(dòng)控制

控制系統(tǒng)要求對(duì)噴燃器的啟閉進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)控制，控制瀝青和導(dǎo)熱油溫度在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)。（3）噴灑、循環(huán)等功能一鍵控制（4）人性化操作界面

人機(jī)界面要求簡單直觀，顯示器要能夠顯示主要的工作參數(shù)。（5）故障監(jiān)測、診斷及保護(hù)功能

系統(tǒng)能夠進(jìn)行故障監(jiān)測、顯示和報(bào)警。對(duì)誤操做，控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)。（6）GPS、GSM遠(yuǎn)程通訊2.1控制系統(tǒng)主要功能2.2主控制器的選擇

主控制器的性能對(duì)提高施工自動(dòng)化程度、施工作業(yè)質(zhì)量及作業(yè)效率起到至關(guān)重要的作用。

國內(nèi)外主要采用單片機(jī)、DSP、PLC作為主控制器，各有其特點(diǎn)：

單片機(jī)使用比較普遍、技術(shù)成熟，應(yīng)用靈活；DSP數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快、圖形顯示能力強(qiáng)；PLC以邏輯控制著稱，可靠性高、配置方便。這些控制器均能滿足瀝青灑布車的控制要求，關(guān)鍵在于如何進(jìn)行合理的組合與設(shè)計(jì)，提高其抗干擾性能及可靠性。前控制器顯示參數(shù)：灑布寬度灑布量瀝青比重瀝青泵溫度瀝青罐內(nèi)溫度推薦車速實(shí)測車速推薦檔位推薦泵速實(shí)測泵速實(shí)測灑布距離告警信息120’C130’C杭州美通后控制柜操作面板示意圖

功能實(shí)現(xiàn)：手動(dòng)自動(dòng)切換、導(dǎo)熱油泵啟停、瀝青泵啟停調(diào)速、噴嘴的啟閉、噴灑管升降和橫移、燃燒器啟停、吹掃噴嘴

杭州美通2.3車速、液壓系統(tǒng)、瀝青灑布系統(tǒng)、協(xié)調(diào)工作特性式中： ―瀝青泵轉(zhuǎn)速（r/min） ―瀝青泵的排量（L/r） －灑布車行駛速度（m/s） －灑布量（L/m2） －灑布寬度（m）瀝青泵轉(zhuǎn)速與車速、灑布寬度、灑布量的關(guān)系

瀝青流量的計(jì)量是通過瀝青泵的轉(zhuǎn)速測量與排量的計(jì)算獲得，瀝青泵轉(zhuǎn)速低于某一值或高于某一值后，計(jì)量精度變差，實(shí)際控制過程中，要保證瀝青泵在一定轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)工作。瀝青泵合理工作轉(zhuǎn)速范圍瀝青泵一般采用定量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，為了保證驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性和較高的系統(tǒng)效率，液壓馬達(dá)也必須在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，這就要求選擇馬達(dá)時(shí)，除了滿足驅(qū)動(dòng)扭矩的要求外，還必須考慮到馬達(dá)高效轉(zhuǎn)速范圍和瀝青泵高效轉(zhuǎn)速范圍相一致。液壓泵的轉(zhuǎn)速一般不發(fā)生變化，在工作過程中，為了調(diào)節(jié)瀝青泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，液壓泵的排量會(huì)發(fā)生變化，為了保證較高的系統(tǒng)效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，液壓泵設(shè)