公路土建应用数控机械技术论文

摘要：在公路土建施工中，新技术、新设备的投入应用，不仅可以显著的加快施工速度，而且对于提升公路工程的整体质量也有一定帮助。数控机械技术是利用计算机作为控制单元，通过编程指令控制机械设备实现高度自动化和智能化的施工，在现阶段公路、桥梁、建筑等工程施工中均有广泛的应用。下面是小编为大家整理的《公路土建应用数控机械技术论文 (精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

公路土建应用数控机械技术论文 篇1：

公路土建施工中数控机械技术的应用

【摘要】本文主要对数控机械技术的概况、公路土建施工中数控机械技术的功能及应用进行了分析与探究，以期为公路工程事业的发展提供一份力量。

【关键词】公路工程;土建施工;数控机械技术;传统机械技术;智能化;概况;功能;技术应用

随着科学技术的不断进步，数控技术与土建工程已经实现了密切结合，在国家有关政策与投资规模加大的基础上，我国数控机械技术也得到了极大的发展，特别是在高端先进数控设备建设中，我国有关研究人员与国际数控方面相关专家建立了紧密联系，利用合作和沟通，为数控机械技术发展提供可靠的保障。在科研人员的研究中，我国数控机械技术水平得到了显著提升，并与工程建设充分融合。公路土建工程作为国民经济增长的基本保障，将数控机械技术应用到公路土建施工中可有效提升工程建设质量，为公路事业发展、施工安全及经济效益、社会效益提升具有重要意义。

一、數控机械技术的概况

数控机械施工是指通过智能全站仪实时动态控制或GPS内RTK技术，以此准确获取施工机械三维位置及状态，通过定位系统及不同传感器进行信号发送，及时记录传感器显示数值，对数字化三维设计基准模型与当前机器三维位置状态信息，以图形、数值及声音信号等多种方式指示机械工作部件及目标工作面的相对位置，引导操作员自动控制铲刀精确施工。

数控机械施工通过三维设计图模型、现场定位、数据采集体系及数控控制系统等平台的建立，并融合使用双向通信及施工场地信息资源的整合，可打破时间、空间局限，对于单台、多台及全部施工机械进行实时管理及精准控制模式。在公路土建施工中，将平地机、推土机、压路机等机械上安装数字控制系统组成数控设备，并在开挖土石方、平整场地等环节得到了广泛地应用。

二、公路土建施工中数控机械技术的功能

公路工程作为国民经济增长的根本保障，只有在全面完善公路网规划，推进国家公路网建设的前提下，才能形成布局合理、层次清晰、功能完善、权责分明的干线公路网络。随着社会主义市场经济的不断发展，我国公路土建工程事业发展也取得了不错的成绩。作为公路土建工程施工的重要技术之一，数控机械施工是否符合施工要求，对其发展具有至关重要的作用。

1、机身位置识别技术

土建机械位置识别技术是指机械设备具备自动辨识自身所处位置的能力，现阶段选用的方式主要有2种：内部位置识别方式及外部位置识别方式，机械行驶路径数据检测可选用内部位置识别方式运用速度传感器配合回转式角传感器进行施工，随后按照运动、方位变化情况，向计算机中心反馈测得的数据，以此取得设备所在位置数据。通过该技术功能的应用，可以有效提升施工的质量。

2、位置诱导机能

位置诱导机能是作业实施过程中机械设备遵循已经设置的工作程序进行施工，并将机身位置识别系统反馈数据作为依据，对和已设置工作程序存在偏差的闭环控制技术进行适时校准、消除，在作业过程中土建机械如与确定途径存在偏差，机械设备启动自动复位功能可向确定途径进行最大限度地恢复，该系统可确保设备在位置、速度及方向上对其存在的偏差进行及时改正。

3、作业对象识别与评价技术

作为实现土建机械自动化的重要保障，识别与评价作业对象技术的应用，可判断机械作业方式，并对其运行状况起到决定作用。作为数控机械施工的重要功能，在作业对象识别、评价技术对土建施工具有良好的效果。

4、安全保障机能

伴随公路建设规模的不断扩大，公路土建作业，选用的施工设备种类较多，为降低施工难度，公路土建工程数控机械施工必须充分结合工程实际施工情况，选用科学有效的安全保障设备，确保多台设备正常运行，降低施工事故风险。

三、公路土建施工中数控机械技术的应用

社会经济的发展，推动了科学技术的进步，促使数控机械技术在各行业得到了广泛地运用。在该技术运用过程中，可对行业现代化水平进行间接反映。公路土建工程施工中，通过数控机械技术科对工程实际标高、坡度及平整度等进行确定。因土方机械具有不同性能，机械操作水平也存在极大的区别，这种情况下，将加大操作随机性，导致工程建设存在大量质量问题，数控机械化施工技术的应用，不仅可以降低工程成本，减少资源浪费，更为提升施工进度，帮助施工企业树立良好的形象。本文通过传统机械化施工与数控机械化施工分别对某公路工程路段(2段200米)进行了分析，两种施工方式的施工特点如表1所示。

表1 数控机械化施工和传统机械化施工特点

在分析传统机械及数控机械施工数据后，与传统机械施工均方差相比，数控机械施工数据均方差为其1/5以下。如选用全幅路基(400米)段进行施工，选用数控机械技术，可半天完成;选用传统机械技术，一天可结束施工。

为实现无桩化作业，数控机械的选择，仅需要一个测量人员准确输入或收集路基外形参数，不需要测量员、护桩员的辅助，避免现场人员过多给机械作业造成影响，造成安全事故的产生，同时也可以节省大量人工费用。据相关数据(表2)显示，相比传统机械施工，数控机械施工人工费可节省70%以上，由此可见，在交通工程建设水平不断提升的同时，数控机械技术作为公路土建工程建设的重要组成部分，其技术水平的高低将直接影响到工程施工的整体质量，甚至影响到公路事业的可持续发展。

表2 传统施工模式与数控施工模式人工费计算表

四、结束语

综上所述，数控机械技术作为一项全面化新型技术，在公路建设中数控机械技术正逐渐向智能化、信息化、自动化及高效率的方向发展。数控机械技术运用中，智能特性的发挥，可通过计算机等系统对公路建设过程中检测的数据信息进行收集、存储及完善，并利用故障诊断系统，完善自诊断故障监控能力。在数控机械技术发展的同时，更能为公路土建工程提供技术支持，更能推动公路建设事业的快速发展。

参考文献：

[1] 李佳民. 数控机械在公路施工中降低误差的应用[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2014(12)

[2] 李少煌，刘光辉.数控机械技术在公路土建施工中的应用[J]. 黑龙江交通科技. 2014(11)

[3] 黄鹏成，李金明. 数字化机械在路基土石方施工中的应用分析[J]. 西部交通科技. 2014(11)

作者：班中阳 李运富 郭孟涛

公路土建应用数控机械技术论文 篇2：

数控机械技术在公路土建施工中的实践应用

摘 要：在公路土建施工中，新技术、新设备的投入应用，不仅可以显著的加快施工速度，而且对于提升公路工程的整体质量也有一定帮助。数控机械技术是利用计算机作为控制单元，通过编程指令控制机械设备实现高度自动化和智能化的施工，在现阶段公路、桥梁、建筑等工程施工中均有广泛的应用。文章首先对数控机械技术的应用优势和操作流程进行了概述，随后结合公路土建实例，就该技术在实际中的应用效果展开了分析。

关键词：公路工程;土建施工;数控机械;实践应用

引言：公路作为重要的公共基础设施，近年来建设规模不断增加。对于工程承建单位来说，采用一种兼顾施工效率和施工质量的技术，无疑能够创造更高的经济价值，进而提升市场竞争力。数控机械技术具有智能化、低能耗、可编程的特点，能够根据公路土建施工的需要完成现场施工任务，切实为公路土建施工带来了便利。

一、数控机械技术的应用优势

公路土建施工中使用到的机械设备数量和种类较多，常见的有压路机、自卸车、摊铺机等。这些机械设备主要以人工操作为主，而数控机械施工技术与之相比，在以下几方面具有明显的应用优势：第一，提高了各类机械设备的配套使用效果。利用控制系统的统一管理，可以对配套使用的机械设备进行高度协调的组合使用，从而极大的提高了公路土建施工效率，对于缩短工程的工期、节省成本也有一定帮助;第二，精简施工流程，在施工阶段可以自动收集和保存相关信息，现场管理人员不需要重复进行公路施工质量检查，只需要对这些数据信息进行分析，即可掌握公路施工情况;第三，真正实现了管控一体化施工，方便管理人员动态的跟踪现场施工进展，为进度调整、物料配备等工作的开展提供了指导，避免了后期因为质量不达标而出现返修的问题。正是基于上述应用优势，使得数控机械技术在现阶段的公路土建施工中得到了广泛应用。

二、数控机械技术的应用原理和操作流程

1、基本原理

数控机械施工中，核心的控制元件是微型计算机(单片机)，同时配套的设备还包括全站仪、传感器、GPS设备以及RTK技术等。在施工应用时，根据微型计算机数据库中存储的控制信息，以及技术人员根据公路施工方案编制的程序指令，依次完成各项施工任务。为了保证数控机械能够高质量的完成施工任务，还设置了双重信息反馈机制。其一是利用GPS定位设备，对数控机械的运行轨迹进行实施跟踪，将运行轨迹信号发送给控制中心，进而依次为依据不断调整设备运行方向;其二是利用前端的传感器，获取施工现场的一些参数，包括设备的离地高度等，也可以起到参数调整和运行控制的作用。近年来，部分比较先进的数控机械技术还能够构建三维立体模型，为现场管理人员进行更加全面的指导提供了参考。

2、利用数控机械技术进行路基填筑的流程

路基填筑是公路土建施工的重要环节，并且路基施工质量，将会直接影响到公路的行车荷载和稳定性，利用数控机械技术可以切实提高路基施工质量。其操作流程包括：(1)将路基施工的相关信息(如路基宽度、填料厚度等)提前输入到控制系统中，进行一次系统仿真，通过调试保证系统正常运行。架设定位基站，辅助进行数控机械设备的运行定位;(2)使用自卸汽车沿公路进行卸料，同时配套使用的数控推土机将卸料进行均匀摊铺。摊铺过程中根据前端传感器收集填料厚度，保证了路基上填料的厚度一致，使路面保持平整。(3)数控平地机根据设计要求，对路面进行“粗平”和“精平”。(4)数控压路机完成填料的压实工作，对压实后的路基强度进行自动测量，并与标准值进行比对，如果实际测量值低于标准值，则完成第一次碾压后重复一次，直到压实度达到标准。(5)完成路基填筑施工，将所有施工数据保存后，数控系统复位。

三、数控机械技术的实际应用

1、数控施工标高误差

施工人员应找出数控施工中的标高误差，从而更好的进行数据的对比分析，针对这种情况，在施工中要分析施工的优势和精准度，并将其当作一种重要的指标。相关人员要是采用传统的施工技术，对该工程进行处理，那么就要找出标高数据和数控机械技术之间的误差，从而说明数控技术在其精准度方面有着明显的优势。从该标段的实际数据比较情况来看，应用数控机械技术辅助施工，在标高控制方面能够有效减小误差，并有效提升了精度和准确性，从而可知得知数控机械技术在公路土建施工中优越的性能，这种做法能够增强施工的管控力度。

在公路工程施工运用中，应用数控机械技术，能够有效节省时间和成本，通过这种方式，增加公路施工的在施工过程中，施工人员应合理控制施工的质量和精确度，尽量降低作业行程，通过这种运营成本的安排，做好低碳环保工作。这些数据能够当作历史数据保存，并方便后期管理，在道路维修和养护中，要了解施工情况，应用数控技术，提供了有利的技术保证，提高了工作效率，值得在公路建设中推广应用。

2、施工成本与效益

在一些高等级的公路工程中，对于路面平整度有较为严格的要求，现场施工时需要进行测量放桩，为机械施工提供参考。由于公路工程的跨度大，加上不同地区的地质条件、地形地貌有很大差别，因此测量放桩施工会占用较多的成本和时间。利用数控机械设备进行公路土建施工，则在很大程度上避免的此类问题。首先，利用数控机械的传感器技术，RTK技术等，可以根据施工环境的变化，自动的调整参数，不需要通过测量放桩为机械施工提供参考，间接的节省了人工成本，也有利于加快工程进度。其次，从实际的施工效果上看，采用数控机械技术完成的公路工程质量也明显优于普通机械施工。尤其是在一些复杂地质(如软土地质、冻土地质等)条件下，采用测量放桩施工没有考虑到路基沉陷的问题，后期公路投入使用后很可能会因为承载力不足而出现沉降现象。而采用数控机械施工，则可以将这种考虑在内，从而提高了公路的整体质量。综合来看，数控机械技术无论是在优化公路整体质量，还是帮助施工单位节省成本支出方面，都具有一定的应用优势。

四、应用数控机械技术的注意事项

目前数控机械技术已经在工程建设中得到了广泛应用，但是也发现部分情况下存在施工效率不高等问题，究其原因，很大程度上与现场施工人员的操作和管理技术不熟练有关。因此，在实际应用数控机械技术时，也要注意做好以下几点注意事项，以便于最大化的发挥其应用优势：第一是要做好设备的配套使用。数控机械技术优势的体现，在于利用信息化控制实现了多种数控设备的联动，从而极大的提高了工作效率。因此，现场施工人员应当做好系统配套调试工作;第二，要根据反馈信息不断的进行参数或指令的调控，以确保现场施工能够高精度的进行;第三，要注意做好数控机械设备的维护工作，由于数控机械的精密度较高，加上现场施工环境复杂，需要通过定期养护与检修，确保数控系统的稳定运行。

结语：公路土建施工中使用数控机械设备，可以有效的提高施工效率，同时也有利于保证工程质量。但是在实际运用过程中，也经常会出现系統运行故障，需要技术人员能够做到具体问题具体分析，保障数控机械设备正常使用，切实维护施工单位的经济效益。

参考文献：

[1]马岩，张代宇.我国家具机械数控技术的开发方向与应用前景[C]//2017全国木材加工技术与装备发展研讨会论文集.2017.

[2]马春荣，刘颖.CAXA制造工程师在复杂模具数控加工中的应用[J].沈阳航空航天大学学报，2015，22(2)：107-109.

[3]孙全喜，于宏阁，刘泽林.数控技术在现代机械制造中的发展应用及前景[J].内蒙古科技与经济，2015(24)：73-73.

作者：丁正林

公路土建应用数控机械技术论文 篇3：

数控机械技术在公路土建施工中的应用

摘 要：现代公路施工中，随着工程量的增多，在机械作业上需要不断增加，特别是这几年发展较快的数控机械受到施工企业较多的关注。本文根据实例对数控机械化进行了论述，并对数控机械技术的概念、施工原理和工艺进行了详尽的介绍，对今后工作的开展具有指导性意义。

关键词：数控机械;技术;公路土建施工;应用

1数控机械的概述

随着科学技术的发展，数字化控制技术在各行业得到了广泛应用，其应用程度，间接地反映出行业的现代化水平。以往土建工程的标高“坡度”平整度等一系列外形参数，均是机械操作手通过目测桩位以手工操作土方机械来控制，通过检查测量来复核调整的。由于土方机械性能各异，机械操作手水平参差不齐等原因，增加了操作的随机性，势必降低产品一次验收合格率，为保证质量合格，难免造成返工，这样不但提高了成本，浪费了资源，也影响了施工进度和企业形象。数控机械化施工技术的应用，能很好地解决这一系列问题。

1.1数控机械化施工的概念

数控机械化施工，是指依托建立的三维设计图数据模型、工地现场定位及数据采集系统、数控机械控制系统等基础平台，通过结合双向通讯技术，整合工地信息资源，突破时间、空间的局限，对单台、多台甚至整个工地的施工机械，实现实时管理、精准控制的施工模式。在市政公用工程、道路工程、水利、矿山工程、机场、大型广场和商业用地等土建基础工程

项目中，可以将数字智能控制系统安装在平地机、推土机、挖掘机、压路机和摊铺机等施工机械上以组成数控智能设备，广泛应用于断面土石方开挖、边坡修整、场地平整、水稳基层、油面的摊铺，以及各阶段的压实和验收。数控机械化施工，不但可以采用单机、多机组合，实行对某工序及分项工程的控制，也可以实现全线多标段、多机械的组合，这样就能为业主实现管控一体化提供一个很好的管理平台。

1.2数控机械化施工原理

数控机械化施工，采用智能机器人全站仪实时动态定位控制或者4E0的F/G技术，实时、准确获知工程机械的三维位置和状态;系统通过接受定位系统和各种传感器发送过来的信号，实时记录传感器的数值，对数字化三维设计基准模型与当前机器三维位置状态信息，以图形、数值和声音信号等多种方式指示机械工作部件与目标工作面的相对位置，引导操作员自动控制铲刀精确施工。

1.3数控机械施工的工艺流程、以路基填筑为例，施工流程是：把设计数据输进系统中，架设好定位基站，使机械在一个定位基准上，用运料车进行装。卸料，数控操作推土机把料堆散开，自动调节铲斗粗平物料，数控操作平地机结合设计自动调节铲刀精平，数控操作压路机进行碾压，实时显示碾压区域压实度与压实遍数，结束施工，然后及时给出动态数据。

1.4数控机械施工特点

数控机械施工可以直接输入有关设计数据，进行无桩施工，一定程度上节省了人工!时间和燃油，能够有效提高设备组合在整体上的效率，增加施工过程的安全性;不再有打桩参照环节，自动化控制和进行数据采集，降低机械的使用频率;对工程量和质量进行实时监控，方便达到管控一体化;全过程实行动态控制，消除返工问题。传统机械施工，要求测量放桩和护桩，并且多人配合和多次复核，效率较低，而且对于天气和光线等条件有较高依赖性，施工安全性较差;根据桩位检测进行复核调整，人工操作设备进行多次作业到位!收集和整理数据，机械使用比较频繁;现场有关数据或者设计变更数据不能及时反馈;分成若干步骤进行动态控制，经常发生返工现象。

2数控机械施工的实例和效果

2.1成型后的外观数据

未验证其技术指标，这里选择传统机械施工与数控机械施工两个方法，在一高速路段取两段各200m路段做标高数据的比较，从比较结果可以得到，传统机械和数控机械在施工后关于数据误差和精度不是一个档次，后者数据均方差要比传统机械均方差减小超过5倍。

2.2两种作业方法的成本比较和经济效益

在某高速路段一标，选择全幅400m路基工段，选择两种机械施工方式分别施工200m，数控机械方式，0.5d(施工完，一次验收后达到合格，传统机械方式，1天施工完，一次验收后达到合格。对于设备、人员和施工时间，数控机械作业模式中测量人员1人，没有辅助测量员和护桩员;数控平地机1台，推土机和压路机各1台;时间是半个班台4小时。传统机械作业模式中测量人员1人，辅助测量员2人，护桩员5人;平地机、推土机和压路机各1台;时间是1个台班8小时。人工费比较：选择数控机械，完全达到无桩化施工，只要1个测量人员对路基的外形参数进行输入与收集，没有辅助测量员和护桩员，防治现场人员干扰到机械施工，消除由此造成的安全隐患，节省很多人工费。通过施工中有关数据的计算可知，对于人工费，数控机械方式是传统机械的23.7%。燃油消耗，柴油价格按照7.16元/L：选择数控机械后，燃油费节省1156元，对于该项费用，数控机械方式是传统机械的74.2%。机械台班费：选择数控模式机械台班费节省了500元，对于该项费用，数控机械方式是传统机械的77.3%。根据上述三项费用有关数据的计算结果：传统作业方式下，人工费、燃油消耗和机械台班费共计7828元;数控作业方式下，人工费、燃油消耗和机械台班费共计5302元。所以，以200m道路施工为例，两种作业模式下直接成本，数控机械施工费是传统机械模式下的67.7%，比较起来节省32.3%。

国内交通和市政工程建设在快速发展，对于工期、成本和质量控制要求不断增高，传统机械施工已经较难满足要求，而数控机械的多机和多标段作业不仅保证施工方安全、高效和优

质施工，也对业主智能与数字化管理、实时掌控作业进展与质量、施工管理给出较可靠平台，数控机械施工以安全、高效、优质质和可以及时掌控施工情况等优势，将成为未来土建施工的一个重要发展方向。

参考文献：

[1]郑生萍.试论高速公路土建工程施工计量[J].广东建材，2012(11)：90-92

[2]刘祥坤.机械数控技术的应用现状和发展趋势[J].中国科技投资，2013(10)：130

作者：朱鸿