论桥梁机械设备的性能与施工效率提升方法

欧阳强,岳明雷

（湖南路桥建设集团有限责任公司,湖南 长沙 410000）

0 引言

在公路桥梁工程的施工过程中，桥梁机械的规格、种类、型号多种多样，技术、性能与作业范围各有不同。为了保证路桥梁工程能按时按质完成任务，对桥梁机械施工中常见问题加以分析，应用先进的设备管理系统对桥梁机械进行协同组合，提高桥梁施工机械的综合性能和施工效率是当前桥梁建设单位需要认真研究的课题。建设单位需加强桥梁机械设备的维修管理，建立科学合理的工程机械设备综合管理模型，以便高效管理设备，更好地发挥其性能[1-2]。

1 桥梁机械施工设备常见问题

1.1 常见问题

为加快施工进度，大多数路桥施工单位经常让施工机械设备超载超时运行。这种机械施工机械设备性能的过度消耗加快了设备的折旧，增加设备的停机和维修时间，机械设备的施工效率不升反降。表1 列出了最常见的桥梁工程机械设备使用问题及原因。

表1 桥梁工程项目施工设备主要问题及成因

1.2 原因分析

根据表1 可以看出，所有常见问题中，出现概率最高的是桥梁工程机械设备长期超负荷工作、人为操作不当这两个问题，出现概率均为30%左右。此外，设备操作人员违章操作引起的设备问题也占到20%的发生概率。

1.3 解决方法

（1）加强桥梁机械装备体系建设。对所有桥梁机械设备实行定人、定机、定岗管理，落实各级桥梁机械设备管理职责；对桥梁机械设备进行定期维护保养，确保桥梁机械设备处于良好的工作状态，杜绝隐患[2]。根据桥梁机械设备的运行情况制定检验标准、检验内容和检验周期。明确桥梁机械设备报废流程，对能耗高、损坏严重、技术落后的设备按规定报废。

（2）加强桥梁机械设备的维修管理。进行预防性维护，制定维护计划，每年度、季度或月度按计划对桥梁机械设备进行维护。对于非重要桥梁机械设备的维护，可在桥梁机械设备运行异常后进行维修，降低维修成本。并通过检测设备监测桥梁机械设备的工作状态，根据监测结果及时发现和排除桥梁机械设备存在的问题[3]；改进桥梁机械设备的维修方式，引进先进的维修技术和方法，提高维修质量；通过改造桥梁机械设备的结构来提高桥梁机械设备的性能，并及时评估改造效果。

（3）加强桥梁机械设备和人员的管理。制定桥梁机械设备操作人员培训教育计划，定期组织操作人员参加理论和实践学习，使操作人员掌握桥梁机械设备的性能、原理、结构、使用要求、维修要点和故障排除技巧。

（4）应用先进的设备管理系统，如协同操作机制（Cooperative Operation Mechanism，COM）的施工系统模型，通过设备管理系统对各类工程机械设备进行管理和调配，提高施工机械设备的协作与效率[4]。

2 基于COM 的施工系统模型

2.1 功能需求分析

现阶段，我国大部分路桥建设单位对工程机械设备的采购和使用缺乏完善的规范制度，在建设桥梁时，不同的机械设备无法有效协同工作，导致工程施工效率低下。因此，施工机械设备之间的高效协同是机械设备管理系统的基本功能需求。

2.1.1 机械施工设备型号匹配的最优性

建造桥梁悬臂施工中，吊装钢构件和预制混凝土件时应结合所用材料的种类和重量选择匹配的起重机设备，并以标准化、高效化的协同作业方式进行施工。

2.1.2 机械施工设备启动次序的合理性

旋转设备、围护设备和吊装设备被广泛应用于桥梁施工，这些工程机械设备的功能特点、性能参数不同，因此，施工时需要协调好各设备之间的施工顺序、施工计划，合理规划设备使用时间，从而保证桥梁工程建设的高效开展。

2.1.3 机械施工设备调度管理的协调性

要严格按照现行桥梁工程施工机械设备调度管理规范，确定桥梁工程施工机械设备的出入场及启停时间[5]。

2.2 系统模型搭建

基于协同操作机制（Cooperative Operation Mechanism，COM）建立的桥梁工程机械设备管理系统可以将桥梁工程机械设备的型号、性能参数、启停时间、启停顺序、施工调配[6]、维护计划等信息高效整合。桥梁工程建设单位可以使用该系统对施工中使用的机械设备进行了高效分类管理[7]，系统可以直观呈现各工程机械设备的运行状态，建设单位通过显示在监控中心的数据对工程机械设备的状态实施监测，从而提高桥梁建设的整体效率[8]，基于COM 构建的桥梁施工机械设备管理系统基本架构见图1。

图1 COM 机械施工设备系统模型架构示意图

基于协同操作机制COM 建立的桥梁工程机械设备管理系统模型[9]，包含机械设备的型号参数统计、设备维护保养计划、设备工作计划等功能。设备的运行状态数据可以实时发送到控制中心，由上位计算机处理程序进行处理后，显示在主控室的监控大屏幕上[10]。

2.3 系统整体性能分析

基于对COM 施工机械设备系统的整体性能分析可以更好地了解施工机械设备在桥梁实际施工中的使用情况，识别施工机械设备存在的安全隐患，并对机械设备状态进行综合评价。及时发现问题，确保桥梁建设工作的顺利开展，同时提高设备综合性能和使用寿命。搭建COM 模型前后的桥梁机械施工设备运行工况如图2 所示。

图2 搭建COM 模型前后的桥梁机械施工设备运行工况

从图2 可以看出，桥梁工程施工机械设备管理系统投入使用后，桥梁工程施工机械设备的故障次数会显著减少，设备的运行状况会被随机捕捉。在未使用设备管理系统COM 模型前，设备故障概率很高。设备管理系统COM 模型投入使用后，基线的两侧是设备正常工作的点阵。可见，基于COM 的桥梁工程施工机械设备管理系统模型对提高设备的整体性能起到了积极作用[11-12]。

3 工程实例验证

3.1 工程概况

该次研究对象是某路桥施工单位实例，对该单位的现有桥梁工程项目施工机械设备的施工效率进行试验研究，以验证基于COM 的设备管理系统模型的可行性，表2 为该路桥施工单位现有的主要桥梁工程施工机械设备。

表2 某路桥企业部分桥梁施工机械设备库存情况表

3.2 施工效率分析

该次试验以起重设备为试验对象，基于桥梁工程建设中起重机设备的一般使用情况，比较COM 模型使用前后的起重机完成工作量，分析起重机完成的工作量（t）与作业所耗时长（h）之间的关系[13]，如图3 所示。

图3 起重机完成工作量与作业所耗时长的关系对比图

如图3 所示，在桥梁工程建设中，使用COM 模型前，起重机设备需花费更长时间才能完成同样工作量，主要原因是起重机设备折旧和老化过快造成的[14]。使用COM模型后起重机设备完成同样工作量花费的时间更短，设备的施工效率更高，验证了COM 模型的实际应用价值，说明该次提出的桥梁工程施工机械设备管理模型是可靠的[15]。

4 结论

为更好地保障桥梁建设工程的质量，提高施工效率，建设单位应该尽量规避施工风险，保证施工机械设备性能良好，加强桥梁机械装备体系建设，对设备进行预防性维护，加强机械设备操作人员培训与教育，并建立科学合理的工程机械设备综合管理模型，以便高效管理设备，更好地发挥其性能；以某路桥建设单位的起重机设备为研究对象，分析在应用设备管理系统模型前后起重机设备利用率与时间的关系，试验结果显示，该文提出的基于COM 的设备管理系统模型，可以有效提升桥梁施工设备的性能和施工效率。