浅谈提升机械效能在山区公路养护中的应用

苏海

（三明市公路事业发展中心，福建 三明 365001）

交通运输部在《公路“十四五”发展规划》中明确提出提升公路养护效能，深入推进公路养护高质量发展。社会文明的进步也要求公路养护以机械化逐步取代人工作业，尽可能改善养护工人的作业条件，降低劳动强度。因此，探讨提升机械化养护效能具有重要意义。

1 当前山区公路养护中存在的问题

（1）机械化养护资金投入不够。山区公路部门养护经费存在缺口，对设备配置投入小，养护机械更新跟不上，废旧机械不能按时报废，维修成本大，机械化养护水平较低。比如三明市公路部门专养里程1952km，桥梁养护548座桥梁，隧道34座，绿化里程达1250km。2021年养护经费预算1.5亿元，设备更新经费预算800万元，仅占全年养护经费5.3%。全市拥有各类养护设备总计874台（套），总功率36079kW，动力装备率为18.5kW/km，“十三五”末每公里机械装备率有了一定提升，但与泉州、福州等沿海城市相比，差距仍然非常大。

（2）人工养护依然存在。山区公路养护工作点多面广，标准化养护推进困难，特种设备、专业设备配备不足，不能满足多层次养护需求，部分养护作业只能依靠人工来完成，比如三明地处山区，养护的公路存在坡长且陡、路窄弯急、气候多变、险情较多、桥涵隧等构造物多。以往隧道壁清洗、高边坡绿化修剪等养护作业只是依靠人工进行，劳动强度大，工人难以承受，目前道路的交通量普遍较大，车速较快，很多养护作业依靠人工完成存在较大的安全隐患。

2 提升机械化养护效能在山区公路养护具体事例中的运用

（1）推进机械化养护重要意义。机械化养护简单地说就是通过各种类型的机械设备代替人工操作，从而减轻公路养护工人的劳动强度，提升公路养护质量，降低养护成本，提高经济效益，提高劳动生产率，同时，采取机械化养护降低工人与地面接触，从而减少因车速、车流等影响造成的安全威胁。

（2）在日常小修养护中的具体运用。三明公路部门设备更新和配置不能有效满足养护需求，为保障日常养护工作，多方筹措资金，更新和添置部分常用养护设备，并通过改变、增减、更换装置或者零部件，对现有日常养护单台或者整套机械设备的结构组成或工艺流程进行改造，从而让原有设备的技术性能得到改善，让设备的功能增加，达到更高的技术水平。与简单的设备更新相比，技术改造具有设备升级时问短、资金投入少、针对性强和见效快等优势。三明公路部门通过“小投入”实施“微改造”，最终实现设备的“多场景”运用，减轻工人强度的同时，提高生产效率和设备使用率。以洒水车改装成效为例。

①在隧道壁清洗中的运用。a.实施背景：三明市普通国省道隧道33座/30770延米，为全省最长，其中三元分中心管养的G205线长深快速隧道12座，总长16609m，特长隧道2座，长隧道8座。由于隧道车流量大，车速较快，采取人工清洗工作难度大，效率低，耗人力，而且人在隧道内行走作业，安全保障难度也大。成套设备费用较高，经过询价，采购一套国产的专业隧道清洗设备约150万元，进口成套设备需500万元。以三元分中心管养隧道壁清洗为试点。b.改装原理。以现有东风牌洒水车为基础，支架前部接高压清洗喷头,后部安装可调节的橡胶擦洗板，利用其大梁尾部作为整套装置的支撑平台，采用整体式吊装结构，进行简单的组合固定就可使用，全新设计清洗装置的偏转机构、升降机构和定位机构，达到定位简便准确，升降调整轻便；对弹簧机构进一步优化，达到受力均衡牢靠；实现了机械控制自动冲洗和擦洗，改造的方法简单而且非常实用，造价约4.7万元。改装后高压喷水系统功率为25kW，排量为80L/min，压力为150公斤力/平方厘米，清洗高度可达1.8～2.2m，详见结构改造方案简图1、图2。c.实施成效。对三元分中心管养14座隧道反光标识、标线、铝塑板、瓷化漆、衬砌等进行清洁养护，清洗一次的时间由原来人工清洗耗时14天、98工日缩短为改装后的洒水车自行清洗5天完成，有效加快了清洗速度，确保作业人员安全，又提高了养护作业工效。经测算，仅对三元分中心管养的14座隧道进行清洗，按每季度一次计算，全年可以节省人工372工日，节省人工、机械台班等经费约8.8万元，详见表1。

图1 整体结构外观

图2 主要机构组成及重要尺寸

图3 传统人工清洗隧道壁

图4 改装后自动清洗

②在绿化养护喷药中的运用。a.实施背景：传统绿化喷药主要采取人工为主、机械为辅的方式，比较常见的依托养护车，由养护车装载作业人员和小型喷药设备进行作业，还有一种是采用人工便携式手动喷药设备进行作业，设备压力小、喷洒高度不足，对沿线乔木的农药喷洒过程中雾化效果及喷射角度不均匀等问题，尤其是大型乔木无法有效杀虫，同时作业投入的人力、物力较大，成本较高。以三元分中心洒水车改装为例。b.改装原理：以现有东风牌洒水车为基础，在洒水车后端加装农药喷洒装置、高压喷头，通过2种机械相结合，变身为绿化喷药机。加装动力为8000W汽油发动机，配药设备流量为15L/min，最大工作压力约3.5MPa，雾化范围为30～100μm，最大垂直射程约15m，可360°旋转。c.养护成效：经过改造的喷药设备喷洒的覆盖面积大大提升，喷洒高度可达15m，可辐射到公路绿化的各个角落、公路沿线行道树和平时的作业盲区，传统打药设备每天只能完成7500m2绿化病虫害治理面积，改装后的绿化喷药设备每天喷洒面积可达到38000m2，原本花费1周时间的工作量现在1天即可完成，不仅有效降低了养护工人的劳动强度，提升了车辆的使用效能，也提升了农药喷洒效果，达到了项目预期效果。经测算，对142km路段绿化打药，按每个季度一次打药治虫计算，全年可节约人工360工日，节约人工、机械等台班费用约8.6万元。详见表1。

表1 改造前后成本对比分析表

三明公路部门还对轮式挖掘机进行了“微改造”，运用到边坡绿化修剪工作中，用轮式挖掘机机械臂液压系统加装液压驱动马达，通过液压传动加装驱动绿篱刀片，实现修剪速度快、修剪高度高、修剪效果整齐等优点，劈草高度由传统人工劈草1.5m提高为4m，有效解决了急弯、悬崖陡壁边坡人工劈草难度大、作业不安全等问题。通过使用往复式刀片，在作业中可以有效避免树枝、石块等障碍物飞溅、伤人，作业过程更加安全。完成相同里程的绿化修剪任务，1年可节约成本约50万元。

3 机械设备技改后在实际运用中存在的问题

机械设备的技术改造不仅是一项技术应用工作，更是一项创新活动，需要有强烈的创新意识、科学的创新技法和一定的专业技术知识，需要经过一定时间的可操作性检验和证实后，并对改良的总体进程予以考量，才可以确定机械设备的技改是否具有成效。三明公路部门近年来通过对部分设备进行技改，取得一定的成效，但也还存在一定的问题和不足。

（1）适用范围比较局限。由于山区公路地势险恶、路况复杂，桥、涵、隧等构造物的结构不尽相同，现有配置的机械主要以路面养护机械装备为主，机械数量少、配置低、发展规划滞后，不能有效适应当前养护需要。探索对现有设备的使用功能的改进或改装，主要是为了用于某项特殊的养护任务，比如当前改造的养护设备只适用于山区公路养护任务中，运用范围是否能够拓展还有待进一步的论证。

（2）设备成熟性还有待提高。目前实施设备改造主要由单位专业技术人员与当地的小型修理厂合作，只局限于在原有的机械上加装具有其他功能的设备，达到“一机多能”的效用，设备成套率不高，技术性、可靠性等还需要在日常使用过程中慢慢完善和改进，还需要进行多方面的论证。

4 提升机械化养护效能的主要举措

提升养护机械化效能对提升公路养护效能和推进公路养护高质量发展有很大的促进作用，结合山区公路日常养护工作实际，主要措施有：

（1）合理配置。如何对养护机械设备进行合理配置，充分发挥设备效用，是公路养护部门的一个重要工作内容。应基本满足以下原则：①满足日常养护需求，主要配置在县级公路部门和一线班站，比如路容养护设备、路面修复设备、绿化养护设备等中小型机械，符合作业内容和作业量的需求，并且充分考虑养护质量、经济性；②满足特殊养护需求，主要配置在市级公路部门和专业养护部门，比如公路检测设备、交通工程设施维修设备、故障救援设备、综合养护设备等；高海拔地区适当配置部分冬季养护设备。

（2）合理使用。合理使用不仅能完成机械化养护任务，而且能减少机械磨损、延长机械使用寿命，降低机械运行和维修费用成本，提高养护效能。①必须实行养护机械集中和分散相结合的管理便于发挥特长，能取得较好的经济效益。②要建立完善各种机械管理制度，使机械的使用行为规范化，县级公路部门要严格落实“三定”原则，即定人、定机、定操作规程，市级公路部门要定期开展机械设备大检查促进机械管理，提高机械完好率和利用率。

（3）合理优化。三明公路部门养护路段桥梁隧道多，养护难度大。传统的以人力为主的管养方式已经难以满足养护生产的需求。然而，现有的许多养护机械设备，与山区公路相匹配方面，还存在着不少矛盾。养护技术、设备的更新，工作效率和效益的提高成为三明公路部门长期以来一直在追求的目标，积极鼓励和发动全员职工，立足岗位创新，敢于发明创造，对现有设备进行技术改革，对现有养护机械设备进行改造升级，提高机械使用率，降低养护成本，提高养护工效。

5 加快推进山区公路机械化养护的建议

（1）提升装备率。提升机械设备的装备率和配套率是推进机械化养护的重要手段：一是省级公路主管部门要加大对养护机械化的资金投入，每年向欠发达的山区给予一定的资金倾斜政策，专款用于养护机械的配置；二是，在养护工程建设中提取技术装备费用，并专款用于购置养护机械；三是，每年提取机械设备折旧费用，专款用于配置机械设备；四是，市、县两级公路部门根据养护工作实际，自行筹措部分资金，用于配备一些专用设备，全面推进养护机械化的进程。

（2）加大设备的研发投入。加强与高校、设备生产企业的密切合作，根据养护特殊需求，对常用设备进行技术改造或加装设备，在设备采购经费投入有限的情况下通过“小改进”推进“大改善”，实现“一机多能”的效果，提升使用率和工效。同时，要加强改装设备的使用管理，为设备生产厂商提供一手资料，为改装设备的推广运用提供参考，使技改后的机械设备不断更新、不断发展，更加安全、可靠。

6 结语

“十四五”及未来更长一个时期，福建省普通公路建设还将迎来一个高潮期，但普通公路已进入“建养并重”甚至“养护为主”的发展阶段。机械化养护是公路养护走向专业化、精细化、智能化的重要条件，也是公路管理现代化、科学化的必由之路。必须建立科学合理的设备配置与管理机制，在思想理念和技术方法上不断创新，才能实现公路养护机械化的目标。