導(dǎo)語(yǔ)：

“壓實(shí)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展用‘日新月異來(lái)形容并不恰當(dāng)，而用‘日積月累和‘從量變到質(zhì)變似乎更為準(zhǔn)確?！辟Y深行業(yè)專家萬(wàn)漢馳用這段話概括了近年來(lái)壓路機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程。目前，國(guó)內(nèi)壓實(shí)機(jī)械行業(yè)最熱門的技術(shù)話題當(dāng)屬垂直振動(dòng)和智能壓實(shí)技術(shù)，讓我們對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)做一次“刨根問(wèn)底”。

近幾年，國(guó)內(nèi)壓實(shí)機(jī)械行業(yè)最熱門的話題當(dāng)屬垂直振動(dòng)和智能壓實(shí)技術(shù)，兩者看似毫無(wú)聯(lián)系，其實(shí)密切相關(guān)，前者既可獨(dú)立應(yīng)用，又是后者的基礎(chǔ)之一，后者則是前者的高端應(yīng)用。有關(guān)它們的研究文章早已鋪天蓋地，各種專利技術(shù)和產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生，著實(shí)是一件值得高興的事。垂直振動(dòng)壓路機(jī)并不是什么新鮮事物，無(wú)論是技術(shù)研究，還是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，從時(shí)間和研究深度上而言反而是落后很多的。日本SAKAI（酒井）公司于20世紀(jì)80年代末最早開(kāi)發(fā)了垂直振動(dòng)壓路機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，主要用于RCC大壩施工。目前國(guó)際上只有酒井重工批量生產(chǎn)垂直振動(dòng)壓路機(jī)，德國(guó)BOMAG（寶馬格）公司也在研究垂直振動(dòng)技術(shù)。

國(guó)內(nèi)垂直振動(dòng)壓路機(jī)的研發(fā)較晚，徐工于1999年研發(fā)和試制過(guò)YCC12型雙鋼輪垂直振動(dòng)壓路機(jī)，其振動(dòng)輪結(jié)構(gòu)基本參照了酒井公司的SD450壓路機(jī)，但由于成本、制造工藝、市場(chǎng)認(rèn)知等多方面的原因，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2006年，國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)了酒井公司的產(chǎn)品SD451用于RCC大壩施工。合肥綠地于2006年研制了單鋼輪垂直振動(dòng)壓路機(jī)，并于2009年開(kāi)始小批量推出，隨后研發(fā)了雙鋼輪垂直振動(dòng)壓路機(jī)。合肥綠地也是目前國(guó)內(nèi)惟一將垂直振動(dòng)壓路機(jī)作為主導(dǎo)和特色產(chǎn)品的公司。最近幾年，隨著垂直振動(dòng)技術(shù)熱度的增加，徐工、山推生產(chǎn)了幾種垂直振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)品并投放市場(chǎng)；關(guān)于垂直振動(dòng)壓路機(jī)的技術(shù)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，市場(chǎng)推廣仍步履維艱。

智能壓實(shí)概念的出現(xiàn)，是20余年前隨著壓實(shí)度的檢測(cè)研究發(fā)展起來(lái)的。1974年，瑞典的Heinz Thurner博士第一次將振動(dòng)輪諧波與土壤壓實(shí)特性聯(lián)系在一起，用一臺(tái)裝有加速度計(jì)的DYNAPAC（戴納派克）單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，在粒狀土壤上進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，證明了一次諧波激振頻率下的振幅比、壓實(shí)效果與土石料剛度密切相關(guān)；之后與人合作成立了Geodynamik公司，繼續(xù)對(duì)ICMV（Intelligent Compaction Measurement Values，智能壓實(shí)測(cè)量值）進(jìn)行研究。1976年，Geodynamik公司與戴納派克公司共同開(kāi)發(fā)了壓實(shí)度儀Compactometer；隨后，寶馬格公司推出了開(kāi)創(chuàng)性的研究成果——可以在工作期間檢測(cè)土壤壓實(shí)程度的測(cè)量系統(tǒng)Terrameter BTM01，使之成為全球壓實(shí)控制系統(tǒng)的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者；AMMANN（安邁）公司在寶馬格公司研究成果的基礎(chǔ)上，將土石料的剛度參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在碾壓過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)土石料剛度的連續(xù)測(cè)定，這被視為土石壓實(shí)質(zhì)量控制的重大突破；而智能壓實(shí)技術(shù)在美國(guó)的應(yīng)用則要到1990年以后。目前，國(guó)際上至少有6家制造廠商（寶馬格、安邁、戴納派克、卡特彼勒、凱斯和酒井，其中凱斯使用了安邁的技術(shù)）在壓路機(jī)上使用了ICMV技術(shù)。

在國(guó)內(nèi)，江蘇省寶應(yīng)振動(dòng)儀器儀表廠是較早開(kāi)發(fā)密實(shí)度儀的廠家，但應(yīng)用效果和范圍并不如意。徐工于1996年承擔(dān)了國(guó)家經(jīng)貿(mào)委“九·五計(jì)劃施工機(jī)械一條龍項(xiàng)目”——YZC12A型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的研制，首次創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了剖分式振動(dòng)輪、蟹行機(jī)構(gòu)、十擋振幅、振動(dòng)軸旋向自動(dòng)控制、振動(dòng)與灑水自動(dòng)控制等新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，為我國(guó)高端雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。該機(jī)當(dāng)時(shí)安裝了進(jìn)口壓實(shí)度在線檢測(cè)及輸出系統(tǒng)，但因市場(chǎng)不成熟最后“無(wú)疾而終”，自然就談不上“更上一層樓”的智能壓實(shí)系統(tǒng)了；反倒是其各種“簡(jiǎn)配版”機(jī)型成為了市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。再后來(lái)，剛露出萌芽的高端市場(chǎng)需求幾乎全部被寶馬格的“智多星”產(chǎn)品所占據(jù)，這便是可以追溯到的智能壓實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)最早的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)少部分產(chǎn)品根據(jù)用戶的需要可以“選配”進(jìn)口或者國(guó)產(chǎn)的密實(shí)度在線檢測(cè)系統(tǒng)。

由此看來(lái)，對(duì)垂直振動(dòng)和智能壓實(shí)技術(shù)的研究已然明了透徹，產(chǎn)品也似乎基本成熟，沒(méi)有再“置喙”的必要了。但事實(shí)果真如此嗎？垂直振動(dòng)之于酒井，智能壓實(shí)之于寶馬格，或許的確如此。但對(duì)于國(guó)內(nèi)的研究而言，準(zhǔn)確地講應(yīng)該處于起步階段，還遠(yuǎn)未達(dá)到精進(jìn)的地步：很多概念是模糊的，各種資料的表述存在很多不一致的地方，有些甚至是錯(cuò)誤的；產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量還沒(méi)有過(guò)關(guān)，有些優(yōu)勢(shì)被無(wú)意或有意夸大了，而市場(chǎng)還處在艱難的認(rèn)識(shí)和試水階段。不可否認(rèn)的是，研究的文章雖多，但大多僅僅是互相引用和重復(fù)著最簡(jiǎn)單的原理和結(jié)構(gòu)，存在人云亦云、以訛傳訛的現(xiàn)象。

關(guān)于垂直振動(dòng)壓路機(jī)是否真像“傳說(shuō)”的那么好以及到底有多大應(yīng)用前景的問(wèn)題，我們先不匆忙下結(jié)論，“不拒絕、不夸大、不貶低、不輕信、不盲從”才是應(yīng)有的、科學(xué)的態(tài)度；但無(wú)論是否制造或是使用垂直振動(dòng)壓路機(jī)，徹底地搞清楚其原理和結(jié)構(gòu)，還是十分必要和緊迫的。智能壓實(shí)技術(shù)亦然。

壓實(shí)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展用“日新月異”來(lái)形容并不恰當(dāng)，而用“日積月累”和“從量變到質(zhì)變”似乎更為準(zhǔn)確，十年的時(shí)間不算短，但對(duì)于一個(gè)如壓實(shí)機(jī)械這樣的行業(yè)來(lái)說(shuō)，要想做到全面、深入地了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。原諒筆者一句“不自量力”的玩笑話：“你知道的，我們都知道；我們知道的，你不一定知道?！弊C明這一點(diǎn)，是寫(xiě)作本文的動(dòng)機(jī)之一，而寫(xiě)作本文反過(guò)來(lái)又成為驗(yàn)證這句話的一個(gè)佐證。

本文試圖在輕松的文字氛圍中，從廣度和深度兩個(gè)方面，系統(tǒng)地闡述清楚垂直振動(dòng)和智能壓實(shí)技術(shù)到底是怎么回事，總結(jié)和挖掘其來(lái)龍去脈、實(shí)現(xiàn)的各種原理和結(jié)構(gòu)，最大程度地還原事物的本來(lái)面目。當(dāng)然，文中必然會(huì)大量地引用相關(guān)資料的內(nèi)容，由于無(wú)從知曉很多相關(guān)資料準(zhǔn)確的析出時(shí)間和原始出處，因而只能掛一漏萬(wàn)，但力求做到去偽存真，并適當(dāng)?shù)丶尤胍恍┕P者的理解和思考，不僅要知其然還要知其所以然；在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)表達(dá)筆者的一些舊想法和新思路，如此才不負(fù)“刨根問(wèn)底”之名。

以上，只是筆者愿望；以下，僅為個(gè)人管見(jiàn)，更多、更重要的是希望引起爭(zhēng)鳴和共鳴。

廣義振動(dòng)分類

曾幾何時(shí)，在我的印象中，振動(dòng)壓路機(jī)就是指振動(dòng)壓路機(jī)，沒(méi)有什么廣義、狹義之別，也沒(méi)有定向、非定向之分。但最近十余年，圓周振動(dòng)、垂直振動(dòng)、混沌振動(dòng)、復(fù)合振動(dòng)等新名詞層出不窮，令人眼花繚亂，莫衷一是；盡管目前大部分名詞已趨于認(rèn)同，但仍然沒(méi)有一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的說(shuō)法，而筆者又是這些名詞較早和主要“杜撰”者之一，因此有必要、有責(zé)任作一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)性分類，如表1所示。

從表1可知，只有最“特殊”的情況才最具有產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值，這種“特殊”主要表現(xiàn)為鋼輪中振動(dòng)軸的相位差、頻率、旋向三要素的匹配情況。對(duì)相位差而言，0°和180°就是特殊，其他角度就是平常；對(duì)頻率而言，相同就是特殊，不同就是平常；對(duì)旋向而言，只有相同和相反兩種，但都屬于特殊。簡(jiǎn)而言之，“特殊”匹配產(chǎn)生垂直振動(dòng)、水平振動(dòng)和振蕩，而“平?！逼ヅ鋭t產(chǎn)生斜向振動(dòng)、軸向振動(dòng)、混沌振動(dòng)或各種復(fù)合振動(dòng)，這一點(diǎn)在后文各節(jié)中都有相應(yīng)描述。而對(duì)于狹義的振動(dòng)壓路機(jī)而言（指圓周振動(dòng)，僅在表1中體現(xiàn)，以下全部省略，其他同），可以認(rèn)為3個(gè)要素都是“特殊”——固定偏心塊與活動(dòng)偏心塊的相位差為0°或180°、頻率相同、旋向相同，而且偏心塊位于同一振動(dòng)軸上。因此其鋼輪結(jié)構(gòu)可以最為簡(jiǎn)單（意味著成本低和可靠性高），這才是振動(dòng)壓路機(jī)之所以“領(lǐng)銜”所有振動(dòng)型式，且應(yīng)用量最大的最主要原因。

在此，還需要解讀一下混沌振動(dòng)和復(fù)合振動(dòng)的概念，也姑且算作是不成文的定義吧。

所謂混沌振動(dòng)，就是由兩種或兩種以上不同頻率的同軸（同在一根軸上，同向但并不同心——同軸、同向就是混沌振動(dòng)的兩個(gè)“特殊”要求）慣性激振器所產(chǎn)生的圓周振動(dòng)，其振動(dòng)特征表現(xiàn)為頻帶和幅帶，即由兩種或兩種以上不同的頻率（可以是變化的）形成頻帶，振幅（瞬時(shí)值）在最大和最小之間任意變化（但并不是一般振動(dòng)壓路機(jī)高、低振幅的概念）形成幅帶。表1中將其作為一種純頻率復(fù)合列入復(fù)合振動(dòng)名下，其實(shí)歸入非定向之徑向振動(dòng)下與圓周振動(dòng)并列也未嘗不可，甚至更為準(zhǔn)確一些，因?yàn)榫科涓荆煦缯駝?dòng)也是一種圓周振動(dòng)，只是因?yàn)榫哂卸囝l和變幅特性導(dǎo)致振動(dòng)有些“混沌”而已。混沌振動(dòng)的具體結(jié)構(gòu)可以是：在振動(dòng)軸的偏心圓柱上套1個(gè)偏心環(huán)，偏心環(huán)依靠摩擦力隨偏心振動(dòng)軸同向、非等頻旋轉(zhuǎn)，形成雙頻混沌振動(dòng)；如果再套上1個(gè)偏心環(huán)，就形成三頻混沌振動(dòng)，以此類推，用“轉(zhuǎn)呼啦圈”來(lái)形容還是很貼切的。

插一句題外話：“以此類推”不能反方向理解，即將一般的圓周振動(dòng)說(shuō)成是一頻混沌振動(dòng)；就像中國(guó)兩層建筑叫二層樓、一層建筑不叫一層樓而叫平房一樣，但西方叫第一層為ground-floor（地面層），第二層才叫一樓，這樣似乎更為準(zhǔn)確一些。以上皆因文化不同導(dǎo)致——西方所有建筑的層數(shù)叫法都一樣，“標(biāo)準(zhǔn)化”的概念無(wú)處不在。

所謂復(fù)合振動(dòng)，就是由兩種或兩種以上不同的振動(dòng)型式作用在同一個(gè)鋼輪上，產(chǎn)生不確定的振動(dòng)，它與“最有產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值”的振動(dòng)型式恰好相反，也就是振動(dòng)軸的相位差、頻率、旋向三要素 “非特殊”匹配的結(jié)果。它的實(shí)現(xiàn)方式可以多種多樣，其中又有“相對(duì)特殊”的情況可以形成振動(dòng)與振蕩復(fù)合、振蕩與垂直振動(dòng)復(fù)合等，也只有這些復(fù)合振動(dòng)型式才可能具有一定的產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值。如果用“民族打擊樂(lè)”來(lái)比喻就更加形象：混沌振動(dòng)就好比是兩個(gè)人用不同的節(jié)奏敲打同一只鼓，叫二重奏，三個(gè)人就叫三重奏；復(fù)合振動(dòng)就好比是一個(gè)人打鼓（如振動(dòng)）、一個(gè)人敲鑼（如振蕩），同節(jié)奏、同時(shí)敲打叫合奏，同節(jié)奏、此起彼伏地敲打叫協(xié)奏。各種混沌振動(dòng)、復(fù)合振動(dòng)具體如何實(shí)現(xiàn)，在后文各節(jié)中均有相應(yīng)描述。

振動(dòng)力調(diào)節(jié)技術(shù)

從壓實(shí)機(jī)械誕生之日起，尤其是振動(dòng)壓路機(jī)的出現(xiàn)，人們就一直將如何提高壓實(shí)質(zhì)量和作業(yè)效率這兩項(xiàng)核心指標(biāo)作為主要課題來(lái)研究，并且遠(yuǎn)沒(méi)有到結(jié)題的時(shí)候。

振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程是一遍一遍來(lái)回進(jìn)行的，在整個(gè)過(guò)程中材料的物理和力學(xué)特性在逐步發(fā)生變化；為了適應(yīng)這個(gè)變化（壓實(shí)的不同階段），需要不斷調(diào)節(jié)壓實(shí)力的大小或方向。需要說(shuō)明的是，由于被壓實(shí)材料及壓路機(jī)激振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性具有非線性特點(diǎn)，導(dǎo)致壓路機(jī)的壓實(shí)力（鋪層材料實(shí)際受到的力）與振動(dòng)力是兩個(gè)不同的概念，其數(shù)值也不是激振力與鋼輪上分配質(zhì)量的重力之和。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，下面所有的討論將僅僅涉及振動(dòng)力（激振力）。

就振動(dòng)壓路機(jī)而言，振動(dòng)頻率、振幅、振動(dòng)型式、參振質(zhì)量和車架分配質(zhì)量是與鋼輪振動(dòng)相關(guān)的五個(gè)要素，其中參振質(zhì)量和車架分配質(zhì)量原則上是不可改變的；通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率或振幅可以調(diào)節(jié)振動(dòng)力的大小，而改變振動(dòng)型式就是調(diào)節(jié)振動(dòng)力的方向。數(shù)十年來(lái)，振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展證明，振動(dòng)力的調(diào)節(jié)正是大致沿著“調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率、調(diào)節(jié)振幅、調(diào)節(jié)振動(dòng)力方向”這個(gè)模式演化的。

與振動(dòng)頻率相關(guān)的調(diào)節(jié)技術(shù)

由于液壓技術(shù)所限，早期的振動(dòng)壓路機(jī)大多采用開(kāi)式液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單頻振動(dòng)；后來(lái)使用了各種液壓閥以及閉式液壓系統(tǒng)，雙頻振動(dòng)就變得稀松平常了。同樣是為了提高壓實(shí)質(zhì)量和工作效率，以及使同一臺(tái)機(jī)器適應(yīng)不同的工況（既包含不同的工程工況，也包含同一工程、甚至同一施工點(diǎn)的不同壓實(shí)階段），壓實(shí)速度監(jiān)控系統(tǒng)和高頻振動(dòng)壓路機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。

所謂壓實(shí)速度監(jiān)控系統(tǒng)，并不是什么“高大上”的東西，其實(shí)就是速頻表的應(yīng)用，即將壓路機(jī)的壓實(shí)速度與鋼輪振動(dòng)頻率的比值用儀表顯示出來(lái)。當(dāng)儀表指針處于中間綠色區(qū)域時(shí)代表壓實(shí)速度合適，而兩端的黃色/紅色區(qū)域則代表壓實(shí)速度偏高或偏低，以此提醒操作手控制壓實(shí)速度，保證單位長(zhǎng)度鋪層材料上所受振動(dòng)輪沖擊的次數(shù)基本不變（沖擊次數(shù)太高易過(guò)壓實(shí)而形成坑槽，太低則達(dá)不到密實(shí)度要求），從而保證壓實(shí)的均勻性（壓實(shí)度和均勻性是壓實(shí)質(zhì)量的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)）。

所謂高頻振動(dòng)，即振動(dòng)頻率達(dá)到65 Hz以上。戴納派克公司于1995年首次將高頻振動(dòng)理論應(yīng)用于雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。這種雙鋼輪壓路機(jī)一般設(shè)計(jì)有兩種工作模式，一種為正常振動(dòng)頻率匹配大振幅以適應(yīng)一般厚度瀝青鋪層的壓實(shí)，另一種為高頻匹配小振幅以適應(yīng)薄瀝青鋪層的壓實(shí)。其中高頻振動(dòng)壓實(shí)模式，因激振力適中而不會(huì)引起骨料破碎，又因振動(dòng)頻率高可以加快壓實(shí)速度（速頻表的原理），因而可以大幅度提升作業(yè)效率，這對(duì)避免瀝青低溫壓實(shí)也是很有好處的。

還有一個(gè)“高大上”的名詞就是無(wú)級(jí)調(diào)頻，很有必要在此“辟謠”一下。當(dāng)壓路機(jī)的振動(dòng)系統(tǒng)為閉式液壓系統(tǒng)時(shí)，柱塞泵的斜盤(pán)采用機(jī)械限位即可實(shí)現(xiàn)兩擋頻率；所謂“無(wú)級(jí)調(diào)頻”是因?yàn)闄C(jī)械限位點(diǎn)是可以現(xiàn)場(chǎng)任意設(shè)定的，所以振動(dòng)頻率也是可以現(xiàn)場(chǎng)任意設(shè)定的。這種說(shuō)法理論上并無(wú)大錯(cuò)，但存在的“必要性”和“可行性”不足，原因有二。其一，各種基層（如土壤）和道路面層（如瀝青混凝土，水泥混凝土也可以視為面層）幾乎涵蓋了絕大部分振動(dòng)壓實(shí)工況，而被壓實(shí)材料的物理和力學(xué)特性決定了各自最適宜的壓實(shí)設(shè)備，即振動(dòng)頻率為30 Hz左右的單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和50 Hz左右的雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，相當(dāng)于大的工況已經(jīng)區(qū)分開(kāi)來(lái)；那么，小的工況差異就僅僅在于鋪層厚度和壓實(shí)階段的不同，而這主要體現(xiàn)為需要不同的激振力，而且是依靠改變振幅或關(guān)閉振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的（使用不同噸位的振動(dòng)壓路機(jī)則另當(dāng)別論）。其二，具體工況一旦確定，為了保證壓實(shí)質(zhì)量，要求施工工藝不能隨意改變，在施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)頻率的可操作性并不強(qiáng)。總之，最經(jīng)濟(jì)而又能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的振動(dòng)軸正反轉(zhuǎn)雙頻率，同時(shí)對(duì)應(yīng)雙振幅，便可以輕松滿足一般的施工需要，太多振動(dòng)頻率并無(wú)多少實(shí)際意義。

因此，無(wú)級(jí)調(diào)頻只是一個(gè)并無(wú)多少技術(shù)含量的“噱頭”——一種說(shuō)法而已，大可不必當(dāng)真，類似“有總比沒(méi)有好”的錦上添花式的東西，反而要看所花的成本值不值。

最簡(jiǎn)單的就是最實(shí)用的，真理無(wú)處不在。

與振幅相關(guān)的調(diào)節(jié)技術(shù)

與振動(dòng)頻率的發(fā)展歷程有些相似，振動(dòng)壓路機(jī)的振幅也經(jīng)歷了由單振幅向雙振幅、多振幅、無(wú)級(jí)調(diào)幅方向演化的過(guò)程；當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程并不是簡(jiǎn)單的直線發(fā)展，也不代表前期技術(shù)就已經(jīng)完全淘汰，更不代表后期技術(shù)就是當(dāng)然的主流。

多振幅技術(shù)的應(yīng)用最早見(jiàn)于英格索蘭公司的DD系列雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)上，依靠人工調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)8擋振幅，該產(chǎn)品曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)。在此基礎(chǔ)上，徐工于1993年研制了5擋振幅的YZC10A型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，對(duì)調(diào)幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并取得了國(guó)家實(shí)用新型專利授權(quán)。

現(xiàn)有的多振幅技術(shù)存在兩方面不足：其一是調(diào)幅機(jī)構(gòu)位于鋼輪幅板和行走驅(qū)動(dòng)減速機(jī)之間，必須由人工調(diào)節(jié)，而且需要中斷壓實(shí)過(guò)程；其二是制造商并沒(méi)有給出在什么工況下適合使用哪一擋振幅，用戶又不掌握這方面的有效信息，因此導(dǎo)致絕大部分用戶從機(jī)器購(gòu)買之日起就從未調(diào)節(jié)過(guò)，使得它變成了“擺設(shè)”。這就好比是人們的手機(jī)或電腦，首屏上的功能（相當(dāng)于多振幅機(jī)型的出廠初始設(shè)置振幅）才是我們真正所需要的，而后臺(tái)下載的很多應(yīng)用軟件（相當(dāng)于通過(guò)人工調(diào)節(jié)后可以實(shí)現(xiàn)的其他振幅），一次都沒(méi)有用過(guò)也不是什么稀奇事。目前，多振幅的概念和產(chǎn)品已經(jīng)逐步淡出了人們的視線。

有了多振幅的概念，無(wú)級(jí)調(diào)幅自然就應(yīng)運(yùn)而生。按照上述“多振幅無(wú)用”的說(shuō)法，無(wú)級(jí)調(diào)幅似乎應(yīng)該也是無(wú)用的，因?yàn)闊o(wú)級(jí)調(diào)幅比多振幅具有更多種振幅，因而更沒(méi)有意義；其實(shí)不然，而且恰恰相反，原因在于多振幅（不包含兩振幅）的缺點(diǎn)在于不方便調(diào)節(jié)和不知道如何應(yīng)用，而這兩個(gè)缺點(diǎn)，兩振幅和無(wú)級(jí)調(diào)幅都很巧妙地避開(kāi)了。兩振幅可以由液壓系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需為在什么工況適合使用哪一擋振幅而憂慮，因?yàn)榻档土诉x擇難度；而無(wú)級(jí)調(diào)幅也是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，是與壓實(shí)度在線檢測(cè)系統(tǒng)“聯(lián)袂”主演，它還可以是某種智能壓實(shí)技術(shù)（只改變振動(dòng)力大?。┑幕A(chǔ)。因此，無(wú)級(jí)調(diào)幅才是最需要的，也完全可以稱得上是一種“高大上”的技術(shù)。

與振動(dòng)力方向相關(guān)的調(diào)節(jié)技術(shù)

如前所述，由于壓實(shí)是一遍一遍來(lái)回進(jìn)行的，隨著壓實(shí)過(guò)程的推進(jìn)（即壓實(shí)度的逐步提高），振動(dòng)力需要逐步調(diào)弱（初壓采取靜壓方式，是為了防止鋪層材料過(guò)分推移，此點(diǎn)除外）；在實(shí)際壓實(shí)工藝中，一般采取先大振、后小振、終了靜壓的方式。為了實(shí)現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程的更精細(xì)化控制，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)型式（只改變振動(dòng)力方向）的智能壓實(shí)系統(tǒng)便是一種很好的選擇。

回過(guò)頭來(lái)再?gòu)拇蟮墓r角度說(shuō)明振動(dòng)力方向的調(diào)節(jié)問(wèn)題。壓實(shí)工況既有“粗獷”的塊石填方、超厚鋪層穩(wěn)定土，也有一般的基層、次基層，更有“溫柔”的瀝青混凝土薄鋪層，它們都具有各自適合的振動(dòng)頻率和振幅范圍；除此之外，不同的振動(dòng)型式也是在各種特殊工況下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率壓實(shí)的主要途徑。于是在振動(dòng)壓路機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了適合壓實(shí)瀝青混凝土薄鋪層的振蕩壓路機(jī)、適合壓實(shí)超厚鋪層的垂直振動(dòng)壓路機(jī)，它們成為不同振動(dòng)型式的產(chǎn)品適應(yīng)不同壓實(shí)工況的應(yīng)用典范。

單純從用戶角度考慮，研究和推廣新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的目的，不外乎提高壓實(shí)質(zhì)量、提高作業(yè)效率、改善操作舒適性、節(jié)能環(huán)保、降低振動(dòng)對(duì)環(huán)境的危害、擴(kuò)大機(jī)器適用范圍等。表2以振動(dòng)壓路機(jī)為參照對(duì)象，采取正面加分（+）、負(fù)面減分（-）的模式，對(duì)各種振動(dòng)型式的產(chǎn)品進(jìn)行了宏觀評(píng)估。

需要說(shuō)明的是，作為壓實(shí)工作最核心的壓實(shí)質(zhì)量、作業(yè)效率兩項(xiàng)要求，僅是對(duì)產(chǎn)品各自的適宜工況而言的，節(jié)能環(huán)保也是基于此。因此，盡管垂直振動(dòng)壓路機(jī)、振蕩壓路機(jī)在這三個(gè)項(xiàng)目上都為“+”，但其市場(chǎng)表現(xiàn)卻仍然一直“甘拜下風(fēng)”，并且可能會(huì)永遠(yuǎn)沒(méi)有“出頭之日”，也就很容易理解了。

再者，排除在某一型式的產(chǎn)品上使用特殊的新技術(shù)（如屬于操作舒適性的減振新技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能新技術(shù)等）而使其相關(guān)指標(biāo)得到加分的情況，這些新技術(shù)也可以同樣使用在其他型式的產(chǎn)品上。換一句話說(shuō)，不同型式的振動(dòng)壓路機(jī)，其壓實(shí)原理本身就決定了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這是天生的、不可改變的。

另一方面，從某種程度上講，振動(dòng)壓路機(jī)就是一種“折中”型產(chǎn)品——壓實(shí)薄鋪層時(shí)不如振蕩和水平振動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)厚鋪層時(shí)不如垂直振動(dòng)壓路機(jī)；當(dāng)然反之也成立，即振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)薄鋪層時(shí)優(yōu)于垂直振動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)厚鋪層時(shí)優(yōu)于振蕩壓路機(jī)和水平振動(dòng)壓路機(jī)。

總之，振動(dòng)力的調(diào)節(jié)可以分為兩個(gè)方面、三個(gè)層次：兩個(gè)方面是指調(diào)節(jié)大小和方向，三個(gè)層次包括雙頻/雙幅調(diào)節(jié)振動(dòng)力大小的第一層次、無(wú)級(jí)調(diào)幅調(diào)節(jié)振動(dòng)力大小的第二層次、振動(dòng)型式調(diào)節(jié)振動(dòng)力方向的第三層次，后兩種調(diào)節(jié)方式可以實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)。

智能壓實(shí)技術(shù)

智能壓實(shí)（Intelligent Compaction，簡(jiǎn)稱IC）指的是使用配備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)與反饋控制功能的振動(dòng)壓路機(jī)，對(duì)土壤、骨料基層或者瀝青路面材料等進(jìn)行的壓實(shí)。主要通過(guò)各種傳感器及基于GPS的繪圖系統(tǒng)以及自動(dòng)記錄結(jié)果的軟件進(jìn)行集成測(cè)量、文檔記錄和處理等，并反饋和控制壓路機(jī)的工作狀態(tài)，達(dá)到對(duì)壓實(shí)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和糾正的目的。其中測(cè)量、顯示、記錄和輸出的內(nèi)容包括：自然環(huán)境參數(shù)如日期時(shí)間、環(huán)境溫度、經(jīng)緯度及海拔等，機(jī)器運(yùn)行參數(shù)如位置、行駛方向（前進(jìn)/后退）、速度、振動(dòng)（開(kāi)/關(guān)）及頻率、振幅等，鋪層材料參數(shù)如瀝青溫度、壓實(shí)遍數(shù)、材料剛度、壓實(shí)度等。其中反饋和控制壓路機(jī)的工作狀態(tài)包括：根據(jù)顯示屏提示操作手改變壓路機(jī)運(yùn)行速度、補(bǔ)壓漏壓部位、終止低溫碾壓等，而不同壓實(shí)階段需要不同振動(dòng)力的調(diào)節(jié)則由系統(tǒng)反饋控制壓實(shí)機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成。

筆者認(rèn)為，智能壓實(shí)系統(tǒng)可以分為兩大部分，即輔助壓實(shí)系統(tǒng)和振動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。前者主要是一些普通數(shù)據(jù)的測(cè)量和顯示，為操作手改變相關(guān)操作提供信息支持。后者則是核心，包括與壓實(shí)度密切相關(guān)的數(shù)據(jù)的測(cè)量，并經(jīng)過(guò)分析處理后形成自動(dòng)控制信號(hào)，也就是壓實(shí)度檢測(cè)、反饋與控制系統(tǒng)，這是關(guān)鍵；以及能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)振動(dòng)力（既可以是振動(dòng)力大小，也可以是振動(dòng)力方向即振動(dòng)型式）的壓路機(jī)振動(dòng)鋼輪，也就是振動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這是基礎(chǔ)。

上述十分簡(jiǎn)明易懂的解讀還可以用一個(gè)人“說(shuō)走就走的旅行”過(guò)程來(lái)加以通俗化的描述。旅行過(guò)程中，我們利用身體的各個(gè)感官如聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等，感知即“測(cè)量”自然界的一些信息如聲音、溫度、濕度、風(fēng)向等（相當(dāng)于輔助壓實(shí)系統(tǒng)中“一些普通數(shù)據(jù)的測(cè)量和顯示”），人體因此作出各種反應(yīng)如加減衣物、補(bǔ)充水分等（如同“操作手改變相關(guān)操作”）；而更加重要的是，我們會(huì)利用視覺(jué)來(lái)觀察道路狀況（相當(dāng)于振動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中與壓實(shí)度密切相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，傳感器就是“眼睛”），經(jīng)過(guò)大腦判斷后自動(dòng)反饋并控制雙腿協(xié)調(diào)地動(dòng)作如時(shí)而大步慢走、時(shí)而小步快跑、時(shí)而跨越障礙以及躲避危險(xiǎn)等（實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)振動(dòng)型式即振動(dòng)力方向，“大腦”就相當(dāng)于反饋和控制系統(tǒng)，“雙腿”就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)振動(dòng)力的壓路機(jī)振動(dòng)輪）。即：

（一般感官→一般動(dòng)作）+（眼睛→大腦→雙腿）=旅行過(guò)程

（一般檢測(cè)→一般動(dòng)作）+（壓實(shí)度檢測(cè)→反饋處理器→可調(diào)節(jié)壓實(shí)力的振動(dòng)輪）=智能壓實(shí)過(guò)程

智能壓實(shí)研究現(xiàn)狀

在此梳理一下壓實(shí)度檢測(cè)與反饋系統(tǒng)，因?yàn)檫@是各個(gè)廠商技術(shù)的差異所在，也是IC的前提。

基于不同工作原理的壓實(shí)度檢測(cè)儀器，包括落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀、瑞雷波法壓實(shí)儀、核子密實(shí)度計(jì)、電渦流壓實(shí)度計(jì)等，其中以安裝在振動(dòng)壓路機(jī)上的連續(xù)壓實(shí)度儀應(yīng)用最廣，即所稱的車載密實(shí)度儀，它既可以作為IC的子系統(tǒng)，也可以獨(dú)立應(yīng)用于普通振動(dòng)壓路機(jī)上對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。

連續(xù)壓實(shí)控制（Continuous Compaction Control，簡(jiǎn)稱CCC）是指在壓實(shí)過(guò)程中利用連續(xù)壓實(shí)儀檢測(cè)振動(dòng)輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)，根據(jù)被壓材料與振動(dòng)壓路機(jī)的互相作用，經(jīng)過(guò)處理后得到能反映土體壓實(shí)狀況的控制指標(biāo)。由于對(duì)振動(dòng)輪相應(yīng)信號(hào)的處理方式不同，故而形成了幾種連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)，包括以下代表。

1976年，Geodynamik公司與戴納派克公司共同開(kāi)發(fā)的壓實(shí)度儀Compactometer。其工作原理是使用安裝在振動(dòng)壓路機(jī)上的加速度傳感器檢取系統(tǒng)在振動(dòng)激勵(lì)下的相應(yīng)信號(hào)，通過(guò)濾波器和信號(hào)的傅里葉變換得到振動(dòng)信號(hào)的基波和二次諧波分量，然后用二次諧波與基波的比值來(lái)反映壓實(shí)程度，這就是CMV（Compaction Meter Value，壓實(shí)度值）測(cè)量方法。

1983年，寶馬格公司開(kāi)發(fā)了土壤壓實(shí)檢測(cè)系統(tǒng)——Terrameter BTM01。它借助加速度的數(shù)據(jù)，檢測(cè)系統(tǒng)中的Omega值，既反映了作用于材料的能量大小，也間接反映了材料的壓實(shí)狀況。2000年，寶馬格公司在第三代壓路機(jī)中引入了Terrameter BTM-E和Vario Control兩項(xiàng)新技術(shù)。BTM-E第一次為土體壓實(shí)狀態(tài)提供了一個(gè)物理值，即土壤動(dòng)態(tài)剛度模量EVIB（單位為MPa）。與Omega值不同，EVIB與振動(dòng)壓路機(jī)的參數(shù)無(wú)關(guān)，因而振動(dòng)參數(shù)的改變對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)任何影響（即壓實(shí)度檢測(cè)系統(tǒng)）。Vario Control系統(tǒng)能夠產(chǎn)生可變換方向的振動(dòng)，使振動(dòng)方向根據(jù)物料的密實(shí)度在垂直和水平方向無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，由于振動(dòng)方向決定傳遞給土壤的壓實(shí)能量的大小，因此該系統(tǒng)可以使壓實(shí)能量與土壤狀態(tài)相匹配（即實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和鋼輪）。

20世紀(jì)90年代末期，安邁公司提出的使用壓路機(jī)集成的剛度測(cè)量值KS作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。KS為使用測(cè)定的振動(dòng)輪位移、估算的作用力和一個(gè)反映壓路機(jī)與土壤的交互作用的彈簧-緩沖器模型提供了準(zhǔn)靜態(tài)剛度度量。

2004年，酒井公司提出類似于CMV的無(wú)量綱參數(shù)——CCV（Compaction Control Value，壓實(shí)控制值）。與CMV不同的是，CCV同時(shí)考慮了基頻和次諧波頻率。

MDP（Machine Drive Power，機(jī)器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力）是卡特彼勒的一項(xiàng)創(chuàng)新型土壤壓實(shí)測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)有助于操作者確認(rèn)所碾壓土壤的承載強(qiáng)度是否符合要求，進(jìn)而得知是否可以轉(zhuǎn)移至下一個(gè)作業(yè)區(qū)域。傳統(tǒng)系統(tǒng)在地面被壓實(shí)時(shí)測(cè)量其振動(dòng)反應(yīng)，而MDP測(cè)量的是抵消碾壓阻力所需的能量。隨著材料被進(jìn)一步壓實(shí)，其碾壓阻力會(huì)降低，據(jù)此計(jì)算土壤剛度或承載強(qiáng)度。

表3顯示了當(dāng)前國(guó)際上各主要壓路機(jī)制造廠商所開(kāi)發(fā)的ICMV的特點(diǎn)及其應(yīng)用情況。

從以上公開(kāi)的信息可以看出，各廠商主要專注于安裝在振動(dòng)壓路機(jī)上的ICMV的研究，而幾乎未涉及振動(dòng)壓路機(jī)為適應(yīng)智能壓實(shí)要求而做出的任何結(jié)構(gòu)改變（主要是鋼輪結(jié)構(gòu)）。筆者“以小人之心”猜度一下：或許因?yàn)楦鲝S家的IC壓路機(jī)鋼輪結(jié)構(gòu)大同小異，認(rèn)為不值得“炫耀”？亦或因?yàn)閷儆诤诵募夹g(shù)不便于公開(kāi)？而從實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用看，真正的智能壓實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用也還并不普遍，沒(méi)有自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)及可調(diào)節(jié)振動(dòng)力的振動(dòng)輪的IC，最多只能算是一個(gè)輔助壓實(shí)系統(tǒng)，相當(dāng)于給了操作手一副夜視鏡、放大鏡，或者就是汽車的倒車?yán)走_(dá)，而遠(yuǎn)不是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

關(guān)于壓實(shí)度檢測(cè)系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，不僅需要堅(jiān)實(shí)的土壤力學(xué)和振動(dòng)壓實(shí)理論作為基礎(chǔ)，更需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)工作。目前，國(guó)內(nèi)只有一些生產(chǎn)振動(dòng)儀器的專業(yè)廠家對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)較深入的研究，并與主機(jī)廠家開(kāi)展了“以試用代試驗(yàn)”的驗(yàn)證考核，但還遠(yuǎn)未涉及自動(dòng)反饋與控制方面的內(nèi)容；而主機(jī)廠商也未進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，主要專注于實(shí)現(xiàn)垂直振動(dòng)的鋼輪結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)；盡管它與智能壓實(shí)所要求的振動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)的鋼輪結(jié)構(gòu)僅一步之遙，但這一步很大、很難跨越。明白這個(gè)現(xiàn)實(shí)，表3中沒(méi)有一家國(guó)內(nèi)壓路機(jī)廠商就一點(diǎn)也不意 外了。

當(dāng)然，凡事皆有例外，那就是寶馬格公司。寶馬格公司的智能壓實(shí)產(chǎn)品已經(jīng)推出很多年了，其鋼輪結(jié)構(gòu)以前一直遮遮掩掩，如展會(huì)上禁止拍照、技術(shù)交流時(shí)諱莫如深，各種防范措施不一而足。然而，最近幾年卻又在各種展會(huì)上大張旗鼓地公開(kāi)展示既有鋼輪上大幅彩繪的結(jié)構(gòu)示意圖，也有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的透明運(yùn)動(dòng)模型（兩邊都是同步帶傳動(dòng)）。其實(shí)，作為實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)的基礎(chǔ)（準(zhǔn)確地講是其中之一），振動(dòng)室雙軸式垂直振動(dòng)鋼輪結(jié)構(gòu)早已是公開(kāi)的秘密（與酒井SD450產(chǎn)品的振動(dòng)鋼輪結(jié)構(gòu)并無(wú)本質(zhì)區(qū)別），何況也并不是什么特別高精尖的技術(shù)；而且從根本上講，任何技術(shù)都是保不了密的，解密只是時(shí)間問(wèn)題，或者說(shuō)有能力解密的人需不需要馬上解密，不必依靠商品化的產(chǎn)品。這不是能不能的問(wèn)題，而是想不想的問(wèn)題。

誠(chéng)然，技術(shù)公開(kāi)確實(shí)可以讓后來(lái)者少走很多彎路，本文就不僅“解”了很多“密”，而且提出了一些新思路，但仍然只能說(shuō)“僅供參考”而已。因?yàn)檎袷帀簩?shí)技術(shù)還在推廣認(rèn)可中，密實(shí)度在線檢測(cè)技術(shù)還是“選配”，垂直振動(dòng)技術(shù)還在艱難試水，這些都需要我們的技術(shù)和市場(chǎng)花時(shí)間來(lái)消化；因此智能壓實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用，注定還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，不可能、也不需要走得太快，正所謂欲速則不達(dá)。

智能壓實(shí)的優(yōu)點(diǎn)

壓實(shí)度和均勻性是高質(zhì)量壓實(shí)的兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)所在。在實(shí)際工程作業(yè)中，壓實(shí)質(zhì)量的監(jiān)控均需要采用核子密度儀、無(wú)核密度儀或芯樣測(cè)試等方法進(jìn)行壓實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)抽查，而且不僅僅局限于試驗(yàn)段。這些傳統(tǒng)的壓實(shí)度檢測(cè)方法，不僅費(fèi)工、費(fèi)時(shí)和費(fèi)錢，而且檢測(cè)結(jié)果并不能完全代表整個(gè)區(qū)域的情況，更加嚴(yán)重的弊端是由于不在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致很多工況（如瀝青和穩(wěn)定土壓實(shí)）的質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法得到及時(shí)彌補(bǔ)和糾正，多少有點(diǎn)“事后諸葛亮”的缺憾，最終結(jié)果要么是“放水”而留下早期損壞的隱患，要么是“返工”而造成工期拖延和巨大的材料、能源和人工浪費(fèi)。

與一般的振動(dòng)壓實(shí)配合傳統(tǒng)的壓實(shí)度檢測(cè)方法相比，智能壓實(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）一般只需在試驗(yàn)段時(shí)按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行壓實(shí)度檢查，以“校準(zhǔn)”IC產(chǎn)品的壓實(shí)度檢測(cè)系統(tǒng)，使之與實(shí)際工況相適應(yīng)，并能夠準(zhǔn)確地反映真實(shí)的壓實(shí)度情況，從而節(jié)約檢測(cè)時(shí)間和費(fèi)用。

（2）利用GPS繪圖功能，能夠在壓實(shí)過(guò)程中而非壓實(shí)結(jié)束后監(jiān)控壓實(shí)狀況，最大程度地保證壓實(shí)的均勻性，避免出現(xiàn)局部重壓或漏壓，使得壓實(shí)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)得到彌補(bǔ)和糾正。

（3）隨著壓實(shí)過(guò)程的推進(jìn)，IC產(chǎn)品能夠根據(jù)鋪層材料的壓實(shí)度自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)力以適應(yīng)壓實(shí)的需要，從而保證壓實(shí)質(zhì)量和提高作業(yè)效率，這也是智能壓實(shí)的根本意義所在。

（4）可以追蹤碾壓遍數(shù)和表面溫度，為在最佳溫度范圍內(nèi)保持全面碾壓的一致性提供了必要手段。

（5）夜間作業(yè)時(shí)，無(wú)需辨認(rèn)碾壓標(biāo)線，利用車載彩色顯示儀即可實(shí)時(shí)掌握壓路機(jī)的作業(yè)位置和碾壓遍數(shù)，確保碾壓全區(qū)域覆蓋，從而保證壓實(shí)的均勻性。

（6）便于交接班管理，前期壓實(shí)過(guò)程一目了然，更換操縱手依然可以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程的“無(wú)縫”銜接，防止遺留質(zhì)量隱患。

（7）便于壓實(shí)工程的質(zhì)量管理者查看壓實(shí)狀態(tài)的各種參數(shù)，執(zhí)行質(zhì)量監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析，而且相關(guān)數(shù)據(jù)可以輸出和存檔。

（8）智能壓實(shí)數(shù)據(jù)可以用來(lái)為某個(gè)特定項(xiàng)目的特定材料創(chuàng)建壓實(shí)曲線，以確定最佳壓實(shí)遍數(shù)，從而避免過(guò)壓與欠壓（因壓實(shí)力太大或太小造成壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)）。

任何事物都是一分為二的，再好的產(chǎn)品必然也有不足。由于IC產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)操作手的相關(guān)技能提出了更高的要求，而且售價(jià)比一般產(chǎn)品高出很多，這在很大程度上制約了它的推廣應(yīng)用。要破解困局，需要制造廠商和用戶雙方共同努力：一方面，制造廠商需要盡快將產(chǎn)品技術(shù)成熟起來(lái)，將成本降下來(lái)，以此促進(jìn)市場(chǎng)拓展；另一方面，用戶需要將保證質(zhì)量作為施工的前提，作業(yè)效率也是成本的重要方面之一，算好一本綜合帳，積極成為IC產(chǎn)品的實(shí)踐者、推廣者，最終必然成為受益者。只有這樣，IC產(chǎn)品才能盡快走出“叫好不叫座”的尷尬局面，畢竟技術(shù)和產(chǎn)品的成熟只是手段，而市場(chǎng)和工程的質(zhì)量才是目的。

內(nèi)外套軸無(wú)級(jí)調(diào)幅智能壓實(shí)技術(shù)

在很多人的印象中，智能壓實(shí)技術(shù)是建立在垂直振動(dòng)技術(shù)之上的，就這樣被“一葉障目”了。正如前文所述，智能壓實(shí)的根本是根據(jù)壓實(shí)過(guò)程的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)力，而調(diào)節(jié)振動(dòng)力分為改變大小和方向兩種方式；垂直振動(dòng)向水平振動(dòng)轉(zhuǎn)變只是振動(dòng)型式的改變引起的振動(dòng)力方向的改變，而無(wú)級(jí)調(diào)幅可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)力大小的改變（這才是振動(dòng)力改變的本質(zhì)），兩者都可以實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)。這也是本文將智能壓實(shí)技術(shù)安排在垂直振動(dòng)輪結(jié)構(gòu)與原理之前闡述的原因所在。

離合器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)式

圖1揭示了內(nèi)外套軸式無(wú)級(jí)調(diào)幅以及實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)的壓路機(jī)振動(dòng)鋼輪結(jié)構(gòu)，圖2為其實(shí)現(xiàn)振動(dòng)力調(diào)節(jié)的原理示意圖。

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：振動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)力從內(nèi)振動(dòng)軸（設(shè)計(jì)成半扁軸，在保證一定偏心距時(shí)盡量減小偏心塊的外形尺寸，下同）的右端輸入，變幅驅(qū)動(dòng)裝置的軸頭穿過(guò)空心行走馬達(dá)，通過(guò)離合器、外振動(dòng)軸左座與內(nèi)振動(dòng)軸相聯(lián)接；其中最關(guān)鍵的部件為變幅驅(qū)動(dòng)裝置和離合器。

變幅驅(qū)動(dòng)裝置可以為電控馬達(dá)，根據(jù)需要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)外振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。

離合器為液壓雙離合器，依靠彈簧力壓緊摩擦片傳遞動(dòng)力，接通壓力油時(shí)離合器脫開(kāi)。初始狀態(tài)下，壓力油使變幅驅(qū)動(dòng)裝置的軸頭與外振動(dòng)軸左座之間的離合器脫開(kāi)，而內(nèi)振動(dòng)軸與外振動(dòng)軸左座之間的離合器因斷油而結(jié)合，從而保證外振動(dòng)軸與內(nèi)振動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，因內(nèi)振動(dòng)軸和外振動(dòng)軸的偏心塊都處于垂直向下位置，因而實(shí)現(xiàn)大振幅、大激振力振動(dòng)，如圖2（a）所示。當(dāng)需要改變內(nèi)振動(dòng)軸與外振動(dòng)軸偏心塊之間的相位角時(shí)，壓力油使內(nèi)振動(dòng)軸與外振動(dòng)軸左座之間的離合器脫開(kāi)，而變幅驅(qū)動(dòng)裝置軸頭與外振動(dòng)軸左座之間的離合器因斷油結(jié)合，隨即變幅驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)外振動(dòng)軸左座旋轉(zhuǎn)所需要的角度，然后先斷掉內(nèi)振動(dòng)軸與外振動(dòng)軸左座之間的離合器的壓力油使之結(jié)合，再接通變幅驅(qū)動(dòng)裝置與外振動(dòng)軸左座之間的離合器的壓力油使之脫開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整偏心距即振幅亦即激振力大小的目的，如圖2（b）所示。當(dāng)變幅驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)外振動(dòng)軸左座旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，實(shí)現(xiàn)小振幅、小激振力振動(dòng)，如圖2（c）所示。

對(duì)一臺(tái)特定的振動(dòng)壓路機(jī)而言，F(xiàn)內(nèi)、F外都是確定的，如果結(jié)合壓實(shí)度在線檢測(cè)系統(tǒng)，并建立壓實(shí)度與激振力F之間的函數(shù)關(guān)系，利用上述機(jī)構(gòu)即可以將控制F轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂痞?，如圖2（d）所示，可以得到：

F=

控制邏輯依次為：壓實(shí)度檢測(cè)、處理反饋控制信號(hào)、變幅驅(qū)動(dòng)裝置的軸頭旋轉(zhuǎn)、改變內(nèi)外振動(dòng)軸夾角θ、改變激振力F。這樣就可以通過(guò)自動(dòng)控制θ來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)F大小的調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同壓實(shí)階段對(duì)激振力F的要求，即實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)。

上述智能壓實(shí)的鋼輪結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，但存在一點(diǎn)不足，那就是因?yàn)楦淖儍蓚€(gè)振動(dòng)軸之間的相位差是通過(guò)驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，所以不能在振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中（兩個(gè)振動(dòng)軸在同步高速旋轉(zhuǎn)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，而只能在前后換向行駛時(shí)（此時(shí)都是關(guān)閉振動(dòng)的）進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，由于內(nèi)外套軸式結(jié)構(gòu)及振動(dòng)軸承選擇所限，更適合在雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)上應(yīng)用。

我們可以“腦洞大開(kāi)”地想象一下：如果去掉圖1（b）中的變幅驅(qū)動(dòng)裝置，離合器變化成行星架和行星輪，內(nèi)振動(dòng)軸軸頭作為太陽(yáng)輪，外振動(dòng)軸左座作為齒圈，就可以形成一套行星傳動(dòng)系，那么將實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外振動(dòng)軸不同的振動(dòng)頻率，同時(shí)視行星架固定方式的不同，當(dāng)內(nèi)、外振動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向相同時(shí)為混沌振動(dòng)，相反時(shí)則為復(fù)合振動(dòng)。

需要指出的是，多振幅可以調(diào)節(jié)振動(dòng)力的大小，但因需要人工調(diào)節(jié)而不適合應(yīng)用于智能壓實(shí)系統(tǒng)；而無(wú)級(jí)調(diào)幅因具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（其實(shí)最終實(shí)現(xiàn)的還是有限的幾個(gè)控制點(diǎn)即多振幅，只是此時(shí)的多振幅幅值不是機(jī)器預(yù)設(shè)，而是根據(jù)實(shí)際壓實(shí)狀況自動(dòng)生成），是實(shí)現(xiàn)智能壓實(shí)很好的方向，但是至今未見(jiàn)相關(guān)產(chǎn)品投入實(shí)用。

螺旋槽直線驅(qū)動(dòng)式

為了避免圖1結(jié)構(gòu)在振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中調(diào)節(jié)振動(dòng)力的不足，圖3顯示了另外一種針對(duì)內(nèi)振動(dòng)軸及其變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行改良后的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)疑為寶馬格公司首創(chuàng)，但也未見(jiàn)其相關(guān)產(chǎn)品投入市場(chǎng)的報(bào)道。

圖3所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于：振動(dòng)馬達(dá)從外振動(dòng)軸右座輸入動(dòng)力，變幅油缸通過(guò)一個(gè)具有雙向推力軸承結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器推動(dòng)或拉動(dòng)調(diào)幅軸（調(diào)幅軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不會(huì)傳導(dǎo)至變幅油缸），調(diào)幅軸的一端通過(guò)花鍵套與外振動(dòng)軸左座聯(lián)接（保證調(diào)幅軸相對(duì)于外振動(dòng)軸左座只能軸向直線運(yùn)動(dòng)而不能轉(zhuǎn)動(dòng)），另一端固定有銷軸并位于空心的內(nèi)振動(dòng)軸的雙螺旋槽內(nèi)。這樣，調(diào)幅軸的直線運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)化成了內(nèi)振動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最大旋轉(zhuǎn)范圍為0～180，而內(nèi)振動(dòng)軸的兩端用平鍵固接著小偏心塊，與外振動(dòng)軸上的大偏心塊形成相疊加至相抵消范圍內(nèi)的各種偏心距組合，結(jié)合壓實(shí)度在線檢測(cè)及控制系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)幅型式的智能壓實(shí)。

關(guān)于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)壓路機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)幅的技術(shù)路線還有很多，如液壓控制偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)方案等，但基本原理都是一樣的，只是實(shí)現(xiàn)方法或者具體結(jié)構(gòu)有所差異罷了。它們大多由于技術(shù)成熟度、制造工藝或成本等原因，并沒(méi)有受到過(guò)多關(guān)注，在此就不加分析。

由此可見(jiàn)，智能壓實(shí)技術(shù)完全可以在圓周振動(dòng)壓路機(jī)上實(shí)現(xiàn)，另一種就是依托垂直振動(dòng)壓路機(jī)的鋼輪，而且已成為智能壓實(shí)的主流結(jié)構(gòu)，因此下面將以垂直振動(dòng)為主線展開(kāi)討論。

（未完待續(xù)……）