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高速公路標線清除機的研發與應用

摘要  針對目前道路標線清除設備存在的缺陷，進行適應高速公路作業的設備研發，著重介紹其除線裝置的結構設計及產品技術創新點和使用效果，提供一種適合高速公路瀝青路面舊標線清除的設備設計與應用方法。

關鍵詞  高速公路  標線清除機  研發  銑刨除線裝置 

1 概述

道路標線是高速公路設施的重要組成部分，是最有效地引導車輛規范、安全行駛的方式 。可以這樣說，沒有道路標線，就沒有高速公路的安全行車。隨著高速公路里程的迅速增加和使用年限的延長，在已通車使用的近4萬公里的高速公路上，部分標線已老化、磨損、殘缺，如不及時對其進行養護、維修，日積月累，路面標線就會失去應有的功能。然而，過去依靠“人海戰術”的人工敲打舊線清除方法從施工安全還是占路時間的角度看都已遠遠不能適應高速公路養護作業的需要。如何摒棄人工作業轉而采用機械化除線施工，不僅是件急需解決的事情，同時也面臨著采用何種設備的難題，因之前并沒有牽涉高速路大面積標線清除的成功案例可供借鑒。居于“全國干線公路養護管理檢查工作”迫在眉睫，我們便以已有普通標線清除機為藍本，進行一項全新的高速路標線清除設備的研究開發。

2 現有設備局限性分析

前些年普通公路舊道路標線清除大多還停留在人工的“錘擊斧砍”的原始勞作中，目前雖有些專用于道路標線清除的路面機械產品，如立旋式打磨機及近年來從國外引進瑞士生產的水泥路面拉毛機和國內仿制生產的臥軸式標線銑刨機，雖然工作效率比人工作業提高了許多，但仍無法適應于高速公路的作業要求（不破壞路面、占地少、作業快、可靠性高），且設備存在許多缺陷，具體表現在：

2.1立旋式打磨機磨頭的破壞性大

立旋式打磨其原理是利用發動機帶動磨頭高速旋轉，磨頭在旋轉離心力的作用下與路面凸起部分敲擊打磨，將舊線去除，由于其沖擊力大，在普通標線的清除中會留下坑坑洼洼，不僅磨不干凈，而且往往會造成路面的破壞；同時，由于其結構特點（支撐面積大），對稍有不平的路面清除效果就很差，且工作效率低，較適合于水泥路面的人行橫道線和振動標線的清除施工。

2.2臥式除線機適用性不好、效果差、壽命短

該型機由于是由拉毛機改進過來的，對標線銑刨厚度的控制難把握，且動平衡差，震動大，不僅操作不便，而且可靠性低，清除效果差；并且，僅能將舊標線敲碎打散，細塊飛濺嚴重，粉塵四處彌漫飄揚，危害操作手的身體健康和影響行車安全；另外，其刀片非專業生產，或昂貴（進口）或不耐用（國產），不適應國情路況，難推廣使用。

3 技術研發內容

3.1 整體設計思路

以手推式輕便型為總設計思路，采用高效率的臥軸結構形式，手推行進單元組合動力總成、避震機構、傳動機構、調節機構、標線銑刨除線裝置等。著重對銑刨腔的排渣和刀頭的擊打效果及相關核心技術進行逐一研究分析，達到下列效果：支撐于銑刨除線裝置的銑刨腔內的刀鼓總成在發動機的帶動下進行臥式高速旋轉，其合金刀頭通過與標線的碰擊產生銑刨效應，刀體與刀桿之間的間隙可起軟敲擊的效果，從而平穩高效地將標線清除，整機結構見圖1。

                         圖1

3.2整機行進單元結構設計

采用高彈性行走輪（相類似產品為硬質輪，震動大）、寬輪距（相類似產品由于結構限制不重視輪距的設計，其行走輪都是壓在標線上，由于舊標線殘缺不全，所以無法保證除線深度）、小軸距（即前后輪軸距較小，僅為420mm，比同類型機短30mm）結構設計，保證其結構緊湊，使用輕便，作業高效，能適應各種道路標線的除線作業（見圖2）。

3.3 高效率、長壽命除線裝置的結構設計

"12" year="1899">3.3.1銑刨除線裝置的技術設計

采用臥軸式結構，以鑲有合金刀頭的刀片組旋轉體和鼓腔組合形成一個獨立工作整體，它牽涉到兩方面的關鍵技術問題，一是裝置銑刨刀具的使用壽命要長，除了采用具有與沖擊鉆頭相同耐磨耐沖擊性能的特殊合金作為刀頭外，刀體采用通風式結構設計，使其自身產生冷卻效果，從而延長了刀片的使用壽命；二是裝置的排風排渣問題。應用空氣動力學原理，將銑鼓腔設計成蝸殼式風機結構形式并有專門的排氣和排渣通道，一方面，除線時的揚塵在慣性力的作用下沿著蝸殼腔向外排出；另一方面，線渣在高速旋轉刀架鼓的帶動下被強制地經通道向前排出線外，解決了相類似產品（其為簡單的方形箱式結構，無法消除腔壓）銑鼓高速旋轉時產生的腔壓致使標線粉塵四處飛濺（特別會飛揚在操作手身上）的難題，改變過去除線時看不清標線的窘境，并使線渣不會落在尚未去除的線內，保證行走輪的平順，實現除線的精確高效和作業環境的改善（見圖3）。

"12" year="1899">3.3.2通風式銑刨刀片、刀體結構設計（見圖4）。

工作面采用多點(達9～12焊點)高強度耐磨合金刀頭焊接，配變徑合金刀桿，使刀架工作平穩，高效耐用。由于刀體孔和刀桿之間有2mm間隙配合（可自動調整銑刨厚度），設計時刀體較硬且價格高，刀桿較軟且便宜，經工作一段時間后，刀桿會較刀體磨損的快，這樣，隨著刀桿磨損后其間隙的不斷增大，只是更換同直徑的新刀桿（相類似產品與刀片匹配的刀桿為固定直徑的普通鋼材，易磨損、間隙大，其結果是銑刨厚度難控控制且整機震動大）已不能解決自動調整量問題，必須設計有不同直徑的刀桿已備更換，這就是獨創變徑刀桿的原由。所以，變徑刀桿的設計，可使銑鼓裝置的工作更平穩，銑刨更精準，效率更高；另外，由于銑刨機最重的成本支出就在于刀片（一般為0.5～1元/平方米標線），因此，刀片的耐用與否，很大程度上決定了該機的推廣應用前景。而相類似產品刀片只有6個合金焊點，刀體為實心，散熱差、不耐用。新設計開發的通風式刀體合金焊點較多，且有專門的通風槽，不僅銑刨效果好（敲擊點較密集），而且刀頭耐磨，使用壽命長，有效降低了使用成本，獲得良好的經濟性。

4 產品的技術創新點

標線清除機是針對高速公路的使用特點，結合福建道路實際情況，經過綜合分析各種資料重新定位后，設計制造的適合瀝青路面施工的舊標線清除設備，其創新點表現在：

4.1 采用寬輪距小軸距、厚度靈活調整的高效臥軸式結構，解決高速公路瀝青路清除標線易破壞路面和長時間占路作業的難題，達到高效除線目的；

4.2應用空氣動力學原理，將除線裝置的銑鼓腔由過去同類機型的方箱式結構設計成蝸殼式風機結構形式，同時鼓腔設有專門的排氣和排渣通道，克服了過去除線時粉塵滿天飛影響行車安全和看不清標線的難題；

4.3刀片采用一種通風式多點合金頭焊接，配以變徑刀桿設計，使銑鼓裝置的工作更平穩，銑刨更精準，實現作業的高效和環境的改善，有效地降低了除線成本。

5 實際應用效果、效益

道路標線清除機2010年10月試制成功后，由泉州閩盛交通科技公司生產，于12月和2011年3月分別投入到福建泉州、三明路段試用，歷經多次反復修改和完善，在泉州和三明高速管理公司的大力支持下，由省高速養護路面分公司順利完成了工業性試驗，三明鴻路交通工程公司專業施工隊連續使用一個月，完成1萬多平米的高速路面標線清除任務，通過質量跟蹤并根據使用的情況和機手反映：除線設備的研發符合國情，能滿普通舊道路標線清除作業的要求，特別適合高速路瀝青路面標線的銑刨清除，清除效率高，不破壞路面；設備輕巧易用，厚度調節方便，刀片壽命長，可靠性高。到目前為止，該設備共完成所管養或承擔的200公里的高速公路道路標線清除施工任務，實現了全路段的機械化清除標線作業，路面標線施工質量也大大提高，效率比人工提高10倍，成本降低40%，取得較好的經濟和社會效益。共完成5萬平方米的清除線任務，直接經濟效益（純收入）40萬元，增收節支總額150萬元，且大大減少了施工過程的安全事故。

圖5為施工使用現場。

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圖5

6.結語

高速公路標線清除施工往往碰到路面敲壞、占路時間長、污染作業環境、頻繁維修機器等突出問題，直接影響其通車能力和行車安全。縱觀市場現有的清除機由于存在諸多缺陷而無法勝任該項工作。居于本行業對高速路標線養護維修特殊要求的深刻理解而全新研發的高速公路標線清除機，其獨創的臥軸式銑刨除線裝置具有銑線能力強、厚度調整靈活、刀片使用壽命長、環境污染小、可靠性高等特點。整機經近一年來的使用證明，該機適合高速路瀝青路面清除標線作業，效果良好，并取得顯著的經濟和社會效益，值得推廣。