肖偉 韓寶慶 張歲

摘 要：施工機(jī)械通過合理的優(yōu)化配置、才能充分發(fā)揮機(jī)械的最大潛能，按期建設(shè)高質(zhì)量、低成本、低能耗公路工程任務(wù)，并給施工帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)械化 系統(tǒng) 優(yōu)化

中圖分類號：U415.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-071-02

隨著中國建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，高速路的建設(shè)，離不開機(jī)械化設(shè)備。機(jī)械化施工是一項系統(tǒng)工程，是機(jī)械技術(shù)，統(tǒng)計學(xué)、施工技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)的有機(jī)融合。“科學(xué)管理，優(yōu)化組合”是機(jī)械化施工系統(tǒng)的核心。

1 路面機(jī)械化施工系統(tǒng)資源優(yōu)化配置

在高速公路的路面施工中，由攪拌站、攤鋪設(shè)備、壓路機(jī)和料車組成的機(jī)械化系統(tǒng)被廣泛用于路面施工中。該系統(tǒng)機(jī)械化性能配置程度高，若僅憑定性認(rèn)識及經(jīng)驗而沒有對機(jī)械資源配置深入分析進(jìn)行機(jī)械的搭配，將導(dǎo)致機(jī)械生產(chǎn)率低下，施工成本增高。

高速路的路面機(jī)械化施工系統(tǒng)主要由“拌和——攤鋪”、“攤鋪——壓實”兩大系統(tǒng)串聯(lián)組成。實際施工中攪拌機(jī)是系統(tǒng)匹配中的主導(dǎo)機(jī)械，在保證主導(dǎo)機(jī)械生產(chǎn)率最大發(fā)揮的原則，選定壓實設(shè)備和攤鋪設(shè)備，而料車的隨機(jī)性較大，在研究“拌和——攤鋪”子系統(tǒng)，就可確定料車的數(shù)量。

圖1機(jī)械系統(tǒng)理想工作狀態(tài)是：當(dāng)料車在攪拌機(jī)下裝車完成，恰有空返回料車到達(dá)裝料；當(dāng)料車在攤鋪設(shè)備處卸料完成，恰有料車來攤鋪設(shè)備卸料。這樣，整個系統(tǒng)工作既高效且經(jīng)濟(jì)。但現(xiàn)場實際施工時，影響該系統(tǒng)因素很多，隨機(jī)性較大。因此，利用排隊論來精確地分析該系統(tǒng)運(yùn)行流程。對攪拌機(jī)、運(yùn)料車和攤鋪設(shè)備作業(yè)流程采用數(shù)理統(tǒng)計分析，運(yùn)料車的抵達(dá)服從泊松分布，攪拌設(shè)備和攤鋪設(shè)備對某料車的服務(wù)時間為負(fù)指數(shù)分布。

2 機(jī)械化施工系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型

建模原則：在保證攪拌機(jī)、攤鋪設(shè)備和運(yùn)料車的生產(chǎn)利用高、料車基本不排隊的情況下，每噸成品料的機(jī)械費(fèi)最小。

作業(yè)工況假設(shè)：開工不超過lh，系統(tǒng)施工狀態(tài)穩(wěn)定；攪拌機(jī)為系統(tǒng)主導(dǎo)機(jī)械；施工運(yùn)距不小于lkm；當(dāng)攪拌機(jī)、攤鋪設(shè)備的數(shù)量多臺時，其型號相同；系統(tǒng)設(shè)備無故障。

2.1 機(jī)械化系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)

2.3 “攪拌——攤鋪”系統(tǒng)負(fù)荷水平及設(shè)備變化與工程成本的關(guān)系

進(jìn)行機(jī)械匹配時，攪拌機(jī)已選定，其生產(chǎn)率、運(yùn)距已經(jīng)知道，成品料的臺班費(fèi)成本Cd僅是料車數(shù)量m和其載重q的函數(shù)。顯然料車數(shù)量的范圍為1≤m≤+∞，當(dāng)m很小時，攪拌機(jī)利用率不高，此時系統(tǒng)的生產(chǎn)能力由m決定，遠(yuǎn)小于攪拌機(jī)理論生產(chǎn)率，從而使每噸成品料的成本較高；相反，當(dāng)m較大時，攪拌機(jī)連續(xù)工作，系統(tǒng)的生產(chǎn)能力受Q0制約，當(dāng)m很大時，系統(tǒng)的生產(chǎn)能力將恒定，而系統(tǒng)的總費(fèi)用C隨著料車的增加而增加，從而造成每噸成品料費(fèi)用增高。

因Cd函數(shù)關(guān)系式復(fù)雜，且不是m的連續(xù)函數(shù)，我們用MATLAB數(shù)學(xué)軟件，運(yùn)用多項式回歸的方法進(jìn)行模擬解決最優(yōu)解：

假設(shè)多個m值，計算出Cd對應(yīng)的初始點(diǎn)。利用MATLAB數(shù)學(xué)軟件對初始點(diǎn)按最小二乘法進(jìn)行多項式擬合，產(chǎn)生一維高次函數(shù)Cd = anmn + an-1mn-1 + … + a1m + a0 （n為階數(shù)）；顯示出交互式圖形，則可以在圖形上進(jìn)行預(yù)測，求出最優(yōu)解m*。

實際施工中影響機(jī)械效能因素很多，且都是客觀閃素。如盡量減少機(jī)械組合，許多同規(guī)格的機(jī)械完成一項工作會使施工效率降低。同一流程上各機(jī)械的生產(chǎn)率應(yīng)能相互匹配，路面施工攪拌設(shè)備、運(yùn)輸車、攤鋪設(shè)備這三種機(jī)械的生產(chǎn)能力要基本相一致。若某一個部分跟不上，整個系統(tǒng)將受此環(huán)節(jié)的生產(chǎn)力制約。

3 結(jié)語

高速公路建設(shè)迅速發(fā)展的今天，機(jī)械化系統(tǒng)合理匹配要求全面掌握機(jī)械的技術(shù)性能，運(yùn)行狀況；了解作業(yè)環(huán)境，靈活變通。優(yōu)化機(jī)械化系統(tǒng)對工程質(zhì)量、功效、安全和工程進(jìn)度都有保證。

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