导语

随着我国基础设施建设的突飞猛进发展，地下道路工程越来越多，尤其是雄安新区建设提出了全新的道路规划理念，京津冀协同发展专家咨询委员会组长、雄安新区总设计师徐匡迪透露：“雄安新区建设将把城市交通、城市水电煤气供应、灾害防护系统全部放在地下，高铁、车站、市内交通等也会置于地下，而地上部分将让给绿化、让给人行道。”这将意味着雄安新区几乎所有的道路都要建在地下。

那么怎样在保证施工人员职业健康以及施工质量的前提下做好隧道内沥青路面的摊铺施工？本文提出了长隧道内施工沥青路面的思路，得出电力驱动施工机械必将大力推广的结论。

沥青摊铺机采用电力驱动的设想

目前主流的大型沥青摊铺机发动机功率一般为kW左右，由于沥青摊铺机发动机输出的动力需要经过液力变矩器传递给液压泵，然后再通过相应的控制系统，经液压管道传递到液压马达和液压油缸，为摊铺机各部位提供动力。众所周知液压传动的效率为0.80~0.85，如果采用电力驱动则可以将沥青摊铺机的液压泵全部去掉，所有的液压马达换成相应的电机，这将大大提升功率传递效率，从而将整机功率控制在kW以内。这样从理论上讲，采用现有的大型电力驱动公交车蓄电池就可以满足沥青摊铺机的动力需求。

但是，由于沥青摊铺需要不间断摊铺，按照目前电力驱动公交车配备的蓄电池推算，预计每工作1~1.5h就需要更换蓄电池，不能保证连续摊铺。解决这个问题的思路有2个。

方案一：给摊铺机配备足够多的蓄电池组。摊铺机采用电力驱动后，去掉了传统摊铺机的发动机、液压泵及液压控制元件，这将给沥青摊铺机配备蓄电池带来巨大的可利用空间，沥青摊铺机进行摊铺作业也需要一定的配重以满足摊铺作业稳定性的要求，可以通过试验给摊铺机配备可供摊铺机连续工作8~12h的可快速更换的蓄电池组，以满足摊铺机连续作业的要求。

方案二：利用流动蓄电站给摊铺机供电。由于方案一没有经过实践检验，只是一种设想，受摊铺机可利用空间的限制，存在不能保证摊铺机连续工作8h以上的可能。所以我们给出另外一种设想：设计一台电力驱动的小型货车，装载3~4组蓄电池，作为流动蓄电站。摊铺机摊铺作业过程中流动蓄电站在摊铺机的左前方（或右前方）与摊铺机同步行驶，每组蓄电池提供的电能可供摊铺机连续作业的时间预计为1~1.5h，4组蓄电池即可为摊铺机提供4~6h连续工作的电能，2个流动蓄电站交替为摊铺机提供电能，可以实现蓄电站的快速转换，保证摊铺作业的连续性。

电力驱动压路机的设想

目前沥青路面碾压施工一般采用的压路机是双钢轮压路机和胶轮压路机组合，双钢轮压路机一般最大吨位是15t（大多数采用13t或11t压路机），胶轮压路机一般采用30t。沥青路面压实用主流压路机的功率见表1。

由表1可以看出：目前沥青路面施工用大型压实设备的发动机功率一般在kW左右即可满足要求，即便是功率最大的戴纳派克CC双钢轮压路机的发动机功率也只有kW。采用大型电动客车的发动机应该可以完全满足其功率要求。

同沥青摊铺机一样，压实设备也是采用液压传动，采用电力驱动后，同样可以去掉液压泵，用电机取代马达，直接驱动行驶及振动装置，从而提高有效功率。

根据汽车的续航里程推算，在压实设备满负荷工作的情况下预计连续工作时间为1.5~3h左右，完全可以在压路机停机加水的同时更换蓄电池，满足压实作业要求。

其他辅助设备的电力驱动

沥青路面摊铺作业的辅助设备主要有：照明发电设备、给压路机加水的水车及小型装载机。照明发电设备完全可以直接用蓄电池组替代，水罐车和小型装载机的发动机功率均在kW以内，并且水罐车和小型装载机不是连续工作，改为电力驱动相对摊铺机、压路机更容易实现。

电力驱动施工机械与燃油施工机械对比

可以断定的是，与纯电动汽车一样，施工机械采用电力驱动后，与燃油施工机械相比将具备以下优点。

（1）简化维修保养工作，故障率低，运行可靠。

（2）能源利用效率高。电动汽车对能源利用的总效率至少在19%以上（采用燃料电池时效率远高于这一数值），而内燃机汽车效率低于12%，电动驱动的施工机械将更加节能。

（3）环境污染小。由于采用电力驱动，电力驱动施工机械基本不排出废气，产生的废热也将大大降低。

（4）噪音低。即使靠近正在高速运转的电动机也不会有让人感觉到不舒服的噪音,而内燃机的噪音则非常大。

电力驱动施工机械的应用前景

电力驱动施工机械由于大大简化了动力传递系统，不仅减少了维修保养工作，其故障率也必然大大降低。沥青路面施工机械（特别是沥青摊铺机这样的关键设备）的工作可靠性对施工成本的影响至关重要。由于沥青路面施工过程中，沥青混合料出场、摊铺、碾压一系列工序都必须将沥青混合料控制在一定的温度范围内，因此一旦施工机械发生故障，沥青混合料温度下降超过了规范规定的温度范围，这部分沥青混合料就必须做废弃处理，造成巨大的材料浪费。因此每次沥青摊铺机发生不能立即修复的意外故障都会造成十万元以上的损失。从这个方面讲，由于电力驱动施工机械的可靠性会大大提高，能够减少材料浪费损失，甚至有可能完全弥补设备出场价的提高。

其次，电力驱动的施工机械低噪音、无污染，将大大改善沥青路面摊铺施工的工作环境，提高从业人员的职业健康保障能力，大幅降低施工过程中造成的环境污染。

由于热拌沥青混合料产生沥青烟，燃油发动机排放尾气，限制了沥青路面在长隧道中的应用；而泡沫沥青温拌混合料的推广应用和电力驱动施工机械的产生，将使沥青路面在长隧道中的应用或许成为可能，从而大大提高长隧道中车辆的行车舒适性，改善交通状况。

综上所述，电力驱动施工机械的产生可能解决长隧道内（雄安新区大规模地下交通网）沥青路面摊铺问题，但由于其具备可靠性强、低能耗、低噪音、无污染等燃油施工机械无可比拟的优点，必然将取得良好的市场推广。

即便受多种条件限制，大规模地下交通网建设采用水泥混凝土路面，为保障施工质量，如此大规模的道路建设，同样呼唤电力驱动滑膜摊铺机和电力驱动水泥混凝土搅拌运输车的产生。笔者认为，虽然受蓄电池技术限制，在目前阶段电力驱动施工机械的全寿命成本高于燃油施工机械，但随着蓄电池技术的发展，电力驱动施工机械的制造成本必将大幅度降低，纯电动汽车已经在全世界大力推广，我们有什么理由不相信电力驱动施工机械将迎来美好的明天呢？

END

注：节选自年第12期《筑路机械与施工机械化》杂志，原文题目为《雄安新区地下交通网建设呼唤电力驱动施工机械产生》。

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