連續壓實控制系統

系統組成：
★振動傳感器+磁力底座+信號傳輸線；
★振動壓實值采集與記錄裝置+電源適配器；
★數據處理、分析、管理軟件系統；
 
技術參數：
★評定指標：振動壓實值VCV；
★顯    示：高亮度彩色液晶800×640點陣；
★存儲空間：數據緩存區512K的FRAM，數據存儲區為32G的SD卡；
★數據傳輸：USB接口、GPRS通信；
★供電方式：DC12V或DC24V，功率小于10W；
★采樣頻率：10~5kHz；
★傳 感 器：靈敏度10~20mv/；量程≥20g；頻響≤10kHz；振動信號精度±0.5% ；振動頻率精度±0.2%；
★環境條件：保存溫度；工作溫度；
 
系統特點及優勢：
★本產品系中國鐵路總公司（原鐵道部）相關課題的研究成果，完全符合總公司頒布的《鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術規程》 Q/CR 9210-2015標準；
★綜合運用動力學分析方法，信號處理及信息融合技術，全面考慮影響路基強度形成的各種因素，分析計算能夠反映路基壓實質量的振動壓實值VCV；
★基于振動壓實數據VCV，形成全面反映壓實狀況的壓實程度分布圖、壓實狀態分布圖、壓實均勻性分布圖，壓實過程歸檔報告、相關校驗報告，指導施工，提高效率；
★根據壓實狀態分布圖，迅速定位碾壓薄弱區域，確定常規檢測位置，確保檢測的科學性、可靠性，同時，提高檢測效率；
★碾壓過程實時顯示正在碾壓輪跡以及已經碾壓輪跡的通過率，有效防止過壓和欠壓，實現對施工段的最優碾壓；
★可以監測壓實設備工況，確保壓實設備高效工作；
★施工過程的全過程控制，與施工同步，不干擾施工，具有高效性；人機界面友好，操作簡單，具有易操作性；
★相關校驗、控制過程、質量檢測數據信息上傳數據中心，實現數字化施工、信息化施工，提高綜合管理水平。
 
主要功能：
通過在一定噸位的振動壓路機上裝載本監控設備，可以對碾壓過程進行實時的連續動態監控，便于及時采取相應的工程措施。主要實現以下功能：
過程控制之一——壓實工藝參數監控
目前普遍存在一個隱蔽性問題——有些駕駛員為了減少機械損傷和顛簸，往往將油門開的很低，致使轉速調的不到位從而造成振動頻率變低，這將導致激振力急劇下降和明顯波動，達不到額定工作狀態，影響壓實效果和均勻壓實。CPMS具有監控壓路機振動性能是否平穩的功能，并提供相應的預警。
過程控制之二——壓實程度控制
壓實程度的高低是路基施工質量最重要的控制要素之一。本系統主要通過對路基結構抗力指標體系來評定和控制壓實程度。按照設定的VCV目標值，CPMS可以實時連續監控壓實程度，給出壓實質量平面分布圖。
過程控制之三——壓實穩定性控制
碾壓遍數不是一個定數，隨壓實工藝參數和填料等發生變化。CPMS通過相鄰兩遍VCV的變化情況判定壓實功是否發揮到最大、壓實是否穩定。其主要目的在于優化壓實遍數，避免“過壓”或“欠壓”現象的發生。
過程控制之四——壓實均勻性控制
路基性狀的不均勻有可能導致將來發生不均勻的沉降變形，造成上部板的開裂，此外如果存在較多的薄弱區域，那么該區域的最后抽樣檢查就存在驗收不合格的風險。因此應進行路基性狀的均勻性控制。
連續質量檢驗——最小風險控制
在很多情況下，常規檢驗點不一定正好能選在最薄弱區域上，可能會造成“漏檢”現象，增加了路基碾壓質量潛在不合格的風險。鑒于此提出輔助驗收檢驗的“最小風險控制法”。其核心就是按照連續壓實質量平面分布圖來選取一定面積的VCV低值區域進行驗收檢驗。只要在該區域進行的常規檢驗合格即可判定該路段全部合格。這樣就提高了驗收的準確性，避免了盲目性，最大程度地降低路基質量存在問題的風險。
 
關于高鐵路基連續壓實技術在全路使用情況的匯報
關于在全路推廣使用鐵總自主知識產權的《高速鐵路路基連續壓實檢驗控制技術與裝備研究》（以下簡稱連續壓實科技成果）（簡稱CPMS）成果情況及在京沈遼寧段的使用情況匯報我們負責在全路及京沈遼寧段全面推廣使用鐵總連續壓實科技成果（簡稱CPMS）。該成果是在原鐵道部領導親自指導下，由西南交大、哈工大、鐵二院、鐵二局、東路科技等五家單位研發成功，鐵道部科技司成果鑒定為“具有國際先進水平，在全路推廣使用”。鐵道部以此套技術為藍本，于2011年發布了TB10108壓實規范（2015年6月1日鐵總建設[2015]80號文改為企業標準Ｑ/CR），鐵總盛光祖總經理簽發（2013）03號文件，要求“積極采用該四新技術成果”（詳見附件）。
自2011年以來，我們先后在貴廣貴州段、滬昆貴州公司、呼準鄂、石濟、京沈遼寧等多條高鐵安裝使用了鐵路總公司具有自主知識產權的這套路基連續壓實技術，取得了一定的經驗和效果，不斷改進該技術和設備，積累了較多的控制路基質量的體會和經驗，對提高路基質量起到了作用。在前不久9月9號在長沙召開的“鐵路建設項目標準化管理現場會”上，鐵總盧春房副總經理在講話中對貴廣貴州公司應用路基連續壓實給予了表揚，這既是肯定了我們負責推廣服務的鐵總具有自主知識產權的CPMS壓實技術，也是對我們服務工作的肯定，我們定更加努力的工作，全力做好CPMS的推廣工作。
京沈遼寧公司田總、孫總工等領導認真貫徹執行鐵總有關積極使用連續壓實技術的文件，在全線全面推廣和使用該技術，并先后兩次召開現場觀摩會，向全線推廣鐵總這套技術。目前京沈遼寧段共有2、4、5、6、7、10、11標安裝使用了鐵總這套壓實技術，占大部分。我們負責安裝、培訓，并與施工單位一起做了相關性較驗，全部滿足規范要求。大部分施工單位按規范要求進行了連續壓實的質量檢測工作，只有個別標尚未進入全面施工階段，還未全面安裝使用。
從幾年來的使用情況看，使用了鐵總這套連續壓實技術后，基本實現了路基質量“由點的檢測變為面的檢測；路基質量由結果控制變為過程控制”，同時實現了信息化，增加了可視性，對提高路基質量有較大的作用。
由于是新技術，大家還在學習，出現一些問題是難免的，如新規范6月1日公布后，使用單位還未及時更換軟件，信息化還在不斷完善中等。只要各方重視，認真按規定、規范做，就一定會把這項技術推廣好！
我們在現場安排了專人負責技術服務，設備隨時保養、更換，確保不誤事。
關于下一步工作：
一、研發團隊已更新了全部的軟件，符合新規范的要求，并加進去了這幾年施工單位使用人員的改進意見。
二、現在使用的是幾年前科研用的老一代機，根據近年電子科技的進步，已研制出了集多種現代電子技術如大屏幕、觸摸屏、北斗衛星、藍牙、實時傳輸等于一身的二代機，很快給使用單位更換。
 
 
特此報告
附件：滬昆客專貴州段路基填筑連續壓實控制技術運用現 場會交流材料
鐵總連續壓實科技成果（簡稱CPMS）有關資料
CPMS產權單位：中國鐵路總公司
生產科研單位：西南交大、東路科技等
銷售服務：成都峨秀（基實）壓實機械科技有限公司   2015年9月21日
 
高速鐵路路基填筑檢測技術的革新
      
1、 前言
1.1、 工程概況
中鐵五局滬昆客專貴州段CKGZTJ-8標，東起貴州安順市七眼橋鎮，向西經安順七眼橋鎮、東關辦、寧谷鎮、華西辦、幺鋪鎮、丁旗鎮。起訖里程為DK784+137～DK818+413，線路長度36.479km。其中橋梁22座，全長10.258Km，占線路長度的28%；隧道20座，共長12.036公里，占線路長度的33%；路基長14.28Km,占線路長度的39%，路基土石方469.4萬方。云貴高原的地質條件、地形地貌和氣候特征，使得區間路基呈點狀分布，且數量較多，這給山區高鐵路基填筑質量控制帶來了前所未有的挑戰，因此本標段路基工程的施工質量是線上無砟軌道成敗的關鍵。
1.2、引入連續壓實過程監控系統
截止目前規范規定的路基壓實質量控制指標主要有K、K30和EVD等。這些指標主要依靠現場“抽樣”試驗獲得，屬于“點”控制和“事后”控制，無法做到“面”控制和過程控制。連續壓實過程監控系統，彌補了此不足，應用先進的智能化、信息化路基壓實與檢測設備，將路基填筑壓實與連續壓實檢測技術相結合，對路基填筑壓實過程實時監控，從而真正實現路基壓實檢測“一點不漏、全面覆蓋、全程控制”，保證路基壓實質量的均勻性和穩定性，避免由于壓實質量不均勻造成的路基不均勻沉降。
1.3、各級領導高度重視，全力推進此項工作
2011年11月17日鐵道部下發《關于發布鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術規程的通知》（鐵建設[2011]163號）。
2011年12月15日建設部下發《關于同意鐵道部建設管理司《鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術規程》行業標準備案的函》（建設標備[2011]162號）。文件中規定了強制性條文號（1.0.5、1.0.9、5.4.6）和強制性條文內容。
2012年3月21日滬昆鐵路客運專線貴州有限公司舉辦鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術培訓，由西南交通大學徐光輝教授主講，貴廣鐵路、滬昆客專5個段落指揮部、29家施工單位、13家監理單位及質檢站總計約300位領導和相關人員參會，引起了強烈反應。
2012年3月26日滬昆鐵路客運專線貴州有限公司下發了《關于要求路基填筑工程采用連續壓實控制技術的通知》的鐵路傳真電報，電報中明確規定了路基連續壓實過程控制系統的使用范圍和路基開工條件。
1.4加強培訓，發揮技術優勢
路基連續壓實過程控制技術做為一項新技術，對大多數施工和管理單位來說均是初次接觸，對該技術的原理、設備的性能、操作方法等都比較陌生，沒有成熟的經驗，對操作和管理人員提出了更高的要求。為使參建人員熟悉壓實過程控制系統，加強路基填筑施工的過程控制，中鐵五局滬昆指揮部組織工程部、安質部、試驗室、架子隊主要負責人及壓路機司機，邀請西南大學徐光輝教授進行關于路基連續壓實過程控制系統的集中培訓，有針對性的對各相關人員進行現場講解。
 
1.5反復試驗，科學指導現場施工
為最大限度發揮該系統的優勢作用，局指要求各架子隊在路基正式開工之前，首先編制試驗段施工方案，按不同取土場、不同填料類別、機械碾壓組合方式等分別開展路基填筑工藝性試驗。通過反復試驗與總結，取得了填料類別、含水率、壓路機噸位、碾壓遍數、填層厚度、壓實度、K30、EVD等一系列檢測指標與VCV值的關系，根據壓路機實時顯示的VCV值，對已碾壓合格的地段不再進行重復碾壓，找出薄弱區域并對薄弱區域加強碾壓，科學的指導了現場施工。
2、連續壓實控制施工應用
2.1、工藝流程
鐵路路基填筑工程連續壓實控制按“設備檢查、相關性校驗、過程控制、質量檢測”四個階段進行。
2.2、設備檢查
2.3、相關性校驗
2.4、過程控制
2.5、質量檢測
2.6、施工注意事項
 
3、應用效果分析
3.1、提高路基填筑質量
    結合傳統的碾壓方法控制，在應用連續壓實控制系統后，兩者之間的對比分析見下表：
項目
常規施工方法
使用智能壓實過程控制系統
質量控制
事后控制
實時過程控制和記錄數據
碾壓厚度
無法記錄起始樁號，不能真實記錄每一層碾壓的厚度。
可以記錄起始樁號，真實記錄每一層碾壓的厚度。
碾壓次數記錄
過程碾壓無記錄證明
過程碾壓次數實時以顏色顯示在屏幕上并進行記錄，滿足工藝要求，質量得到保證
實時密實度顯示
無法顯示和記錄當前點的密實度數據
可顯示當前點的壓實程度信息，現場及時找到不符合要求的區域
檢測方法及效果
以點代面，無法反映整個作業的壓實質量。
VCV值實時反映整個作業面的整體壓實質量。
 
3.2、加快施工進度
3.2.1、減少重復檢測時間，加快檢測效率
通過設定VCV值，操作手能夠直接從駕駛室里的屏幕上實時知道當前壓路機所處碾壓段落的壓實程度、碾壓遍數等信息，與常規只采用壓實遍數進行控制相比較可減少重復檢測時間，縮短施工周期，加快路基施工進度。
3.2.2、有針對性指導操作手操作，提高機械工作效率
連續壓實控制系統的顯示屏幕可以直觀的給操作手提供壓實的參考線，在壓實過程中能夠直觀反應出當前填筑層的壓實程度，在合適的時間進行檢測，優化了碾壓遍數，防止欠壓、過壓及漏壓，尤其在夜間施工，為操作手提供便利，提高施工質量，節約了碾壓工序時間。
3.3、降低施工成本
3.3.1、節約人員成本
    ⑴減少重復檢測時間，節約檢測人員成本
根據連續壓實控制系統VCV值的控制原理，當安裝連續壓實控制系統的壓路機VCV值達到目標值時，即可進行試驗檢測工作，上述過程能夠保證路基各項檢測指標符合規范要求。與以往只通過壓實遍數進行控制的施工方法相比較，能夠減少重復檢測所需資源，縮短施工周期，加快施工進度。
    ⑵提高機械工作效率，節約操作人員成本
連續壓實控制系統的顯示屏幕可以直觀的給操作手提供壓實的參考線，在壓實過程中能夠直觀反應出當前填筑層的壓實程度，在合適的時間進行檢測，優化了碾壓遍數，防止過壓、漏壓及欠壓。
    ⑶縮短路基施工周期，節約管理人員成本
采用連續壓實控制系統進行路基填筑碾壓，能夠及時全面的反映路基壓實情況，節約了檢測時間，提高了機械工作效率，縮短路基施工周期，從而節約了現場管理人員成本。
3.3.2、降低油耗
采用連續壓實控制系統，操作手可以直接從屏幕上知道道路碾壓的實際情況，不會出現盲目碾壓，避免過壓、漏壓及欠壓現象，這樣就能很好的提高了機械工作效率。從而降低壓路機械的油耗量。
3.4、施工小結
填料的質量是路基填筑施工質量的前提。只有真正認識到路基填料是路基填筑質量的基礎，推行機械化、工廠化的生產要求，切實控制好填料粒徑、類型、級配及含水量等指標，才能生產出合格的填料，保證路基填筑質量。正是因為有了數字化、信息化的路基填筑連續壓實控制手段，我們才把填筑后的“隱蔽性”變成了“透明性”，及時對數據進行分析，并反饋給現場，規范現場施工。
4、經驗與思考
思想決定認識，態度決定出路?，F場部分管理和作業人員對路基質量不夠重視，認識不到位，對新技術、新工藝接受遲緩或不愿使用，推行新技術時遇阻力。
我們使用的西南交通大學的路基填筑連續壓實過程控制系統代表了國內外技術發展的先進水平，解決了長期路基填筑質量檢測依靠手工操作精度的問題，大大降低了檢測人員的工作量。但該系統還應進一步開發，比如利用網絡實現遠程終端監控，以實現更高層次的數字化、智能化和信息化。