随着公路交通运输事业的发展，对路面平整度提出了更高的要求。六十年代初，国外开始把自动化技术应用于摊铺机，出现了沥青混凝土摊铺机自动找平装置。随着现代科学技术的不断发展这种装置的性能不断改进，自动化程度不断提高，因而在道路施工中得到广泛的应用。我们自1982年起开始研制沥青混凝土摊铺机DY一1型自动找平装置，经过一年左右的台架实验及现场工业性试验，证明该装置工作可靠，性能稳定，精度高，操作方便，对改善摊铺机的摊铺性能、提高路面平整度具有显著效果。其主要技术指标达到国外70年代中期同类产品的先进水平。
一、有关路面平整度的理论问题
1.浮动熨平板的受力分析与力平衡系统的破坏
在摊铺机速度稳定;物料种类、数量、温度不变;路基平整的理想工作条件下，浮动熨平板处于力平衡状态，受力情况如图1所示。工作角a是一个常数，所铺筑出的路面是平整、厚度均匀一致的。
当某一工作条件改变时这种外界干扰将作用在熨平装置的牵引点或熨平板上，使熨平板原有的力平衡系统被破坏，工作角a改变。熨平板在恢复力平衡的过程中，将作向上(或向下)的运动，这就改变了摊铺厚度，使路面平整度发生变化。见图2。
雄攀愧夏二年或
2.浮动熨平板的运动方程
通过数学分析，得出熨平板的运动方程为
其中:X一一熨平板移动的水平距离。
L一一摊铺机大臂长度。
Y一一熨平板实际摊铺厚度与干扰幅度的比值。
当干扰为阶跃函数时，根据(式1)可以得出熨平板运动曲线。(见图3)
由(式1)和图3可以看出，浮动熨平板是个“惯性环节”，它并不完全“再现”路基波，而是具有滤波作用。这种能力的强弱取决于时间常数L(即大臂长度)以及路基波的波长。L越长、路基波波长越短，熨平板滤波作用越强;反之则越弱。为了进一步说明这点，我们让一台臂长为2.14米的摊
铺机行驶在波形为正弦波的路基土，正弦波波长是变化的，得出浮动熨平板的频率特性(见图4)。图4反映了浮动熨平板的滤波能力与路基波波长之间的关系。
在摊铺过程中，浮动熨平板在有各种干扰的工况下摊铺，这些干扰改变了熨平板的工作角a，破坏了路面平整度。虽然浮动熨平板能滤掉部份干扰波，但这种滤波能力是有局限性的。为了保持路面平整度，就必须作到:尽管有外界各种干扰，但熨平板工作角a要始终保持不变，这就是设计DY一1
型自动找平装置的最根本依据。
二、DY一1型自动找平装置主要技术参数
1。电源直流24V士ZV
2。功率6W
3。外型尺寸纵向控制器
140X140又180
横向控制器
260x150又130
4.调节方式“比例一脉冲”式
脉冲频率3HZ
脉冲宽度。0一恒定脉冲连续变化(由脉冲区开始到脉冲区结束)
5。横向传感器 分辨率(死区)
<0.0035P石
线性度 <0.3%
线性区范围 >士10%
6.纵向控制系统(死区) 工o.3tnm
纵向控制系统脉冲区 士10mm
7.横向控制系统分辨率(死区) 土0。02%
横向控制系统脉冲区 士0.6%
横向控制系统最大工作区 士10%
8.纵、横控制器零点漂移
纵向<0.lmm
横向<0.004%
9.连续工作时间8小时
10.使用环境温度 一5一十60“C
三、DY一1型自找平装置的总体布置与系统调节过程
DY一1型自动找平装置总体布置如图5所示。现将系统调节过程说明如下:
当摊铺机进行左侧有凹处，摊铺机左侧下降，随之牵引A点下降，熨平板左侧工作角a变小，使摊铺层有减薄的趋势。当A点下降时，I点同时下降，纵向传感器(控制器)B也下降，由于纵向基准G固定不变，搭在纵向基准上的传感器栅F则转动，并产生一偏差信号。此信号经过纵向调节器处理后
推动电磁阀，使左边油缸下腔进油，随之A点上升，I点也上升，工作角a恢复到原来的数值，传感器B也回到原位，偏差信号消失，油缸调节停止。此时，尽管车体左侧已下降，但在上述调节的作用下，牵引点A并未下降，熨平板工作角a保持不变，因而保持了原有的平整度。
右侧的调节与左侧相似。所不同的是，它采用横向传感器检测熨平板横向角度的变化，然后经过与纵向边相类似的过程，去相应改变右侧牵引点的位置，使熨平板保持所设定的横坡。
纵、横向的调节是相互关联的，通过两向联合作用，使摊出的路面保持在设定的纵、横向指标上。装置系统方框图如图6所示。
四、系统控制方案的选择
在自动找平控制系统中，国外目前主要有三种调节方式:①开关调节方式;②比例调节方式，③比例一脉冲调节方式。
开关调节方式:系统的调节只有两种状态即恒速调节与不调节。这种系统的特点是结构简单，对元器件性能要求不高，造价低。但是，为了防止振荡，系统死区要有足够的宽度。因此系统静态精度较低。
比例调节方式:系统调节作用的强弱是根据偏差信号大小而变化的，因此可以达到很高的静态精度。它的不足处是对元器件质量要求较高，系统结构复杂，造价也相应提高。
为了克服上述两种调、节方式的缺点，DY一1型控制装置采用了一种新型的控制方式，即比例一脉冲调节方式。它把调节分三个区:恒速调节区、脉冲调节区和死区。
当偏差信号在恒速区时，系统以恒速调节。当偏差信号进入脉冲区后，系统以固定频率的脉冲作开关式调节。脉冲频率尽管不变，但脉冲宽度是随偏差信号大小变化的。
因此偏差信号越大，调节作用越强;偏差信号越小，调节作用越弱;偏差信号进入死区后，系统停止调节。这种系统尽管作开关调节，但却达到比例调节的效果。它综合了开关调节与比例调节的长处:结构简单、造价低、系统动静态品质好，同时也避免了两者的不足。
五、主要部件性能特点
1.纵向传感器当系统工作时，纵向传感器每时每刻都在检测纵向偏差，传感器内部电刷与电阻膜重复摩擦率很高。因此采用了D32精密导电塑料电位计。它独立线性度为0.5%，分辨率近似无穷，能检测出微小的纵向偏差，具有精度高、经久耐用的特点。
2.横向传感器熨平板横向宽度一般为三米左右。横向角度变化为1/(六十分之一度)，折合到端头高程变化将为一毫米。要达到国外横向系统分辨率士0.02%的指标，横向传感器必须能分辨出40’’(百分之一度)的角度变化。并能经受振动、高温、烟尘等恶劣工况。DY一1型自动找平装置采用以差动变压器原理设计的横向传感器。这种传感器刊用一个悬挂的重快检查感度的偏移，_然后通过差动变压器将其变为相应的电信号，再经滤波后变成与角位移成正比的直流电压。它灵敏度很高，能检测出小于0.004%的坡度变化、线性度小于0.3%、线性区大于士10%。
3.纵、横向控制器纵向系统控制器由纵向传感器、锯齿波发生器、“电压一脉冲”宽度变换器、功率放大器组成。横向系统控制器由多谐振荡器、横向传感器、相敏整流放大器、“电压一脉冲”宽度变换器、锯齿波发生器和功率放大器组成。方框图如图7所示。图中虚线部分，表示两向系统不同的部分，它分别与虚线以外相同的部分构成两套独立的电路。
以横向部份为例，多谐振荡器产生频率为300。频兹的方波，它作为横向传感器中差动变压器初级的激励电压，同时也作为开关电压送到相敏放大器。横向传感器检测出熨平板横坡变化的偏差电压，经相敏放大器变成与偏差成正比的直流电压，送到“电压一脉冲”宽度变换器。“电压一脉冲”宽度变换器在接收偏差信号的同时，也接收坡度给定电压与锯齿波。三者叠加后。变成随熨平板横坡偏差信号大小变化脉冲宽度的方波(频率
为三赫兹)这个方波经功率放大器放大后，去控制电磁换向阀的动作。
纵向控制器工作过程与横向部分基本相同。所不同的是，纵向偏差信号由纵向传感器检测，并送到凋节器。另外，在调节器里也没有坡度给定信号与其叠加。
由于采用了比例一脉冲式调节，系统动静态品质都大大提高。纵向分辨率可达到土0.3毫米，横向分辨率可达到士0.02%。
4.液压系统DY一1型自动找平装置的液压系统包括:油泵、中压溢流阀、低压溢流阀、调速阀、自调式分阀、电磁换向阀、液控单向阀(液压锁)、滤清器、油缸和压力表开关等。(见图8)
油泵采用摊铺机上转向系统的双联泵中的一联，排量为6毫升/转。考虑到整个系统的负载量，利用中压溢流阀将油泵的压力调至sokg/cm’低压溢流阀调范15kg/cm’为了使系统保持适当的工作速度，油路串有调速阀，以控制进入系统的油量。两路控制油路为并联。自调式分流阀用来保证在两路负载不同的情况下，进入两路的油量仍然相等。为了满足控制系统每秒三次的频率要求，采用换同频率为15，00e次/小时的生W6T洲/AGZ:24型电磁换向阀。此外，在油缸下腔管路甲，装有液压锁，以保持油缸位置的准确。
5.纵向参考基准国外采用的人工设置基准方式主要有两类:一是在铺筑路边设置张紧绳，从理论上讲，这是一种绝对基准方式。二是移动式纵向基准一拖汗与各种平均梁。它是由摊铺机牵引，随摊铺机一起移动的。由于它走在要铺的路基上，因而是一种相对的基准方式。拖杆不能抵消掉路波，而只是把它的波长拉长。而四轮平均梁则可以抵消掉50%的路基波并将一个波变为两个技。见
图9
根据国内的具体情况，DY一1型装置采用了五米四轮式平均梁作为纵向基准，并采用铝型材两段拼装式结构，使装卸、运输灵活方便。
六、室内与施工现场试验结果
从1983年7月磷夕]至8月中旬，本装置在西安韩森路，西汤公路等路段进行了现场摊铺，共铺路面约2万米’，并由西安公路研究所作了平整后，路面平整度的均方差值可提高0.5一1度测试。测试结果表明，在相同的施工条件毫米(提高约30%)，即使路面提高半个到下，摊铺机加上DY一1型自动找平装置1个等级。见表2
测试结果证明，该装置用于沥青混凝土摊铺机，其找平效果是明显的。同时对于降低车辆油耗，提高行车舒适性，延长汽车和羞路使用寿命，都有显著的效果。(该装置已于1983年10月通过鉴定
厂生产)
