2011年我国颁布了首部连续压实控制国家行业标准,《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》(TB10108-2011)。在2017年4月12日,颁布了第一份公路路基智能压实的推荐性标准,《公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件》(JT/T 1127-2017)。至此,中国的高速铁路和公路路基的连续压实控制具有标准可依。智能压实在欧美国家已经进行了十多年的研究与应用,但是在我国仍然出处于起步阶段。国际上,还没有标准的智能压实测量值,设备制造商可以随意定义自己的智能压实测量值,并以此测定设备的压实效果。在智能压实过程中,第一个基本问题就是如何评价压实过程是最优,即在最短的压实时间内达到要求的压实度;第二个基本问题就是如何判断被压实材料得到了充分的压实。针对以上两个基本问题,本文主要进行以下几个方面的工作:(1)为了实现振动压路机的定向振动,本文首先对压路机的激振器结构进行了设计。所设计的激振器结构,采用双轴激振的方式,两组四个偏心块通过齿轮组传动,实现同步反向旋转,抵消振动轴所在平面的激振力,只产生垂直于该平面的力。激振器壳体由摆动液压缸控制旋转,能够在0~90°进行无级调节,从而控制两振动轴所在平面与水平面的夹角即激振角度,由激振角度控制传递给土壤的压实能量的大小,使得压实能量与土壤状态相匹配。(2)依据研究的智能定向振动压路机的激振器结构与工作特点,进行适当简化与假设,构建“机—土”动力学模型,列出动力学方程,并进行求解,为工作参数的优化提供了动力学基础。(3)本文将36吨压路机简化为单自由度模型,从而计算减震器的刚度以及阻尼。将土壤简化为Kelvin模型,应用“方程对等法”确定土壤刚度和阻尼,为文章后续提供参数基础。(4)本文将对激振频率和幅度的优化与匹配,转变为对激振频率和激振角度的优化和匹配。以R_T=Fs/Fe→1为目标,建立目标函数,在不出现“跳振”现象和保证减振效果的约束下,应用MATLAB软件进行优化。优化结果表明:随着压实度的提高,智能定向振动压路机的激振角度应当在0~90。(5)本文依据假设土壤参数的优化结果数据,得到了智能定向振动压路机参数与土体参数的拟合曲线,对最佳激振角度与最佳激振频率进行匹配了。匹配结果表明:在最佳作业工况下,智能定向振动压路机振幅变化比频率变化对压实效果的影响更大。在压实初期,智能定向振动压路机应该以低频低激振角度状态工作,使得压实度快速提高;在压实后期,为了继续提高压实度,并且能够保证压实质量,智能定向振动压路机应该在高频高激振角度的状态下工作。(6)在振动轮上安装振动加速度传感器,当振动轮的振动加速度不再变化时,说明土壤已经充分压实,应该停止压实作业。本文为了实现对最佳激振频率和最佳激振角度的控制,设计了调频控制回路以及调幅控制回路,实现智能定向振动压路机的智能压实。