道路桥梁施工中的人机协同作业与效率提升研究

摘要：在基础设施建设浪潮中，道路桥梁施工行业对作业效率与质量的追求愈发迫切。本大纲聚焦道路桥梁施工中的人机协同作业，通过深入剖析其在提升施工质量、降低成本、保障安全等方面的重要价值，系统梳理当下应用现状，挖掘实际应用时面临的挑战，并从施工流程、人员设备适配、管理体系建设等维度，提出切实可行的效率提升策略，为推动道路桥梁施工行业的智能化、高效化发展提供理论支撑。​

关键词：道路桥梁施工；人机协同作业；施工效率​

引言​

道路桥梁是交通运输网络的核心组成部分，其建设进程直接影响地区的经济发展与民生保障。在传统道路桥梁施工模式下，施工人员与机械设备的作业相对分离，不仅难以充分发挥各自优势，还容易导致施工效率低下、质量不稳定。随着 5G、物联网、人工智能等现代信息技术的兴起，人机协同作业模式应运而生。该模式打破了人与机械之间的沟通壁垒，实现了二者的深度融合与高效协作，为提升施工效率带来了新契机。但在实际推广过程中，受技术、管理、人员等多种因素制约，人机协同作业模式仍面临诸多难题。

一、道路桥梁施工中人机协同作业的价值分析​

1.1 提升施工质量的作用机制​

在道路桥梁施工中，人机协同作业借助先进的传感器技术与自动化控制技术，大幅提升施工的精准度。例如，在道路铺设环节，摊铺机与施工人员配合，施工人员凭借经验对摊铺机的作业参数进行微调，确保路面平整度符合标准。同时，利用激光测量技术，实时监测桥梁结构的尺寸和位置，施工人员依据数据反馈，及时调整施工方案，避免误差积累，保证桥梁结构的稳定性。此外，无人机搭载高清摄像头，对施工现场进行全方位监控，施工人员通过分析拍摄的图像，及时发现潜在的质量问题，并采取相应措施进行处理，从多个环节保障施工质量，打造高品质的道路桥梁工程。​

1.2 降低施工成本的多元途径​

人机协同作业通过优化资源配置，减少施工过程中的资源浪费，有效降低施工成本。一方面，利用大数据分析技术，根据施工进度和实际需求，合理安排机械设备的使用时间和数量，避免设备闲置，提高设备利用率。另一方面，施工人员根据机械设备反馈的数据，提前预判设备故障，及时进行维护保养，降低设备维修成本。在材料管理方面，借助物联网技术，实现对材料的实时跟踪与精准控制，施工人员依据数据按需取用材料，减少材料损耗。通过这些举措，从设备使用、维护以及材料管理等方面，降低施工成本，提升项目经济效益。​

1.3 保障施工安全的协同优势​

在施工过程中，机械设备的自动化操作能够减少施工人员与危险环境的接触，降低安全事故的发生概率。例如，在桥梁高空作业中，无人机可代替施工人员进行桥梁结构检测，避免人员高空坠落风险。同时，利用智能安全帽、可穿戴设备等，实时监测施工人员的位置和身体状况，一旦发生异常，系统立即发出警报，通知相关人员进行救援。此外，施工人员与机械设备协同配合，能够及时发现并排除施工现场的安全隐患，如通过智能监控系统，识别施工现场的违规行为，施工人员及时进行纠正，为施工安全提供全方位保障。​

二、道路桥梁施工人机协同作业的应用现状​

2.1 当前人机协同的主要作业模式​

目前，道路桥梁施工人机协同作业主要有 “人控机” 和 “机助人” 两种模式。“人控机” 模式凭借远程操控技术，施工人员可在远离危险区域的安全地带，通过遥控器或控制台，对隧道掘进机、高空作业车等机械设备进行精确操控。这不仅保障了施工人员的人身安全，还能借助可视化界面，实时查看设备作业情况，大幅提升复杂环境下的作业效率。“机助人” 模式依托物联网技术，机械设备上的各类传感器能收集施工现场的温度、湿度、振动等多元数据。以道路路基施工为例，压路机的压实度传感器，不仅能实时反馈压实数据，还可通过数据分析，为施工人员规划最优压实路线，助力施工人员精准决策，调整施工方案。在实际作业中，这两种模式灵活切换、相互配合，全方位提升施工效率与质量。​

2.2 实际应用中取得的阶段性成果​

部分道路桥梁施工项目引入人机协同作业模式后成效显著。在施工效率方面，某大型桥梁建设项目借助人机协同，将关键工序的作业时间缩短了 30%，整体工期大幅缩短。在施工质量上，利用激光扫描技术配合人工核验，道路平整度误差控制在极小范围，桥梁结构的稳定性和安全性远超传统施工标准。施工安全也得到显著加强，智能监控系统识别违规行为的准确率高达 90% 以上，安全事故发生率降低了 40%。在成本控制上，大数据分析实现了材料的精准采购与设备的合理调配，项目成本降低了 15% 左右，极大地提高了项目的经济效益和社会效益。​

2.3 应用过程中遭遇的瓶颈与挑战​

尽管人机协同作业在道路桥梁施工中取得一定成果，但仍面临诸多挑战。技术层面，部分机械设备的传感器精度欠佳，在恶劣环境下数据采集误差较大，且设备间通信协议不统一，导致数据传输延迟和丢失。管理层面，施工企业缺乏标准化的人机协同作业管理流程，各部门之间信息流通不畅，施工计划与设备调度时常脱节，降低了作业效率。人员层面，施工人员年龄结构老化，对新技术、新设备的接受能力较弱，培训效果欠佳，设备操作失误率较高，严重影响人机协同作业的顺利开展。​

三、提升道路桥梁施工人机协同作业效率的策略​

3.1 基于施工流程的人机协同优化策略​

对道路桥梁施工流程进行全周期梳理，运用流程再造理论，分析每个环节中人和机械的作业特性，制定精细化的人机协同方案。施工前，借助 BIM 技术构建施工过程的三维模拟模型，通过模拟不同工况下的人机协同作业，提前发现潜在冲突和问题，并制定针对性的解决方案。施工过程中，利用实时数据采集系统，动态监测施工进度和设备运行状态，依据实际情况及时调整人机协同方案。例如，在道路桥梁交叉施工时，通过智能调度系统，合理安排机械设备和施工人员的作业顺序，避免资源冲突，提升施工效率。​

3.2 强化施工人员与机械设备适配性的举措​

施工企业联合设备制造商，制定个性化的培训计划。采用线上线下相结合的方式，线上通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，让施工人员沉浸式学习设备操作技巧；线下邀请技术专家进行现场指导和实操训练。同时，建立施工人员技能档案，依据技能水平和工作经验，为其分配适配的设备操作任务。此外，搭建施工人员与设备管理人员的即时通讯平台，当设备出现故障或异常时，双方可迅速沟通，及时解决问题，保障设备的稳定运行。​

3.3 构建智能化人机协同管理体系的路径​

引入融合物联网、大数据和人工智能技术的信息化管理系统，对施工人员、机械设备和施工过程进行全方位、全天候的监控与管理。通过大数据分析，挖掘施工过程中的潜在规律和问题，为施工决策提供科学依据。利用设备管理系统，不仅能实时监测设备的运行状态，还可通过故障预测模型，提前预判设备故障，安排预防性维护保养。建立人机协同作业评价机制，从施工质量、效率、成本等多个维度，对施工人员和机械设备的作业效果进行量化评估，依据评估结果优化人机协同作业方案，构建智能化、高效化的人机协同管理体系。​

四、结论​

本研究围绕道路桥梁施工中的人机协同作业与效率提升展开，通过分析人机协同作业的价值、应用现状以及面临的问题，提出了针对性的提升策略。虽然人机协同作业在道路桥梁施工中已取得一定成效，但仍存在技术、管理和人员等方面的问题。通过优化施工流程、强化人员与设备适配性、构建智能化管理体系等措施，有望进一步提升人机协同作业效率，推动道路桥梁施工行业向智能化、高质量方向发展。未来，随着技术的不断进步和管理的持续优化，人机协同作业将在道路桥梁施工领域发挥更大的作用。​

参考文献：

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[3]马俊平.道路桥梁施工技术与施工管理若干建议及思考[J].运输经理世界，2025，（03）：110-112.