摘要：高海拔地区高速公路养护机械化作业受恶劣自然条件制约，效率亟待提升。人机协同模式为其带来转机，通过科学分配人机任务、融入智能技术、革新管理模式，克服传统作业局限。这不仅能显著提高养护效率，保障道路安全畅通，还推动养护行业向智能化转型，在降低成本的同时，为高海拔高速养护开辟全新路径。

关键词：人机协同；高海拔高速；养护机械化作业；效率提升；创新探索

引言：高海拔高速公路贯穿山川，打破地域隔阂，对偏远地区的经济发展起着关键作用。但低温致使机械设备润滑油黏度增加，启动困难；缺氧环境下，发动机功率大幅下降；强紫外线加速设备零部件老化，再加上复杂地形，设备机动性受限。传统机械化作业模式难以招架，故障频发，效率大打折扣。人机协同模式应运而生，将人的灵活性与机器的力量相结合，为高海拔高速养护机械化作业效率提升带来曙光，成为行业关注焦点。

一、高海拔高速养护机械化作业现状及人机协同的必要性

1.1 高海拔地区自然环境对机械化作业的影响

高海拔地区气温极低，冬季可达零下三四十摄氏度，普通机械设备的燃油易凝固，液压油流动性变差，导致设备启动艰难，作业时反应迟缓。空气稀薄，含氧量低，发动机进气不足，功率最多可降低 30% - 40%，设备动力明显减弱。强紫外线辐射强度比平原地区高出数倍，橡胶、塑料等零部件加速老化，缩短设备使用寿命。复杂的地形如陡坡、急弯多，大型养护设备行驶和操作受限，难以有效开展作业。

1.2 传统机械化作业模式的局限与困境

传统模式下，设备依赖人工全程操作，在高海拔环境中，养护人员易出现高原反应，身体机能下降，工作效率降低，且易因疲劳导致操作失误。设备之间缺乏有效协同，各自为战，无法形成高效的作业链。例如路面清扫与垃圾运输环节配合不顺畅，常出现清扫完成后垃圾长时间未运走的情况。同时，设备智能化程度低，难以根据复杂多变的路况和环境自动调整作业参数，无法满足高海拔高速养护的特殊需求。

1.3 人机协同模式在高海拔高速养护中的独特优势

人机协同模式下，机器承担重体力、重复性高的工作，如大型清扫车、铣刨机进行大面积清扫和路面修复。人则发挥灵活应变、决策判断的优势，负责监督设备运行、处理突发情况。两者相互配合，能大幅提高作业效率。通过智能系统，人与设备可实时通信，根据路况和环境变化及时调整作业策略，实现精准养护。而且，减少了人员在恶劣环境下的暴露时间，降低高原反应对人员的影响，保障养护人员的身体健康。

二、基于人机协同模式的养护机械化作业创新策略

2.1 人机任务分配与协作流程优化

根据养护任务的特点和设备的性能，科学合理地分配人机任务是提高作业效率的关键。在路面病害修复中，机器凭借其强大的动力和高精度的操作，负责铣刨、摊铺等高强度工作。而人则凭借丰富的经验和敏锐的观察力，负责检查病害、确定修复方案以及监督机器作业质量。例如，在对某段高速公路的路面裂缝进行修复时，先由养护人员利用专业工具对裂缝进行详细检查，确定裂缝的深度、宽度和长度等参数，然后根据这些参数制定修复方案，选择合适的修复材料和设备。在机器进行铣刨和摊铺作业时，养护人员全程监督，确保作业质量符合标准。建立标准化协作流程，明确各环节的先后顺序和时间节点。以道路标线施划为例，先由人工利用专业测量仪器进行精确测量定位，确定标线的位置和尺寸，然后由机器按照预定的程序进行标线喷涂，最后由人工进行细致的检查验收。通过这种标准化的协作流程，确保了作业流程的顺畅，提高了工作效率。

2.2 智能技术赋能人机协同作业

引入物联网技术，能够实时监测设备的运行状态，包括油温、油压、零部件磨损情况等关键参数。通过在设备上安装各种传感器，将采集到的数据实时传输到监控中心，一旦发现设备运行异常，系统立即发出预警，提醒养护人员及时进行维护和维修。例如，当传感器检测到某台铣刨机的油温过高时，系统自动发出警报，并提示可能的故障原因，养护人员可以根据提示及时采取降温措施或进行设备检修，避免设备因故障而停机，保障了作业的连续性。利用大数据分析技术，根据历史养护数据和路况信息，预测养护需求，提前安排人机协同作业。通过对历年冬季降雪数据的分析，结合当年的气象预报，提前调配除雪设备和人员，制定详细的除雪方案。比如，根据大数据分析结果，在降雪量较大的路段提前部署大型除雪设备，并安排足够的养护人员待命，确保在降雪后能够迅速开展除雪作业，保障道路畅通。

2.3 适应人机协同的养护管理模式创新

指挥中心通过信息化系统，实时掌握养护人员和设备的位置、状态等信息，根据养护任务和路况变化，及时下达调度指令。当某路段出现突发状况时，指挥中心能迅速调配附近的人员和设备前往处理。例如，在某段高速公路发生交通事故导致路面损坏时，指挥中心立即通过定位系统确定附近的养护人员和设备位置，下达抢险任务指令，相关人员和设备在最短时间内到达事故现场，开展抢修作业，有效缩短了事故处理时间，减少了对交通的影响。打破传统部门之间的壁垒，实现信息共享，提高决策效率。通过建立统一的信息平台，养护、维修、调度等部门可以实时共享数据，共同制定养护计划和决策。完善绩效考核制度，将人机协同作业效果纳入考核指标，激励养护人员和设备操作人员积极配合，提高作业质量和效率。

三、创新驱动与未来展望

3.1 技术创新推动人机协同深度融合

未来，新型传感器将不断涌现，提高设备对环境和路况的感知精度，使人与设备之间的信息交互更加准确及时。机器人技术的发展将使养护设备具备更强的自主作业能力，进一步减少人工干预，实现更高效的人机协同。例如，具备自主学习能力的小型机器人可深入复杂地形区域进行精细化养护作业。

3.2 对高海拔高速养护行业变革的影响

人机协同模式将促使养护行业从劳动密集型向技术密集型转变，提高行业整体的科技水平和竞争力。推动养护服务的标准化和规范化，提升养护质量和效率，降低养护成本。同时，带动相关产业发展，如智能养护设备制造、养护技术研发等，创造更多的就业机会和经济效益。

3.3 未来人机协同作业面临的挑战与应对策略

技术研发成本高、人才短缺是面临的主要挑战。研发新型智能养护设备需要大量资金和技术投入，且培养既懂养护技术又懂智能技术的复合型人才难度较大。应对策略包括政府加大对养护技术研发的资金支持，鼓励企业与科研机构合作；加强相关专业人才培养，在高校和职业院校开设相关专业课程，为行业发展提供人才保障。

四、结论

人机协同模式为高海拔高速养护机械化作业效率提升带来了切实可行的创新路径。通过剖析自然环境影响、革新作业策略以及展望发展趋势，我们看到这一模式在克服传统困境、保障道路畅通方面的巨大潜力。

参考文献：

[1]刘志献.高速公路机械化养护的探索与思考[J].城市建设理论研究（电子版），2020，（10）：43-45.

[2]刘志勇.谈高速公路机械化养护效果的提高[J].山西建筑，2018，44（35）：122-123.

[3]杨树.高速公路路面病害及养护技术分析[J].工程技术研究，2018，（11）：236-237.