重点实验室的研究不是以通用工程机械，而是以道路施工和养路工程机械为特色。在我国20世纪80年代末开始的公路大建设中，提出了许多重大而急需解决的施工与养护机械的理论与技术问题。实验室抓住了这一千载难逢的机遇，积极投身公路建设的主战场，并迅速发展成为国内本行业最大的科学研究、技术开发、高层次人才培养和技术服务基地之一。
形成了设备先进、设施基本配套、研究方向明确、特色鲜明、研究队伍年富力强的良好发展势头，在本行业具有着鲜明的特色和优势，具有跟踪国际前沿研究领域的实力，在筑路与养护机械最活跃、最重要的几个研究方向上，取得了一大批具有国内先进，部分接近国际先进水平的科技成果和学术成就，为我国公路建设事业作出了应有的贡献。
1.道路施工机械牵引动力学与优化设计
道路施工机械牵引动力学与优化设计是本实验室最有特色的研究方向之一。该方向拥有全国一流的牵引动力学实验室，拥有能进行各种工程机械模型或原型实验，能进行各种工程机械工作装置与工作介质相互作用过程实验的亚洲最大的室内试验土槽（110m×7.8m×2.5m），本研究方向所开展的道路施工机械动态牵引性能研究、地面力学与行驶理论研究、工作装置与介质相互作用理论研究、作业质量控制研究等在国内处于领先水平。该研究方向在孙祖望教授带领下，利用行业优势，先后承担了二十余项相关内容的省部级以上研究项目，其中多项研究成果处于国内领先行列。如“履带推土机牵引动力学”、“稳定土路拌机转子动力学”、“振荡压实技术”等一批科研成果获得了国家级和省部级奖励。近年来，道路施工机械作业质量控制的研究为我国的公路建设解决了不少关键技术问题，在国内处于领先水平。
20世纪80年代以来，该研究方向从动态分析的角度研究道路施工机械与介质相互作用的工作过程；道路施工机械的动力学与动态性能；机器——介质系统的模型与计算机仿真与模拟；动态性能与作业质量的预测、优化和控制；以及试验方法、评价指标与标准等，逐步形成了这一稳定的研究方向。该研究方向主要研究道路施工机械的工作装置与介质相互作用过程的物理、力学本质，这是设计和使用道路施工机械的理论基础。因此，长期以来一直是国内外道路施工机械科学技术进步的一个重要研究领域。
经过十多年的开拓，我们在这一研究方向内的工作，无论在研究目的、内容、思路还是在研究方案和方法方面都有着自己的特点。例如，将铲土运输机械的动态性能作为跨学科、范围广泛的综合性研究项目来统一考虑，同时分成若干子课题有步骤地加以解决。研究中充分分析了各子课题之间的联系和相互影响，对理论研究和试验研究的关系、整机性能研究和各总成性能研究的关系、合理设计和合理使用的关系、现场试验和模拟试验的关系、以及研究机器现有的工作过程和探索新的工作过程的关系等方面都作了较为详细的考虑和协调，因而研究目的、所期望达到的目标都比较明确。
近年来，实验室在这一研究方向的工作主要集中在各种铲土运输机械、稳定土拌合机械、压实机械和路面机械与工作介质相互作用的物理过程、力学基础及其相关技术的研究方面。
本研究方向在优化设计理论方面也进行了大量的研究工作。例如，在模型试验和道路施工机械系列化的仿真设计理论和应用上取得了较大的进展，利用相似理论建立了评价工程机械工作过程技术经济效益的数学模型，对原型与模型之间的畸变问题和规律性进行了深入的研究，提高了模拟仿真的精度。目前，已经完成了对工业履带推土机、平地机和装载机等铲土运输机械的仿真设计研究工作，为铲土运输机械的系列化设计提供了新的方法和手段。
作为工程机械CAD、CAE技术，对机器本身的动力学性能和控制系统特性的数值仿真，研究机器的最优设计方案，也是本方向的重要研究内容。多年来本研究方向在工程机械模型试验与仿真设计、工程机械优化理论与设计方法、工程机械CAD和CAE技术等领域内做了大量研究工作。其中模型试验与仿真设计研究水平达到国内先进水平。
2.道路施工机械机电液一体化技术
机电液一体化技术的发展集中体现了现代科学技术对传统机械产品的渗透和改造。本研究方向的特色是将机电液一体化的发展和道路施工机械的技术进步紧密相联，在道路施工机械中广泛采用液压传动及电液控制技术，尤其是对那些有作业质量要求的道路施工机械。例如摊铺机械、平整机械、压实机械、搅拌设备等，采用诸如自动找平、计算机控制等现代科学技术。致力于提高道路施工机械的自动化水平、作业精度和生产效益，同时也减轻工作人员的劳动强度。道路施工机械自动控制技术的最终目的是作业的智能化、机器人化。道路施工机械的自动化技术将在水下作业、危险地段作业、恶劣环境作业中首先获得应用。本方向的研究可望在两个方面取得突破：一是以简化驾驶人员操作、提高车辆动力性、经济性及作业效率、节约能源为目的的机电液融合技术；二是以提高工程机械作业质量为目的的机电液一体化控制技术，如摊捕机、压路机及平地机的恒速控制系统研究。
早在1978年，本研究方向的“全液压清岩机研究”项目就获得全国科学大会的“优秀科技成果奖”。多年来，这一研究方向的学术特色有了新发展，承担了一批国家和省部级科研项目，获得了多项科研成果，其中“TB3000型标志车研制”获交通部科技进步三等奖；“水泥路面多功能养护机械”获陕西省科技进步一等奖；“沥青拌和设备关键控制技术研究”被交通部鉴定为“达到国际先进水平”；国家“八五”科技攻关项目“滑模式水泥混凝土摊铺设备研究”通过国家机械局鉴定，并获陕西省产学研联合开发成果一等奖。本方向的研究以工程机械为载体，以工程机械作业质量控制为目标，行业特色明显，所取得的成果在国内同行业中处于领先水平。目前这一研究方向正承担国家863项目“机群智能化工程机械”的子项目，交通部重大科技项目“高等级公路综合养护车”，陕西省交通厅攻关项目“沥青混凝土摊铺机行驶控制研究”，“全液压推土机功率匹配与控制技术”，“智能化振动压路机控制技术”等一批重要项目。本方向的研究将为我国公路建设，尤其是西部大开发作出重要贡献。
3.工程材料性能与应用技术
随着工业现代化的发展，对材料性能要求越来越高，为提高零件可靠性、延长使用寿命，世界各国都在努力研究开发各种提高零件表面性能的新技术，新工艺。工程机械大多为土石方机械和混凝土机械，工作条件恶劣，其工作装置经常和泥土、沙石摩擦，磨损问题尤为突出。本方向以工程机械磨损问题为研究对象，逐步形成了自己的特色，为提高我国工程机械产品的可靠性与寿命作出了重要贡献。
从20世纪80年代开始，本研究方向就将工程机械磨粒磨损抗磨材料和固体粒子冲蚀磨损的研究作为其主要研究方向。在抗磨材料上，先后对工程机械中的沥青混凝土和水泥混凝土搅拌设备衬板、挖掘机、装载机和平地机等的铲斗及刀片、石料破碎机锤头、输煤机齿轨和端头等典型磨粒磨损件进行了失效研究，并相继开展了铬系抗磨铸铁、铸造贝氏体钢、耐磨低合金钢的研究工作，使抗磨件寿命成倍提高。研究成果被大面积推广应用和转让，学术地位处于国内先进水平。
对于材料表面化学热处理的研究，本实验室研究人员发现在渗硼时，硼化物晶核在晶界或位错处形成，而预先冷变形可加速渗硼动力学，改善渗硼钢的抗磨性能。另外，对于钢铁材料进行辉光放电膏剂渗硼试验，发现与常规渗硼相比，具有渗速快、脆性小、耐蚀性和耐磨性好等优点，93年11月在《金属热处理》杂志上发表论文后，美、日、英有关杂志先后进行了摘要报道，引起国际同行的关注。在氮化方面，引入稀土元素，开发了稀土催渗离子硫氮碳共渗渗剂及工艺，94年6月获国家发明专利，它具有渗速快、性能好、无污染等优点，达到国内先进水平。
微弧氧化表面技术是利用在电解质溶液中高温、高压条件下的微区弧光放电的高温烧结作用，使金属表面直接转化为氧化物陶瓷的新型表面处理技术，具有效率高、工艺简单、无污染以及陶瓷层与基体为完全冶金结合的特点。通过研究和试验分析，微弧氧化技术已经开始走向工业应用。
高铬铸铁磨球、中铬铸铁磨球、贝氏体锤头、GLD1型耐磨合金粉末、以及广州市海珠大桥长效防腐等项目先后通过省部级鉴定。创造了明显的社会效益。而近期完成的“广州市鹤洞大桥主桥钢梁电弧喷涂锌铝复合长效防腐”项目，为国内首创，并完成“延安王家坪大桥电弧喷涂铝层长效防腐”等项目。研制的“DPT-30型高速电弧喷涂机”在国内处于领先水平，“稀土催渗离子SCN共渗工艺”获国家发明专利。
目前本研究方向已拥有西北地区最完整的“腐蚀试验”、“磨损试验”、“表面涂层制备”等检测试验设备和手段，建成的TJ4000超音速喷涂系统、SK16机器人操作系统、电化学腐蚀工作站、GP-80型高能等离子喷涂系统、快速真空熔炼设备和离子溅射表面改性设备等具有国内国际先进水平的实验设备和设施，使本研究方向的科研能力和水平得到极大提高。
4.高速公路机械化施工与养护技术
目前正在进行的研究内容有作业质量控制、设备选型与配套、设备故障诊断技术。其中，作业质量控制技术把机械、土木材料和结构与施工工艺综合起来进行研究，解决了沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、碾压混凝土路面、稳定土基层的作业机理、平整度、密实度、均匀度等若干关键技术问题，研究水平位于国内前列。本研究方向围绕提高工程机械作业质量和作业效率，借助信息技术、系统工程技术、土木材料技术、能源环保技术的成果，在工程机械的选型配套、机群作业、设备资源优化配置、设备技术状态测试和评估、设备作业参数优化、作业质量控制、设备故障诊断与排除、设备维修与保养、设备施工组织与管理、机械化施工系统分析等领域进行的研究有着重要的理论意义和良好的发展前景。
本研究方向承担的交通部重大科研项目“水泥混凝土水平滑模施工质量控制理论与技术研究”和“沥青混凝土路面施工技术与质量控制的研究”，已取得重大成果，解决了一些目前高速公路施工中的关键技术问题，为提高我国高速公路的施工质量作出了重大贡献，在国内外独树一帜。
高速公路施工机械化相关问题探析
陕西省地质调查院重点实验室