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超薄罩面无人摊铺碾压技术应用_朱然.pdf
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1、建筑机械12本刊特稿FEATURES为进一步贯彻落实公路全寿命周期养护理念,提升高速公路表面功能及耐久性,最大限度利用原有路面结构效能,在降低养护维修成本的同时,实现节能减排的绿色交通目标,此次采用施工占道时间少、抗滑性能好、行车噪音低的超薄罩面“四新技术”,对庐铜高速公路全线进行路面提升试点施工。结合薄层罩面施工工艺及占道作业方式的特点,本次采用无人摊铺碾压技术可有效提高施工质量,减少现场人员投入,增加现场安全系数。同时与薄层罩面施工形成优势互补,开创了高速公路不中断交通流、路面快速无人化养护施工的先河。1 路面无人化施工工作原理无人摊铺碾压技术原理见图1,摊超薄罩面无人摊铺碾压技术应用朱
2、然,韦祥峰,朱洪睿2,范廷锴2,武博文2,于 镭2(1.安徽交控工程集团有限公司,安徽 合肥 230088;2.徐工集团工程机械股份有限公司,江苏 徐州 221001)摘要高速公路养护施工中,通常采取占用部分车道施工的方式,但是这种施工方式存在着不少弊端,尤其是施工时间短、质量控制难度大、参与施工人员多导致的安全管理压力倍增。因此,在庐铜高速公路开展了高抗低噪薄层无人化摊铺碾压技术应用,可有效提高施工质量,减少现场人员投入,增加现场安全系数。同时与薄层罩面施工形成优势互补,开创了不中断交通流、路面快速无人化养护施工的先河。关键词高速公路养护;无人摊铺碾压;超薄罩面中图分类号U418.6文献标识
3、码A文章编号1001-554X(2023)02-0012-05DOI:10.14189/ki.cm1981.2023.02.022收稿日期 2022-10-19通讯地址 朱然,安徽省合肥市包河区西藏路1666号滨湖时代广场C1号楼数据自动采集及大数据分析、智能施工技术与装备、无人工地智能化管控5大方面问题,形成了集群化施工路径规划、多传感器融合的障碍检测、无人集群施工数字化管理平台、沥青摊铺雷达测厚、智能碾压、智能摊铺等创新技术。技术人员只需把施工路段的碾压轨迹、速度等参数提前设置好,无人驾驶摊铺碾压设备就会自动完成既定的行驶、转向等一系列工作,有效避免了人工操作可能导致的漏压、过压、欠压、超
4、速等问题。目前国内外只有单台工程机械无人驾驶的操控案例,集群作铺无人化设备架构见图2。传统路面施工的特点是多机型协作施工,需要大量的机手和协调人员,带来诸多问题:大量人工开支;施工效率低;人工操作施工产生漏压、欠压、超压;机器排放对环境的污染;机器强振动、噪音对人身健康的潜在危害;高原、大坝等恶劣环境给施工人员带来的安全风险,用无人摊铺碾压技术代替人工是解决质量、效益和成本的最优方案。通过开展融合工地作业现场实时感知系统、无人作业环境下“机-料-法”耦合特性及其协同作用机制、大数据融合分析与深度集成、非结构化全域环境下交通工程装备无人作业技术、智慧无人工地集成建造系统等技术研究,解决了环境智能
5、感知、质量智能控制、2023/02 总第564期 CONSTRUCTION MACHINERY13业还处在理论研究和探讨摸索阶段,没有先例可供参考,该项目不中断高速公路交通,保持部分车道通行施工形成的技术创新点在行业内都是绝无仅有的。2 无人化集群施工关键技术2.1 无人碾压施工核心技术(1)压路机运动学控制技术。配备全液压系统的新型压路机可以通过电控方向盘、铰接传感器等设备接入无人化控制系统,实现控制指令对车辆动作的直接控制。车辆获取到目标路径后,会自主计算合适的车速与转角,驶入目标路径。压路机还具有速度斜坡启停(软启软停)、提前停振等功能,减少对路面的破坏,提升压实质量。(2)密实度雷达检
6、测技术。单一的智能压实传感已经有很多厂家在进行研发,但是一直都没有质的突破。此次应用通过搭建碾压模型,将施工区域进行网格化划分,并打通密实度轮迹等的实时状态,将信息作为无人施工关键过程参数之一,闭环调节碾压遍数、振动频率、振动幅度,实现最佳的压实次数,最终提高施工效率,确保施工质量(见图3)。(3)集群施工工艺策略算法。将传统的工艺通过算法实现,由摊铺机领航施工,采用两侧的高精度定位移动站,CT一样实时获取施工区域,并通过算法保障无人化路面机械彼此之间快速高效地进行协调配合,合理的避免冲突发生及意外突发情况的处理,实现完整高效的集群化策略,采用紧跟慢压模式,结合碾压遍数,保证总体的集群化采用阶
7、梯式作业流程(见图4)。2.2 无人摊铺施工核心技术(1)摊铺自行走技术。由操作人员通过手持移动站将摊铺施工路径进行预采集或者将施工图纸转化成摊铺机自动行走的引导路径,摊铺机结合车载定位设备,实时控制车辆的行走,将摊铺机机手彻底释放出来。同时将车辆的启停与料斗控制放到手持平板中,可由操作人员远程控制(见图5)。(2)沥青雷达测厚技术。利用电磁波对地表的穿透能力,图1 无人摊铺碾压技术原理电控方向盘车载无人操控系统车载平板定位天线激光雷达定位主机设备定位安全检测轨迹引导毫米波雷达控制车辆电控系统成套化设备无人化施工解决方案专业的无人化施工团队图2 摊铺无人化设备架构图4 集群施工工艺策略算法卫星
8、定位辅助定位无人驾驶碾压机群GPS基准站有线监控中心通信链路通信链路远程监控中心无线通信天线数据库服务器无线图3 密实度雷达检测技术压实度雷达建筑机械14本刊特稿FEATURES从地表向下发射某种形式的电磁波。电磁波在地下介质中传播,并在电磁特性变化的界面发生反射,通过高灵敏度接收反射回波信号,并依据时延、波形及频谱特性变化解析出目标深度、介质结构及性质等重要信息(见图6)。2.3 数字化施工核心技术结合边沿服务器和大数据中心,实时监控项目的进展与压路机的状态。当生产状况发生各种变化,结合知识库和规则库对故障进行处理,按预先的优化规则动态调整设备工作参数、数量等,实现施工过程调度与施工状态监控
9、(见图7)。(1)摊铺管理模块展示了摊铺机的施工情况统计,以结构层为单位进行展示。该模块包含5个子功能,分别为摊铺里程、摊铺温度、摊铺速度、虚铺厚度和当日摊铺。(2)碾压管理模块包含4个子功能,分别为最高温度、碾压速度、碾压遍数、当日碾压。(3)历史回放是模拟现场机械施工的情况,选择工程、标段、开始和结束时间、机械类型,点击回放按钮,即可进入摊铺碾压的历史回放界面。实时监控用来观察现场机械施工的情况,选择工程、标段、机械类型,点击回放按钮,即可进入摊铺碾压的实时监控界面。(4)预警信息。该功能主要为查看摊铺和碾压的报警情况,可以进行时间段内查询和桩号区间段内查询,根据时间查询预警信息数据。3
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