瀝青路面智能攤鋪碾壓技術研究

李偉華

（江西省景德鎮(zhèn)市公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

當前，在我國信息技術不斷發(fā)展背景之下，智能化技術已經(jīng)得到了普及，在公路項目建設中相應的智能技術應用越來越廣泛，如常見的3D 銑刨控制技術、遠程起重控制技術等。智能攤鋪碾壓技術的應用，可以全面提升施工水平、施工效率，所以受到廣大工程領域從業(yè)者的喜愛。

1 智能攤鋪碾壓技術現(xiàn)狀

其一，在特殊環(huán)境下作業(yè)很容易出現(xiàn)駕駛員疲憊等情況，特別是在路面碾壓振動施工階段，加之天氣溫度較高就會使駕駛工作變得更加困難，導致許多壓路機駕駛員辭職，出現(xiàn)駕駛人員短缺的現(xiàn)象。

其二，在施工過程中，控制路面壓實遍數(shù)是一個難點，很有可能出現(xiàn)錯誤，一般都是由專門的人員統(tǒng)計壓實遍數(shù)，或由駕駛員對壓實遍數(shù)進行統(tǒng)計，但人工統(tǒng)計往往會出現(xiàn)錯誤，實壓遍數(shù)與預設壓實次數(shù)嚴重不一致。在使用智能化碾壓的情況下，系統(tǒng)可以自動實現(xiàn)對碾壓次數(shù)的統(tǒng)計，避免了誤差的發(fā)生。

其三，因為人工進行壓路機軌跡控制有著較高的難度，所以容易在施工后出現(xiàn)相鄰兩側重疊面積控制精度不足的情況，容易發(fā)生超壓的問題，且路面邊緣部位的碾壓施工質量無法控制，容易導致結構性能不合格。但是智能設備的出現(xiàn)可以有效地對線路進行精準規(guī)劃，大大地提高了施工的進度，并且對推動項目的建設效果也有著重要的幫助。

其四，傳統(tǒng)碾壓工作方式是通過人工方式控制的，無法進行溫度的精準化控制，特別是在環(huán)境溫度較低的情況下，施工質量更是無法保證。智能壓實系統(tǒng)可以進行瀝青混合料溫度的實時性控制，可以全面提升碾壓質量水平。

其五，傳統(tǒng)碾壓施工通過控制遍數(shù)以判斷壓實度是否合格，而智能化碾壓設備通過檢測壓實度的定量指標方式確定是否合格，實現(xiàn)現(xiàn)場的全面控制，避免出現(xiàn)壓實度不合格問題[1]。

2 路面智能攤鋪碾壓技術原理

2.1 無人駕駛系統(tǒng)

通過使用智能化控制技術可以實現(xiàn)現(xiàn)場的無人駕駛控制，使用衛(wèi)星接收技術、5G 通信技術等可以直接進行攤鋪機設備的控制，并且進行系統(tǒng)自動化升級改造，利用相應的系統(tǒng)進行無線控制，轉向系統(tǒng)應用自動轉向電機與電磁閥實現(xiàn)控制。通過計算機中設定的軟件程序、信號傳輸系統(tǒng)進行控制，保證攤鋪機、壓路機按照規(guī)定程序和路線通行，達到無人駕駛的智能化控制效果。

2.2 智能數(shù)字控制體系

該工作體系的工作原理是將設備安裝到施工作業(yè)的區(qū)域之內，直接進行數(shù)據(jù)收集，操作人員可以全部掌握現(xiàn)場施工設備的行駛軌跡，之后利用短波通信功能把這些信號有效、快速地傳遞到控制系統(tǒng)當中，而后系統(tǒng)接收到信息反饋時就能夠根據(jù)程序制定出相應的施工范圍，同時分別指令群涉及的壓路機的短波通信系統(tǒng)會在接收到指令后開展下一步的碾壓施工。設備如圖1所示。

圖1 智能碾壓設備

2.2.1 智能數(shù)字化壓實系統(tǒng)在操作時只需要通過手機APP 或者計算機終端進行控制，通過5G 數(shù)字網(wǎng)絡進行信號傳輸，并利用安裝到設備內的監(jiān)控系統(tǒng)隨時掌握工作狀態(tài)[2]。

2.2.2 通信系統(tǒng)是實現(xiàn)信號傳輸?shù)幕A，發(fā)揮出衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要組成部分是導航、電源、通信元件、接口等，實現(xiàn)準確的定位和控制。

2.2.3 攤鋪工作系統(tǒng)是保持穩(wěn)定運行的關鍵，利用計算機、微型接收器、5G 通信元件等實現(xiàn)信號傳輸和利用，快速接收和控制信號，提高系統(tǒng)的控制水平。

2.2.4 通過智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)全面性的控制，形成機械作業(yè)集群，每項工作都能順利展開，促進壓實工作可以順利完成。

2.3 衛(wèi)星信號削弱時的自動化控制體系

在施工的過程中一旦受到遮蔽物的影響，信號就會變弱或者系統(tǒng)進入盲區(qū)的時候，不能有效采用以上的方法實現(xiàn)系統(tǒng)控制，整個機械的系統(tǒng)群就會出現(xiàn)失控的現(xiàn)象。所以在智能化系統(tǒng)控制過程當中，需要將二次配備方案制定，如當信號消失的時候，相應的壓實設備就會以近距離帶輪的方向前進，并應用短波無損體系以確定障礙物的分布情況，并且確定具體的行駛距離，然后利用數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)設備的控制，將行進的速度限定在合理的范圍內，即使沒有任何可以接收的信號，也依然可以實現(xiàn)壓路機的控制，防止存在質量問題。

3 高速公路路面智能壓實施工的實現(xiàn)

某高速公路建設長度為36km，是江蘇省重要的高速公路建設項目，設計為雙向四車道。整個項目在項目中主要使用三一重工企業(yè)生產(chǎn)的全智能化攤鋪控制系統(tǒng)，通過該設備的有效應用，在一定的程度上提高結構的整體性，提高運行速度，提高施工質量水平。

3.1 智能數(shù)字化體系應用

將智能化采集系統(tǒng)安裝到攤鋪設備中，在系統(tǒng)運行時會根據(jù)實際情況收集線路的行走軌跡，并通過設備完成數(shù)據(jù)的發(fā)送，傳輸?shù)綗o人駕駛的壓路機監(jiān)控系統(tǒng)內，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行全面的梳理，分析聯(lián)合施工計劃的需求制定線路，同時在應用的階段還需要結合建設基點的位置提供準確的定位服務，然后利用遠程天線將系統(tǒng)輸送到基礎群當中，然后機群的壓路機就可快速掌握各項命令和數(shù)據(jù)信息，并且根據(jù)預先設定的數(shù)據(jù)開展現(xiàn)場作業(yè)，執(zhí)行設計方案的要求[3]。

3.2 施工操作要點

3.2.1 為了能夠提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，智能攤鋪機設備的電源供應必須達到穩(wěn)定性，還必須設置科學合理的軌跡參數(shù)。在設備中安裝全球定位系統(tǒng)、北斗導航系統(tǒng)，快速掌握設備運行軌跡信息，實現(xiàn)實時性的控制，提高系統(tǒng)控制精度水平。

3.2.2 在每次一個新的施工區(qū)域結束后，便攜式5G 通信傳輸基站會快速檢查電源參數(shù)、導航參數(shù)以及各種線路連接的情況，如果存在問題系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，以便及時解決和處理。

3.2.3 系統(tǒng)內各個設備的運行功能正常，通信效果完全符合要求，設備內的油料、水位都符合工程的要求，并且信號傳輸系統(tǒng)滿足工作性能的要求，各項參數(shù)獲取正常。

3.3 壓路機壓實軌跡帶控制

在此次公路項目開展的過程中，對于智能攤鋪壓實施工技術的應用要加強施工寬度以及進度的控制，采用雙向四車道的設計方式，單幅路面為10.5m，安排兩臺攤鋪設備對路段寬幅度進行分別控制，同時并肩開展壓實施工，每個壓實的范圍設近距離為1.7m，兩臺設備的重疊寬度設定為0.25m，確保工程的技術標準達到要求，具體見圖2。

圖2 碾壓軌跡

碾壓路段長度設計符合要求，達到結構施工質量和性能的標準。結合每日施工進度合理制定施工計劃，對碾壓的長度進行確定。一般來說，在施工的過程中按以下的方式進行設計：在第一次碾壓循環(huán)時，開始點從熨平板之后開始計，大約2.5m 是第一個循環(huán)區(qū)域，總施工長度為25m。第一個循環(huán)結構內要緊隨第二個壓實路段開展，保證連續(xù)施工且后續(xù)循環(huán)逐步進行。在碾壓過程中，嚴格執(zhí)行工藝方案的要求，各個結構部分都必須達到碾壓的標準要求。在此次使用的智能化碾壓設備的運行中，無人駕駛設備進行輪跡監(jiān)控的環(huán)節(jié)，邊緣部位也處于監(jiān)控的范圍內，隨時掌握輪跡變化的情況，以確?，F(xiàn)場施工處于可控范圍內[4]。

3.4 碾壓遍數(shù)的統(tǒng)計

系統(tǒng)計算機實現(xiàn)對于項目碾壓遍數(shù)的統(tǒng)計和分析，并且將碾壓遍數(shù)全部記錄到系統(tǒng)內，并通過顯示面板反應處理。碾壓遍數(shù)的統(tǒng)計和控制尤為重要，確保碾壓作業(yè)符合要求。

3.5 碾壓溫度的監(jiān)控

在智能攤鋪設備系統(tǒng)中傳感器是非常關鍵的一個設備，它能夠快速地對碾壓溫度進行掌握，能夠在一定程度上使施工人員了解施工現(xiàn)場溫度的變化情況。倘若相應的溫度出現(xiàn)異常問題，工作人員就需要立刻組織人員進行現(xiàn)場處理，從而確保整體系統(tǒng)的運轉達到施工標準的需要。

3.6 碾壓速度的控制

在碾壓速度控制的過程中，主要利用傳感器對設備的位置、行駛距離以及行駛時間進行了解，并且收錄相關的信息之后就會記錄設備的運行速度。根據(jù)工程項目的要求對碾壓的速度進行智能化控制，從而給項目的開展提供更多幫助[5-6]。

3.7 智能壓實度的監(jiān)測

智能壓實度的監(jiān)測系統(tǒng)是目前科學技術發(fā)展進步之后的產(chǎn)物，也是極為重要的技術創(chuàng)新。通過系統(tǒng)可以快速掌握壓碎值，實現(xiàn)智能化的控制。該參數(shù)通過壓路機振動時產(chǎn)生的激振力與路面反彈力產(chǎn)生的比值，直接反映路面的壓實度情況，所以是質量管控的要點。在該公路項目開展的過程中，碾壓方式設定為8 次碾壓。在首次壓實的過程中，混凝土材料如果出現(xiàn)松散的情況，系統(tǒng)就不能有效獲取壓實值。在開展工程的過程中，要綜合施工現(xiàn)場的壓實情況，合理地對智能化攤鋪壓實設備的技術流程進行控制，避免出現(xiàn)碾壓變速增加、路面壓實度下降的情況[7-8]。

4 結語

智能攤鋪碾壓技術對于該領域的智能化技術發(fā)展有著重要的意義，對于國內公路建設領域也產(chǎn)生著積極的作用。通過上文分析，總結出智能攤鋪碾壓技術要點：第一，路面智能攤鋪碾壓技術的應用，主要聯(lián)合了衛(wèi)星導航系統(tǒng)以及定位系統(tǒng)進行，系統(tǒng)聯(lián)合實現(xiàn)，無人駕駛在一定程度上能夠按照預設方案的標準開展作業(yè)，可以實現(xiàn)自動化確定樁號，設備自動啟停，并且可以避讓障礙物。第二，利用設備行駛路線能夠判定壓實度是否符合標準，并進行溫度、速度、碾壓質量的控制，達到均勻性施工的效果。第三，系統(tǒng)安裝激光測距系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。第四，系統(tǒng)采集智能壓實值，快速獲取壓實度檢測，檢測符合工程的標準要求，預防發(fā)生質量問題，確保高速公路的性能合格。