沥青路面智能摊铺碾压技术研究

李伟华

（江西省景德镇市公路事业发展中心，江西 景德镇 333000）

0 引言

当前，在我国信息技术不断发展背景之下，智能化技术已经得到了普及，在公路项目建设中相应的智能技术应用越来越广泛，如常见的3D 铣刨控制技术、远程起重控制技术等。智能摊铺碾压技术的应用，可以全面提升施工水平、施工效率，所以受到广大工程领域从业者的喜爱。

1 智能摊铺碾压技术现状

其一，在特殊环境下作业很容易出现驾驶员疲惫等情况，特别是在路面碾压振动施工阶段，加之天气温度较高就会使驾驶工作变得更加困难，导致许多压路机驾驶员辞职，出现驾驶人员短缺的现象。

其二，在施工过程中，控制路面压实遍数是一个难点，很有可能出现错误，一般都是由专门的人员统计压实遍数，或由驾驶员对压实遍数进行统计，但人工统计往往会出现错误，实压遍数与预设压实次数严重不一致。在使用智能化碾压的情况下，系统可以自动实现对碾压次数的统计，避免了误差的发生。

其三，因为人工进行压路机轨迹控制有着较高的难度，所以容易在施工后出现相邻两侧重叠面积控制精度不足的情况，容易发生超压的问题，且路面边缘部位的碾压施工质量无法控制，容易导致结构性能不合格。但是智能设备的出现可以有效地对线路进行精准规划，大大地提高了施工的进度，并且对推动项目的建设效果也有着重要的帮助。

其四，传统碾压工作方式是通过人工方式控制的，无法进行温度的精准化控制，特别是在环境温度较低的情况下，施工质量更是无法保证。智能压实系统可以进行沥青混合料温度的实时性控制，可以全面提升碾压质量水平。

其五，传统碾压施工通过控制遍数以判断压实度是否合格，而智能化碾压设备通过检测压实度的定量指标方式确定是否合格，实现现场的全面控制，避免出现压实度不合格问题[1]。

2 路面智能摊铺碾压技术原理

2.1 无人驾驶系统

通过使用智能化控制技术可以实现现场的无人驾驶控制，使用卫星接收技术、5G 通信技术等可以直接进行摊铺机设备的控制，并且进行系统自动化升级改造，利用相应的系统进行无线控制，转向系统应用自动转向电机与电磁阀实现控制。通过计算机中设定的软件程序、信号传输系统进行控制，保证摊铺机、压路机按照规定程序和路线通行，达到无人驾驶的智能化控制效果。

2.2 智能数字控制体系

该工作体系的工作原理是将设备安装到施工作业的区域之内，直接进行数据收集，操作人员可以全部掌握现场施工设备的行驶轨迹，之后利用短波通信功能把这些信号有效、快速地传递到控制系统当中，而后系统接收到信息反馈时就能够根据程序制定出相应的施工范围，同时分别指令群涉及的压路机的短波通信系统会在接收到指令后开展下一步的碾压施工。设备如图1所示。

图1 智能碾压设备

2.2.1 智能数字化压实系统在操作时只需要通过手机APP 或者计算机终端进行控制，通过5G 数字网络进行信号传输，并利用安装到设备内的监控系统随时掌握工作状态[2]。

2.2.2 通信系统是实现信号传输的基础，发挥出卫星通信系统的优势，主要组成部分是导航、电源、通信元件、接口等，实现准确的定位和控制。

2.2.3 摊铺工作系统是保持稳定运行的关键，利用计算机、微型接收器、5G 通信元件等实现信号传输和利用，快速接收和控制信号，提高系统的控制水平。

2.2.4 通过智能化控制系统实现全面性的控制，形成机械作业集群，每项工作都能顺利展开，促进压实工作可以顺利完成。

2.3 卫星信号削弱时的自动化控制体系

在施工的过程中一旦受到遮蔽物的影响，信号就会变弱或者系统进入盲区的时候，不能有效采用以上的方法实现系统控制，整个机械的系统群就会出现失控的现象。所以在智能化系统控制过程当中，需要将二次配备方案制定，如当信号消失的时候，相应的压实设备就会以近距离带轮的方向前进，并应用短波无损体系以确定障碍物的分布情况，并且确定具体的行驶距离，然后利用数据分析实现设备的控制，将行进的速度限定在合理的范围内，即使没有任何可以接收的信号，也依然可以实现压路机的控制，防止存在质量问题。

3 高速公路路面智能压实施工的实现

某高速公路建设长度为36km，是江苏省重要的高速公路建设项目，设计为双向四车道。整个项目在项目中主要使用三一重工企业生产的全智能化摊铺控制系统，通过该设备的有效应用，在一定的程度上提高结构的整体性，提高运行速度，提高施工质量水平。

3.1 智能数字化体系应用

将智能化采集系统安装到摊铺设备中，在系统运行时会根据实际情况收集线路的行走轨迹，并通过设备完成数据的发送，传输到无人驾驶的压路机监控系统内，系统对数据进行全面的梳理，分析联合施工计划的需求制定线路，同时在应用的阶段还需要结合建设基点的位置提供准确的定位服务，然后利用远程天线将系统输送到基础群当中，然后机群的压路机就可快速掌握各项命令和数据信息，并且根据预先设定的数据开展现场作业，执行设计方案的要求[3]。

3.2 施工操作要点

3.2.1 为了能够提高系统运行的稳定性，智能摊铺机设备的电源供应必须达到稳定性，还必须设置科学合理的轨迹参数。在设备中安装全球定位系统、北斗导航系统，快速掌握设备运行轨迹信息，实现实时性的控制，提高系统控制精度水平。

3.2.2 在每次一个新的施工区域结束后，便携式5G 通信传输基站会快速检查电源参数、导航参数以及各种线路连接的情况，如果存在问题系统就会自动发出警报，以便及时解决和处理。

3.2.3 系统内各个设备的运行功能正常，通信效果完全符合要求，设备内的油料、水位都符合工程的要求，并且信号传输系统满足工作性能的要求，各项参数获取正常。

3.3 压路机压实轨迹带控制

在此次公路项目开展的过程中，对于智能摊铺压实施工技术的应用要加强施工宽度以及进度的控制，采用双向四车道的设计方式，单幅路面为10.5m，安排两台摊铺设备对路段宽幅度进行分别控制，同时并肩开展压实施工，每个压实的范围设近距离为1.7m，两台设备的重叠宽度设定为0.25m，确保工程的技术标准达到要求，具体见图2。

图2 碾压轨迹

碾压路段长度设计符合要求，达到结构施工质量和性能的标准。结合每日施工进度合理制定施工计划，对碾压的长度进行确定。一般来说，在施工的过程中按以下的方式进行设计：在第一次碾压循环时，开始点从熨平板之后开始计，大约2.5m 是第一个循环区域，总施工长度为25m。第一个循环结构内要紧随第二个压实路段开展，保证连续施工且后续循环逐步进行。在碾压过程中，严格执行工艺方案的要求，各个结构部分都必须达到碾压的标准要求。在此次使用的智能化碾压设备的运行中，无人驾驶设备进行轮迹监控的环节，边缘部位也处于监控的范围内，随时掌握轮迹变化的情况，以确保现场施工处于可控范围内[4]。

3.4 碾压遍数的统计

系统计算机实现对于项目碾压遍数的统计和分析，并且将碾压遍数全部记录到系统内，并通过显示面板反应处理。碾压遍数的统计和控制尤为重要，确保碾压作业符合要求。

3.5 碾压温度的监控

在智能摊铺设备系统中传感器是非常关键的一个设备，它能够快速地对碾压温度进行掌握，能够在一定程度上使施工人员了解施工现场温度的变化情况。倘若相应的温度出现异常问题，工作人员就需要立刻组织人员进行现场处理，从而确保整体系统的运转达到施工标准的需要。

3.6 碾压速度的控制

在碾压速度控制的过程中，主要利用传感器对设备的位置、行驶距离以及行驶时间进行了解，并且收录相关的信息之后就会记录设备的运行速度。根据工程项目的要求对碾压的速度进行智能化控制，从而给项目的开展提供更多帮助[5-6]。

3.7 智能压实度的监测

智能压实度的监测系统是目前科学技术发展进步之后的产物，也是极为重要的技术创新。通过系统可以快速掌握压碎值，实现智能化的控制。该参数通过压路机振动时产生的激振力与路面反弹力产生的比值，直接反映路面的压实度情况，所以是质量管控的要点。在该公路项目开展的过程中，碾压方式设定为8 次碾压。在首次压实的过程中，混凝土材料如果出现松散的情况，系统就不能有效获取压实值。在开展工程的过程中，要综合施工现场的压实情况，合理地对智能化摊铺压实设备的技术流程进行控制，避免出现碾压变速增加、路面压实度下降的情况[7-8]。

4 结语

智能摊铺碾压技术对于该领域的智能化技术发展有着重要的意义，对于国内公路建设领域也产生着积极的作用。通过上文分析，总结出智能摊铺碾压技术要点：第一，路面智能摊铺碾压技术的应用，主要联合了卫星导航系统以及定位系统进行，系统联合实现，无人驾驶在一定程度上能够按照预设方案的标准开展作业，可以实现自动化确定桩号，设备自动启停，并且可以避让障碍物。第二，利用设备行驶路线能够判定压实度是否符合标准，并进行温度、速度、碾压质量的控制，达到均匀性施工的效果。第三，系统安装激光测距系统，实现系统的自动控制。第四，系统采集智能压实值，快速获取压实度检测，检测符合工程的标准要求，预防发生质量问题，确保高速公路的性能合格。