王硕
北京市政路桥建材集团有限公司昌平沥 102200
摘要：
在沥青路面的施工过程中，出于对施工质量管控的考量，越来越多的企业尝试采用智能化手段理顺沥青路面施工的各个环节，在降低沥青路面病害发生概率的同时，还在很大程度上提高了资源的利用效率，有效控制施工成本。基于智能化施工管理机制的重要性，论文从多维度出发，系统探讨了智能化施工质量控制在沥青路面项目中应用的方式，以期为沥青路面施工质量的合理控制提供方法指导。
关键词：沥青路面;?智能化施工;?质量控制;?策略;
前言：
沥青路面智能化施工系统，包括智能摊铺机、无人驾驶压路机、移动式基站、智能控制程序等系统组成。通过在施工设备上安装GPS+BDS+GNS卫星接收机、5G通讯芯片、微波通讯主机、电台信号接收天线与设备上设置的处理器、交换机、程序软件等组件连接，集成设备上设置的激光避障雷达、红外线温度探测装置、激光测距传感器等终端设备，实现设备使用功能的智能化；通过运行智能化控制系统、移动式5G通讯基站系统、施工区域采集系统，指挥多台智能设备联动作业，实现路面施工作业智能控制，满足沥青路面设计规范要求。
1.概述
随着现代科技的发展，智能化控制技术在当前社会经济发展中的优势越来越突出，无人驾驶汽车已经在全球展开了各种模式的研究热潮，然而工程施工设备的智能化控制，还未被工程机械设备生产企业及研究团队所重视。
工程设备中“摊铺机”及“压路机”是高等级公路、机场跑道、大坝等大型工程不可缺少的施工设备。其中压路机的行进轨迹规律性强、重复次数多、操作动作简单；但操作人员容易疲劳，工作环境对操作人员职业健康影响较大，特别是沥青路面的碾压，因刚摊铺好的沥青混合料温度高达150℃～170℃，在夏天进行沥青路面碾压作业，压路机机手将面对恶劣的操作环境，承受上烤下蒸的高温煎熬，很多机手干两年就要求转行，造成这个岗位操作人员非常紧缺，且用工成本也很高。因此，开展沥青路面施工设备智能系统研究，提升传统施工设备的科技含量，是当前非常迫切的一项研究任务。
智能化施工设备中的无人驾驶压路机。首先，公路的碾压场地需要不断延伸、碾压环境需要不断变化；其次，公路沥青混凝土路面的碾压需要多台钢轮和胶轮压路机协同作业，高温的沥青混合料摊铺好后，需要及时进行碾压，沥青混合料摊铺厚度一般不超过10cm，沥青路面的压实度和平整度等技术指标要求更高，压路机在沥青路面上启动与停车、行驶速度、转向角度、碾压时间、碾压长度、碾压宽度及压路机之间的避让等技术参数多、技术难度大，需要通过程序软件、传感系统、液压电子系统等系列的控制系统进行控制；再次，公路的沥青路面要穿越路基、桥梁、隧道等结构工程路段，各种环境、地形条件不同，卫星信号的强弱就完全不一样，隧道内是完全无卫星信号；特别是云贵川等山区道路，桥隧比超过60%，在高山、峡谷中穿梭，架设卫星基站就是一个难题。当前无人驾驶控制系统，都必须基于在有卫星信号的状态下进行，要在相对封闭没有卫星信号的隧道环境内实施无人驾驶，开展沥青路面碾压作业，目前在国内外还没有同类技术可借鉴。
加之隧道内的运料车、摊铺机、压路机等各种工程机械设备，都是以柴油为燃料，燃烧柴油排放的尾气与高温的沥青混合料混杂，长时间在封闭的隧道内凝聚，若不采取大功率的排风设备换气，几乎使人窒息。即便是采取大功率的排风设备换气，对长时间在隧道内进行作业的机械操作手及现场作业人员也是一种煎熬。因此，能实现压路机在无卫星信号的隧道内智能化施工，既是对施工作业人员生命健康的一种保护，更是对传统压路机革命性的创新。
2.技术原理
2.1智能摊铺机与无人驾驶压路机技术原理
智能摊铺机与无人驾驶压路机，是通过在摊铺机及压路机上安装卫星接收机、5G通讯芯片、微波通讯主机、电台信号接收天线；在压路机的行车/倒车系统上安装自动控制装置，在油路系统上设置有油路自动控制装置；在转向系统上设置有转向控制电机和电子阀装置等技术措施；通过工业控制计算机内设置的处理器、程序软件、交换机等组件来实现摊铺机及压路机的智能化控制，达到摊铺机与压路机智能化的目的，见图1。
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图1智能压路机示意???
2.2智能化控制系统技术原理
由多台设置有无人驾驶控制系统的压路机机群、智能摊铺机、便于远程控制无人驾驶压路机的移动式5G通讯基站、碾压控制程序及卫星通讯系统构成智能化控制系统。其特征在于：智能摊铺机上设置施工区域采集系统来采集施工轨迹，通过微波通讯将轨迹信号传送给移动式5G通讯基站系统，系统再将数据传送到电脑，电脑按照程序设置生成碾压区域，再发送到每台压路机上安装的微波通讯系统，指挥多台压路机按照设定的施工轨迹，实现沥青路面的智能化碾压，见图2，系统由以下部分组成。
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图2智能化化施工系统示意???
(1）智能碾压控制系统：由智能手机或移动电脑、5G网络及碾压监控系统软件，构成智能化控制系统。
(2）移动式5G通讯基准站系统：由天线支架、电源、GPS+BDS+GNSS（全球导航卫星系统）定位终端、5G芯片、微波通讯天线、远程控制天线构成定位系统。
(3）智能摊铺机：在摊铺机上安装工业控制计算机、GPS+BDS+GNSS（全球导航卫星系统）定位终端、5G通讯芯片、微波通讯天线及移动式5G通讯基准站系统构成轨迹采集系统。
(4）智能压路机机群：由多台安装有工业控制计算机、卫星接收机、5G通讯芯片、微波通讯主机、电台信号接收天线的无人驾驶压路机构成。
2.3无卫星信号的智能化控制原理
在无卫星信号的隧道内，通过在摊铺机及压路机的左、右两侧侧轮轴位置分别设置激光侧向测距传感器，以隧道侧壁的构造物为参照，按照摊铺机及压路机车轮与隧道侧壁建造物之间的距离，来设定压路机每条碾压带的行驶轨迹；通过微波通讯系统来判断前方行驶摊铺机的距离，从而设定压路机每条碾压带的行驶长度，根据每条碾压带行驶长度及与前方摊铺机的适时距离，来设定压路机每分钟的行驶速度，从而实现压路机在无卫星的环境下的智能化控制。
结语
(1）通过开发移动式5G通讯基站，来解决不断延伸的公路，实施卫星基准站的技术问题。通过在摊铺机、压路机上设置激光避障雷达、超声波雷达、程序控制避让、遥控避让、紧急制动等软硬件装置，来实现多台压路机之间的相互避让，为智能化控制提供安全保障。
(2）通过压路机上的红外线温度探测装置，精准定位压路机的左右碾压轨迹，确保既不压坏路沿石的同时又不出现漏压的情况发生，解决精确控制的技术难题。
(3）通过设置激光侧向测距技术，来解决无卫星信号的隧道内，摊铺机与压路机机群的精确控制，满足隧道内沥青路面的碾压施工，是本次研究攻克的重大难题。
通过研究智能摊铺机、智能压路机、移动式基站、智能控制程序等系统，实现沥青路面智能化施工，既能有效解决特殊工种危险岗位操作人员紧缺、用工成本高、安全环保风险高、职业健康危害大的矛盾；又能减少安全风险、提高工作效率、节约施工成本；更是对传统工程机械施工作业革命性的创造，引领工程机械跨入智能科技前沿，为实现工业4.0的战略目标打好基础，为中国工程机械设备智能化贡献力量。
参考文献
[1]农建州.沥青混凝土路面施工机群施工过程智能化控制分析[J].企业科技与发展,2018(12):89-90.
[2]李占银.公路工程沥青路面施工技术和质量控制分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(20):67-68.
[3]?JTGD50-2017公路沥青路面设计规范[S].