摘要 為實現(xiàn)智能化無人機群施工，文章介紹了北斗定位技術(shù)，在此基礎上分析了無人攤鋪系統(tǒng)，包括攤鋪機自動駕駛攤鋪技術(shù)、壓路機自動駕駛壓實技術(shù)、機群協(xié)同控制施工技術(shù)、數(shù)字化平臺等技術(shù)。研究表明：基于高精度北斗定位的路面工程無人駕駛技術(shù)避免了由于人為操作水平不一致導致的碾壓質(zhì)量問題的同時，還能優(yōu)先保證施工的一致性。

關(guān)鍵詞 路面工程；雙機并列；無人駕駛

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0118-03

0 引言

北斗定位技術(shù)是在全球范圍內(nèi)以經(jīng)緯度5°×5°的分辨率設置觀測點去評估每個觀測點的衛(wèi)星可見性和GDOP值，彌補了GPS在高緯度地區(qū)衛(wèi)星仰角小且定位精度低的問題。在復雜觀測環(huán)境下，即使北斗定位系統(tǒng)平均可見星數(shù)明顯下降，GDOP平均值顯著增大，但其整體定位性能仍然可滿足定位導航的需求[1]。

在路面施工中存在的一大難點是惡劣的環(huán)境條件使人工費用高昂、操作手人員短缺、管理不便。無人駕駛智能機群作業(yè)既可減少惡劣環(huán)境下的人工作業(yè)，又可提高工作效率，做到24 h不間斷施工。基于此，該文重點研究了瀝青路面無人化攤鋪壓實集群施工技術(shù)。

1 技術(shù)創(chuàng)新性分析

無人攤鋪系統(tǒng)包括攤鋪機自動駕駛攤鋪技術(shù)、壓路機自動駕駛壓實技術(shù)、機群協(xié)同控制施工技術(shù)、數(shù)字化平臺等技術(shù)。

1.1 自動駕駛攤鋪技術(shù)

3D智能攤鋪機具有高精度定位，可實時計算熨平板三維坐標，與三維圖紙實時校核，實現(xiàn)對熨平板的精準控制[1]。

1.2 無人駕駛自動壓路機

該技術(shù)配備加速度傳感器，建立壓實度關(guān)聯(lián)模型，實時檢測壓實度，配備高精度天線配合高精度定位基站，實現(xiàn)厘米級定位精度，同時配備激光雷達和毫米波雷達，遇到障礙物自動避讓。

1.3 無人駕駛攤壓機群搭載的數(shù)字化無人施工平臺

該技術(shù)能夠?qū)⑹┕み^程數(shù)據(jù)化、在線化、可視化，將施工過程數(shù)據(jù)和路面壓實情況通過圖形化色階圖顯示，方便管理人員對施工過程質(zhì)量的實時掌控。無人駕駛攤壓機群運行各項參數(shù)指標，如油量、水溫、障礙物、故障等信息也可以通過平臺進行監(jiān)控和管理，施工過程數(shù)據(jù)和施工質(zhì)量報表一目了然，為施工過程數(shù)據(jù)監(jiān)控及施工質(zhì)量追溯提供數(shù)據(jù)服務[2-3]。

2 技術(shù)先進性分析

2.1 提升質(zhì)量

該技術(shù)可做到不漏壓、不過壓、不超速，有效避免了人為操作過程中常出現(xiàn)的漏壓、過壓、欠壓、超速等問題。

2.2 保證安全

無人化集群結(jié)合北斗高精度定位，在策略中壓路機集群與攤鋪機之間設定了安全距離，壓路機跟隨攤鋪機在安全距離之外，梯隊與梯隊之間也有設定的安全距離，各梯隊車輛不會進入其他區(qū)域內(nèi)，同時整個系統(tǒng)配備有3級制動控制策略，確保設備在施工過程中的絕對安全。

2.3 降低成本

省人、省料、省時，具體如下：

（1）省人：利用自動駕駛算法，采用無人駕駛攤壓機群施工可以減少施工操作人員80%以上。

（2）省料：利用實時動態(tài)差分定位，施工過程嚴格按照設定工藝要求執(zhí)行，提高施工過程效率，節(jié)省燃油消耗。同時采用3D激光找平技術(shù)可以實現(xiàn)毫米級材料的精準控制，減少材料浪費。

（3）省時：利用攤鋪管理系統(tǒng)與全電液控制器聯(lián)合實現(xiàn)攤鋪作業(yè)自動化控制，無人駕駛攤壓機群最多可實現(xiàn)多臺無人路機協(xié)同施工，連續(xù)長時間施工作業(yè)，可提高施工效率30%以上，縮短施工周期。

2.4 施工過程中可視化

（1）無人攤鋪系統(tǒng)通過施工過程實時監(jiān)控，實現(xiàn)溫度、壓實度、軌跡信息、施工進度的實時掌控。

（2）其施工進度采用直觀、全面、美觀的可視化表達方式，可實現(xiàn)施工過程透明化、施工質(zhì)量可追溯也可提供施工過程報告。

3 路面工程實例

山西省某路面工程是全省首次進行膠粉-SBS復合改性瀝青混凝土路面施工，此種材料對碾壓工藝要求極高，因此采用無人攤壓協(xié)同施工機群進行施工。壓路機進行碾壓等一系列工序避免了人工操作可能導致的漏壓、過壓、欠壓及超速等問題，且通過基于北斗高精度定位無人駕駛技術(shù)實現(xiàn)對施工碾壓軌跡的精準控制。采用的無人攤壓協(xié)同施工機群包含以下設備：

（1）2臺無人駕駛輪胎機；

（2）2臺無人駕駛攤鋪機；

（3）1臺無人駕駛雙鋼輪；

（4）1間無人駕駛監(jiān)控室。

3.1 設備型號及配置

每一工作面配置不少于下述設備且需要驗證其具有良好的速度調(diào)節(jié)功能方可使用：

（1）DD-130（或相當功率雙鋼輪振動壓路機）2臺；

（2）DD-110（或相當功率雙鋼輪振動壓路機）1臺；

（3）30T以上輪胎壓路機4臺。

3.2 碾壓順序及遍數(shù)

由于施工項目所屬地區(qū)風速大、時間長、早晚溫差大，所以采用3臺鋼輪4臺膠輪壓實機械配置，項目所用膠粉-SBS復合改性瀝青軟化點和黏度都比較高，為能及時壓實、確保路面不滲水，上面層采用了緊跟同進同退碾壓技術(shù)，可在最短時間內(nèi)趁熱完成碾壓：7臺壓路機聯(lián)合作業(yè)，一臺雙鋼輪壓路機在后負責終壓，2組6臺壓路機階梯在前緊跟攤鋪機前進，每組1臺雙鋼輪振動壓路機和2臺膠輪壓路機，相距15 m左右，每組壓路機各負責半幅，同步前進、同步后退，不再區(qū)分初壓與復壓，每一壓實遍數(shù)完成后約整體前進緊跟攤鋪機。

（1）初壓：DD-130雙鋼輪壓路機碾壓1～2遍。

（2）復壓：DD-130雙鋼輪壓路機振動碾壓3～4遍，第1遍第1列外側(cè)低處雙鋼輪壓路機靜壓畫弧后2遍振動碾壓。30 t以上輪胎壓路機碾壓6～8遍（膠輪壓路機和振動壓路機交替碾壓，采用緊跟同進同退碾壓工藝）。

（3）終壓：DD-110雙鋼輪壓路機靜壓2遍。

3.3 效益

3.3.1 大幅提高施工效率

（1）無人攤鋪系統(tǒng)采用智能化協(xié)同作業(yè)提高了設備施工效率，正常人工需要停機休息用餐等，無人化施工可以減少停工等待休息等時間，按每天8～10 h計算，縮短了施工周期，要比人工每天節(jié)省1～2 h。

（2）施工過程中消除了人為誤差。人工調(diào)整控制操作時間可節(jié)省1 h左右。綜合下來效率提升25%以上。

3.3.2 大幅節(jié)約施工成本

無人攤鋪系統(tǒng)通過采用3D找平技術(shù)節(jié)省支模、測量、放線、吊裝、打鋼釬、叉運等人員約8～10人，節(jié)省相關(guān)材料及人員開支約20%。

3.3.3 有效提高路面高程控制精度

（1）無人攤鋪系統(tǒng)通過前場施工大數(shù)據(jù)利用管理平臺對路面高程進行精確控制。以K34+350～K34+600為例進行計算，高程控制數(shù)據(jù)見表1 。

（2）該系統(tǒng)采用遠程視頻監(jiān)控技術(shù)，全面監(jiān)控施工過程，有效保證施工質(zhì)量。

3.3.4 相關(guān)措施

（1）關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制

牢固樹立“質(zhì)量強企”的強烈意識。1）牢固樹立質(zhì)量意識，深化管理理念落位，拓展質(zhì)量管理思路和舉措，切實激發(fā)高質(zhì)量發(fā)展的強勁動力。2）堅持戰(zhàn)略目標指引，推動工作方案落地，保障質(zhì)量強企取得實實在在的成效。3）嚴抓過程質(zhì)量控制，緊抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控落細，實現(xiàn)全員、全過程、全方位的質(zhì)量管理。

①施工組織設計和專項方案編制：在認真理解設計圖意圖的基礎上，總工辦組織技術(shù)人員，同時邀請專業(yè)人員參與，及時編制分部施工組織設計，對涉及的專項工程有側(cè)重地進行專項施工方案編制，并對特殊工程的施工方案組織專家進行論證和審查。

②技術(shù)交底：對施工組織設計和后續(xù)開工的每一個分部分項工程，由工程技術(shù)部組織，嚴格按照三級交底制度進行施工工藝、工序安排、過程控制、質(zhì)量標準、驗收要求、監(jiān)理程序等方面的交底，確?？v向到底，使每一個施工操作人員均能夠按照技術(shù)交底要求參與施工。

③設計變更：在導線閉合的基礎上，組織測量人員對路基原地面以及橋梁、涵洞、隧道進出口等構(gòu)造物的位置、高程進行現(xiàn)場復核，及時發(fā)現(xiàn)與設計圖紙不符的點位和段落，統(tǒng)計并上報總監(jiān)辦和設計單位，進行圖紙優(yōu)化和設計變更。

（2）健全監(jiān)督體系

切實以“知責明責”推動履責盡責。1）強化全員質(zhì)量管理責任，樹立全生命周期建設發(fā)展理念。2）嚴格督導檢查和質(zhì)量追溯，強化現(xiàn)場督導考核，把各項工作落實到細節(jié)。3）創(chuàng)新監(jiān)理單位管理模式，嚴格監(jiān)理單位履約管理。4）深化協(xié)作單位管理機制，增強協(xié)作隊伍的歸屬感和項目整體凝聚力，推動項目建設高質(zhì)量發(fā)展。

（3）嚴格規(guī)范管理

持續(xù)以“科技創(chuàng)新”加快培育新質(zhì)生產(chǎn)力。1）堅持標準引領，狠抓工藝控制，著力強化質(zhì)量事前、事中、事后監(jiān)管長效機制，確保各項任務措施落到實處。2）強化創(chuàng)新主導，賦能智能監(jiān)管，推動工藝標準化和科技創(chuàng)新協(xié)調(diào)互動，加快形成具有路橋特色的新質(zhì)生產(chǎn)力，培育高質(zhì)量發(fā)展新優(yōu)勢。3）聚焦專項突破，持續(xù)推進品質(zhì)工程創(chuàng)建，切實打造一批質(zhì)量標準化的“樣板工程”。

（4）控制項目成本

成本控制部門嚴格把控各個環(huán)節(jié)的成本支出，確保項目效益最大化。1）持續(xù)加大項目策劃與成本測算，充分做到事前科學策劃、事中嚴格控制、事后準確核算，嚴格控制監(jiān)督，確保項目成本目標順利實現(xiàn)。2）推進成本管理創(chuàng)新，提高成本管理的科學性和效率，利用信息化手段建立招標限價審核模型，通過區(qū)塊鏈技術(shù)應用提高招標限價的審核效率、準確性及數(shù)據(jù)可溯源性，提升招標限價管理水平。3）建立動態(tài)調(diào)整機制，合理控制成本，特別是加強對完工項目成本的考核與分析，提升全員的成本意識與成本管理能力。4）深化工法改革，指導工法實施組織依法合規(guī)標準化建設。五是增強成果轉(zhuǎn)化，圍繞生產(chǎn)經(jīng)營中心任務，持續(xù)組織開展好“五小”創(chuàng)新和創(chuàng)新工作室建設。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人駕駛智能施工技術(shù)基于遠程視頻與操控技術(shù)，搭載的多機聯(lián)合3D數(shù)字找平技術(shù)與攤鋪溫度檢測技術(shù)實時反饋施工工況與攤鋪溫度，根據(jù)現(xiàn)場情況遠程調(diào)節(jié)施工設備保證無人施工順利進行。施工時管理人員實時查看施工進度、關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)、工程日報、壓實質(zhì)量與攤鋪質(zhì)量。

參考文獻

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