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夜間，無人壓路機群在金麗溫高速執(zhí)行路面專項連續(xù)施工

(資料圖片僅供參考)

步入“十四五”時期，無人駕駛新技術陸續(xù)在全國各地試點推廣。高速公路養(yǎng)護工程的無人化施工已按下“加速鍵”，數(shù)字化和無人化施工是未來精細化施工管理的必由之路。

面對無人化施工的時代，浙江交投高速公路運營管理有限公司（以下簡稱“浙高運公司”）創(chuàng)新提出“瀝青路面無人化養(yǎng)護施工”新模式，聯(lián)合三一重工股份有限公司（以下簡稱“三一重工”）、浙江順暢高等級公路養(yǎng)護有限公司、交通運輸部科學研究院開展課題研究，聚焦無人化機群協(xié)同施工、可視化施工控制、數(shù)字化質(zhì)量管理、物聯(lián)網(wǎng)設備管理和施工交通安全組織等內(nèi)容的研究，構建起營運高速公路路面無人化施工質(zhì)量控制技術，于 2020 年至 2022 年間陸續(xù)在浙江省黃衢南高速公路、龍麗高速公路、金麗溫高速公路等高速公路路面養(yǎng)護工程中應用，持續(xù)推進無人化攤壓質(zhì)量管控關鍵技術研究，驗證了無人化攤壓技術可促進營運高速公路瀝青路面養(yǎng)護施工的標準化、數(shù)字化、無人化、智慧化。

/ 新形勢新挑戰(zhàn) 路面養(yǎng)護有五難 /

隨著通車里程的快速增長和路面服役時間的增加，浙江省高速公路已進入建設與養(yǎng)護并重的時期，越來越多的高速公路進入缺陷責任期后的正常維修養(yǎng)護期，工作量越來越大，工程技術含量越來越高，公眾對高速公路行車安全性和舒適性的要求也越來越高。

交通組織難

大流量路段養(yǎng)護作業(yè)難以開展，極易造成路段擁堵，且施工效率較低，營運高速公路養(yǎng)護施工交通組織較為復雜。

安全管理難

高速公路瀝青路面養(yǎng)護施工時，往往有較多人員涉路作業(yè)，多采用勞動密集型作業(yè)方式，作業(yè)人員涉路安全風險較大。

智能化水平低

路面養(yǎng)護機械設備自動化水平不高，利用信息化技術實現(xiàn)質(zhì)量管理的程度不高。

夜間施工難

瀝青路面夜間施工時，因為照明、人員易疲勞等問題影響，導致存在少壓、漏壓等質(zhì)量控制薄弱點。

工人老齡化

養(yǎng)護工人老齡化、缺人現(xiàn)象比較嚴重。因為瀝青路面施工作業(yè)環(huán)境較差，特別是夏季高溫時往往是路面專項施工高峰期，愿意從事高速公路路面養(yǎng)護的年輕人越來越少。

/協(xié)作發(fā)展破難題 研用提升控質(zhì)量 /

根據(jù)交通運輸部《“十四五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》要求，要以數(shù)字化引領公路養(yǎng)護管理轉(zhuǎn)型升級，加快無人化養(yǎng)護施工裝備研發(fā)，研制推廣公路養(yǎng)護智能化應用，重點包括基于物聯(lián)網(wǎng)的養(yǎng)護工程質(zhì)量管理等應用。

2020 年，針對瀝青路面養(yǎng)護工程中存在的“五大難題”，浙高運公司積極開展技術調(diào)研，尋求科學的解決方式，最終確定借力三一重工在無人化瀝青路面施工機械設備方面的技術優(yōu)勢解決上述養(yǎng)護難題。在大量前期工作基礎上，浙高運公司組織相關單位在黃衢南高速采用瀝青路面養(yǎng)護無人化攤壓施工技術鋪筑了 570 米試驗路，是國內(nèi)首次在高速公路上養(yǎng)護工程中應用無人智能化集群施工。施工過程中發(fā)現(xiàn)仍存在施工準備時間長、機群配合協(xié)調(diào)程度不順暢、部分機器施工控制存在停頓、路緣石測貼邊距離較遠等問題。

技術攻關

2021 年，針對 2020 年試驗路中遇到的各類問題，浙高運公司聯(lián)合多家單位針對瀝青路面無人化攤壓施工技術共同開展《營運高速公路路面無人化施工與質(zhì)量控制技術》課題研究，該課題于 2021 年 2 月入選浙江省交通運輸廳科技項目，2021 年 12 月正式入選交通運輸部 2021 年交通運輸行業(yè)重點科技項目清單，旨在通過多方產(chǎn)研合作，基于物聯(lián)網(wǎng)、高精度定位、自動控制和可視化技術，通過對現(xiàn)有路面養(yǎng)護施工設備的升級改造，進一步提升其無人化施工技術水平，實現(xiàn)公路養(yǎng)護施工質(zhì)量的實時動態(tài)管理。同時，通過聚焦無人化機群協(xié)同施工、可視化施工控制、數(shù)字化質(zhì)量管理、物聯(lián)網(wǎng)設備管理和施工交通安全組織等內(nèi)容的研究，最終構建起營運高速公路路面無人化施工設備與技術，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工作業(yè)，實現(xiàn)數(shù)字化、智能化施工管理，自動完成攤鋪、碾壓等主要作業(yè)。

該課題研究成果既減輕了傳統(tǒng)瀝青路面機械化施工駕駛對“人”的依賴，保證施工規(guī)范性和質(zhì)量，又降低了人工成本和安全隱患，同時還通過數(shù)字化平臺監(jiān)控，達到了瀝青路面質(zhì)量智能監(jiān)管的目的，進一步提高了工程質(zhì)量監(jiān)管水平。

工程實施

2022 年，各有關單位以問題為導向，不斷尋求解決方案，多次進行試驗研究，經(jīng)過針對設備在質(zhì)量控制方面的持續(xù)技術攻關，完成了無人化攤壓技術迭代升級。

2022 年 8 月 3 日 9 時，隨著最后一臺無人駕駛雙鋼輪壓路機開始瀝青路面碾壓作業(yè)，兩臺無人攤鋪機和 5 臺雙鋼輪無人壓路機實現(xiàn)了無人集群化攤壓作業(yè)，浙高運公司龍麗高速瀝青路面養(yǎng)護成套無人化機械常態(tài)化施工在麗向 k445+050 點位正式拉開序幕，最終累計實施無人化施工 8 天，累計施工長度約 4.8 公里，其中白天施工 6 天，夜間無人化施工 2 天。

在實施過程中，針對養(yǎng)護工程特點研究了貼邊壓實、防過壓漏壓、平整度控制、機群加水、夜間施工等一系列質(zhì)量控制要點。從工后檢測結(jié)果來看，在施工平整度控制技術、設備協(xié)調(diào)程度、施工工效等方面對比之前均有較大提升，驗證了無人化攤壓技術的工程質(zhì)量可滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，在公路養(yǎng)護工程中已具備推廣應用的條件。施工時可在監(jiān)控后臺獲取各設備運轉(zhuǎn)情況及實時狀態(tài)，隨時進行路徑規(guī)劃與調(diào)度。正常作業(yè)時，與普通人工作業(yè)相比，可將壓路機、攤鋪機操作手從超過 160 攝氏度的瀝青混合料周圍“解放”出來。

/ 精細管控有優(yōu)勢 安全高效有突破 /

該課題基于物聯(lián)網(wǎng)和多傳感器實現(xiàn)覆蓋裝備動態(tài)、施工管理、質(zhì)量監(jiān)測、安全防控、問題溯源的多維度多目標無人化施工質(zhì)量控制技術。有關設備配備、調(diào)試、集成多種傳感器，能通過北斗高精度定位技術確定現(xiàn)場施工管理范圍、裝備動態(tài)位置、人員行動軌跡、安全圍欄邊界等關鍵參數(shù)。同時，圍繞北斗高精度定位技術開展公路施工管理的應用創(chuàng)新研究，提升定位接收機的精度、耐候性、適應性等指標，充分發(fā)揮高精度定位的技術優(yōu)勢，將其與施工管理、質(zhì)量評價、安全防控等目標緊密結(jié)合。無人化養(yǎng)護施工嚴格按照設定工藝參數(shù)實施，包括攤鋪速度、初 /復 / 終壓路機碾壓速度、碾壓遍數(shù)、搭接寬度等工藝參數(shù)，確保在無人化罩面施工過程中，機群攤鋪速度能夠自適應，碾壓過程中不會出現(xiàn)漏壓、欠壓問題，施工過程控制更加嚴密、質(zhì)量更均勻。

環(huán)境高精度識別

基于高精度定位技術實現(xiàn)對復雜作業(yè)環(huán)境下多障礙物（護欄、路緣石、中央分隔帶等）的識別，與設備自動控制系統(tǒng)協(xié)同應用實現(xiàn)全斷面的路面養(yǎng)護無人化施工。

傳統(tǒng)設備的傳感儀器無法精確識別護欄、路緣石，安全制動系統(tǒng)容易誤判引發(fā)壓路機停機，導致施工設備難以對路側(cè)邊緣處進行攤鋪碾壓，無法實現(xiàn)路面全斷面的無人化施工。無人壓路機結(jié)合高精度定位技術和自動駕駛技術，將行走精度控制在厘米級，可以根據(jù)道路線形，在保證施工安全的前提下，實現(xiàn)“零”貼邊碾壓，有效解決貼邊碾壓不到位、碰撞路緣石等問題。

多重安全保障

為保證成套智能化設備的自動駕駛作業(yè)時設備和人員的安全，系統(tǒng)采用多級安全保障措施，包括：電子圍欄、主動避障、車身緊停開關和遠程遙控緊停裝置。電子圍欄 根據(jù)道路施工范圍，確定無人施工安全作業(yè)區(qū)域邊界，形成安全施工區(qū)域，形成電子圍欄。結(jié)合高精度定位信息，當機群中任意設備的邊界超出設定范圍后，設備立即停車并報警。

主動避障 無人駕駛壓路機通過毫米波雷達和激光雷達組合方式實現(xiàn)前后方障礙物檢測，在作業(yè)過程中實現(xiàn)主動避障功能，可有效識別前后方障礙物，并對障礙物距離精準把控，自動控制減速和停車，解決傳統(tǒng)人工視覺盲區(qū)隱患，杜絕施工過程安全事故。

車身緊停開關 壓路機前部左右位置設置有紅色緊停開關。

遙控急停 可人工通過遙控裝置，遠程控制無人壓路機停止，遙控最大距離約 100 米。 三色燈 無人壓路機車頂安裝有紅、黃、綠三色燈，用于顯示壓路機狀態(tài)。

連續(xù)高效施工

無人化施工可實現(xiàn) 24 小時連續(xù)作業(yè)。因為施工過程無需操作工手，施工中途管理人員和輔助人員可以快速輪崗吃飯或休息，實現(xiàn)多班組無縫切換，做到“人停機不?！?，提升施工作業(yè)效率，減少停機帶來的質(zhì)量問題。成套無人攤壓機群采用高精度衛(wèi)星定位技術，在夜間無照明條件下可以實現(xiàn)高精度碾壓作業(yè)和貼邊碾壓作業(yè)，有效解決傳統(tǒng)施工中夜間視線不好、人員疲勞等問題，大大提高夜間施工質(zhì)量和可行性。

未來，浙高運公司將聯(lián)合各有關單位繼續(xù)深化路面養(yǎng)護無人化設備應用研究，持續(xù)強化路面智聯(lián)管控系統(tǒng)、自動化路況檢測設備應用，強化養(yǎng)護數(shù)字化管理，有效加強施工過程中事前、事中及事后的管理與控制，力爭打造全方位全過程的路面專項數(shù)字化管控體系，為行業(yè)推廣快速、準確、有效的施工質(zhì)量信息化監(jiān)測手段提供借鑒，促進營運高速公路瀝青路面養(yǎng)護施工的標準化、數(shù)字化、無人化、智慧化。

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