BR102020009320A2

BR102020009320A2 - finalizadora de estradas e método para operar uma finalizadora de estradas

Info

Publication number: BR102020009320A2
Application number: BR102020009320-7A
Authority: BR
Inventors: Martin Buschmann; Tobias Noll
Original assignee: Joseph Vögele AG
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-11-17
Also published as: US20200362522A1; CN111945524A; PL3739122T3; US11560675B2; EP3739122B1; JP7126530B2; JP2020190186A; CN111945524B; CN212983528U; EP3739122A1

Abstract

A invenção se refere a uma finalizadora de estradas (1) para produção de uma camada de pavimentação (2) em um subleito (3) na qual a finalizadora de estradas (1) se move ao longo de uma direção de pavimentação (R) durante uma operação de pavimentação. De acordo com a invenção, a finalizadora de estradas (1) é adaptada para usar as medições de distâncias (A1, A2, A3, A4) em um subleito, que pode ser provida em um sistema de nivelamento (14) da finalizadora de estradas (1), também como os valores medidos para determinação da espessura de uma camada (31). A invenção também se refere a um respectivo método para determinação da espessura da camada.

Description

FINALIZADORA DE ESTRADAS E MÉTODO PARA OPERAR UMA FINALIZADORA DE ESTRADAS

Campo da Invenção

[0001] A invenção se refere a uma finalizadora de estradas para determinar a espessura da camada de pavimentação de acordo com a reivindicação 1 e a um método para determinar a espessura da camada por meio da finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação independente 15.

Antecedentes da Invenção

[0002] Na prática, finalizadoras de estradas são usadas para a construção de vias e superfícies de tráfego. Finalizadoras de estradas são capazes de receber material, por exemplo, de um caminhão, e pavimentá-lo de acordo com os requisitos de construção da estrada.

[0003] Tipicamente, os denominados sistemas de nivelamento são usados nas finalizadoras de estradas para controlar a uniformidade da camada pavimentada. Esses sistemas normalmente controlam a altura da mesa de pavimentação instalado em uma finalizadora de estradas com base em uma referência digitalizada. A referência usada, por exemplo, é o subleito na qual a finalizadora de estradas se move, uma pedra de calçada, uma calçada ou um cabo de referência esticado ao longo da seção de pavimentação. são usados sensores de nível para digitalizar a referência. Estão ganhando importância os denominados sistemas multiplex, que usam uma pluralidade de sensores para digitalizar o nível relativo do subleito e a camada sendo pavimentada. Em princípio, um valor de referência para controlar a altura da mesa de pavimentação é então calculado pela média. isso pode ser feito com dois sistemas separados, para os lados direito e esquerdo da mesa de pavimentação.

[0004] Um dos principais objetivos da pavimentação é a espessura da camada produzida. A manutenção de uma espessura da camada predeterminada não é o único critério de qualidade, como também tem uma influência significativa na eficiência econômica do projeto da construção. Se o empreiteiro não mantiver a espessura da camada exigida, isso pode provocar deduções financeiras no retrospecto. Por outro lado, se a espessura da camada for ultrapassada, isso leva a um maior consumo de asfalto, e assim a custos significativamente maiores. Portanto, o controle da espessura da camada é essencial na pavimentação. Assim o operador da finalizadora de estradas deve verificar, em intervalos regulares, se a finalizadora de estradas está pavimentando de acordo com a espessura da camada exigida.

[0005] Mesmo hoje, a espessura da camada ainda é verificada por calibres perfurantes manuais ou por meio de uma regra de dobragem. A desvantagem dessa abordagem é que a espessura da camada é somente determinada em certos pontos. Além disso, a precisão das medições manuais é determinada pela perícia do operador. Os valores assim determinados são em geral relativamente imprecisos e podem, é claro, não ser processados digitalmente com finalidades de automação e documentação.

[0006] Como um outro método de medição para a determinação da espessura da camada pavimentada, é conhecida a medição por meio de indução de campo magnético. Aqui, são aplicadas folhas refletoras de metal ao subleito antes da real pavimentação da estrada e podem ser medidas por um dispositivo de medição para determinar a espessura da camada após esta ter sido pavimentada. Isso permite que a espessura da camada aplicada à folha refletora seja medida pelo dispositivo de medição após a pavimentação. Entretanto, esse método para determinar a espessura da camada não está disponível em tempo real. Além disso, as folhas refletoras pré-aplicadas podem enfraquecer o composto da camada. São conhecidas tentativas para a automação do processo, mas não puderam se estabelecer na prática, devido à estrutura complicada. Isso também pode ser devido ao fato que a medição da espessura da camada somente pode ser feita em determinados pontos, como no caso da prática previamente descrita usando a medição manual.

[0007] Também existem soluções para a determinação da espessura da camada em uso, que são os chamados "sistemas de espera”, isto é, módulos de fixação especialmente projetados para montagem na finalizadora de estradas, que, sem serem integrados ao sistema da máquina da finalizadora de estradas, devem ser montados separadamente na finalizadora de estradas de maneira especial para a determinação da espessura da camada e determinar espessura da camada de forma independente. A desvantagem desses "sistemas de espera” é que seu uso torna a estrutura da finalizadora de estradas mais complicada, devido a componentes de hardware do sensor em particular serem adicionados à finalizadora de estradas. Além disso, o transporte em separado e as fixações desses módulos adicionais e seus modos independentes de operação exigem transporte, armazenamento e equipamentos para a fixação adicionais, assim como pessoal operacional treinado, o que torna o uso da finalizadora de estradas no local de construção mais complicado, e aumenta os custos de fabricação. Outro problema com esses "sistemas de espera” é que pode haver diferenças entre a espessura real da camada e a espessura detectada da camada, se o subleito a ser construído na parte superior não for regular ou se mudar o ângulo de ataque da mesa de pavimentação.

Descrição Detalhada da Invenção

[0008] Contra o histórico do estado da técnica como acima descrito, a invenção se baseia no objetivo de equipar uma finalizadora de estradas com um sistema de detecção de espessura da camada que possa ser usado sem quaisquer problemas em termos de projeto e tecnologia, em particular sem grandes custos de transporte e de construção, e que também possam ser implementados na finalizadora de estradas sem grandes custos de produção. Além disso, é o objetivo da invenção prover um método pelo qual a espessura da camada de uma camada de pavimentação produzida possa ser medida na finalizadora de estradas.

[0009] O objetivo da invenção é solucionado pela finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação 1 e por um método de operação da finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação de método independentemente 15.

[0010] Outros desenvolvimentos vantajosos da invenção são indicados nas sub-reivindicações.

[0011] A invenção se refere a uma finalizadora de estradas para produção de uma camada de pavimentação no subleito, na qual a finalizadora de estradas se move ao longo de uma direção de pavimentação durante uma operação de pavimentação. A finalizadora de estradas de acordo com a invenção compreende uma mesa de pavimentação com altura ajustável para a produção da camada de pavimentação e um sistema de nivelamento configurados para o controle da altura da mesa de pavimentação, em particular para compensar a falta de uniformidade do subleito. O sistema de nivelamento compreende um primeiro dispositivo de medição que compreende pelo menos uma primeira unidade sensora configurada para medir sem contato pelo menos uma primeira distância para uma superfície do subleito durante a operação de pavimentação. O primeiro dispositivo de medição ainda compreende pelo menos uma segunda unidade sensora configurada para medir sem contato pelo menos uma segunda distância e para uma superfície de camada de pavimentação produzida no subleito durante a operação de pavimentação.

[0012] A finalizadora de estradas de acordo com a invenção é ainda projetada para determinar um nível de referência com base na primeira e na segunda distâncias medidas, baseado em que pode ser provido um valor real de nivelamento ao sistema de nivelamento para controlar a altura da mesa de pavimentação. Em particular, o valor real de nivelamento é uma variável de controle que é formada com base em uma diferença amostrada em comparação com um nível de referência visado, em particular cuja média é determinada, e que pode ser usado para o ajuste automático da altura da mesa de pavimentação, pelo que irregularidades amostradas de longa e curta distâncias no subleito podem ser compensadas durante a pavimentação.

[0013] De acordo com a invenção, a finalizadora de estradas é configurada para ainda determinar a espessura da camada de uma camada de pavimentação produzida no subleito com base na primeira distância medida pela primeira unidade sensora e a segunda distância medida pela segunda unidade sensora. Isso significa que a função de medição da espessura da camada na finalizadora de estradas de acordo com a invenção está integrada ao sistema de nivelamento que opera na finalizadora de estradas. Além disso, para sua real função de nivelamento, o sistema de nivelamento também assim provê uma função para a determinação da espessura da camada, como uma parte integral do sistema, por assim dizer.

[0014] Nesse caso, os sensores da finalizadora de estradas de acordo com a invenção são pelo menos parcialmente usados para determinar a espessura da camada de uma camada de pavimentação produzida pela finalizadora de estradas. Em outras palavras, a finalizadora de estradas de acordo com a invenção usa as mesmas unidades sensoras para formar o nível de referência para o sistema de nivelamento e para medir a espessura da camada. Isso significa que a unidade sensora do sistema de nivelamento na finalizadora de estradas é também usada para medir a espessura da camada. Essas unidades sensoras usadas em conjunto são idênticas, tanto em termos de seus modos funcionais de operação como de suas localizações na finalizadora de estradas.

[0015] Como as medições de distâncias ao respectivo subleito detectadas pelas duas unidades sensoras durante a operação de pavimentação são igualmente usadas tanto para a função de nivelamento como para a função de detecção da espessura da camada, o ajuste metrológico na finalizadora de estradas é simplificado por um lado, e os custos de produção da finalizadora de estradas são reduzidos por outro lado. Além disso, pode ser reduzido o volume de dados associados às medições de distâncias, que é usado como uma base de dados comum para o nivelamento e para a função de medição da espessura da camada, minimizando assim o trabalho geral de computação exigido para as respectivas funções.

[0016] Além disso, o pessoal operacional treinado para usar dos sensores do sistema de nivelamento no local de trabalho pode operar a função de medição da espessura da camada essencialmente sem qualquer trabalho de treinamento. Isso se deve particularmente ao fato de que as respectivas unidades sensoras do sistema de nivelamento e para a determinação da espessura da camada são idênticas com relação aos seus modos de operação e em vista de design, instalação e localização da instalação.

[0017] Portanto, a finalizadora de estradas de acordo com a invenção forma um sistema integral de nivelamento e de medição da espessura da camada. Em contraste ao estado da técnica, o sistema de nivelamento e a função de medição da espessura da camada não mais usam unidades sensoras separadas na finalizadora de estradas, que são projetadas para a respectiva finalidade, mas usam as mesmas unidades sensoras para a respectiva função de nivelamento e medição da espessura da camada.

[0018] Preferencialmente, a espessura da camada pode ser determinada continuadamente durante a operação de pavimentação. Alternativamente, a medição da espessura da camada poderia ser feita em intervalos.

[0019] A finalizadora de estradas é projetada, de preferência, para determinar a espessura da camada unicamente por meio dos componentes de hardware nela usados para o sistema de nivelamento. Isso logicamente evita a necessidade de outros dispositivos na finalizadora de estradas para a determinação da espessura da camada. O dispositivo de medição usado tanto para as funções de medição da espessura da camada como para o nivelamento tem um projeto integral de componentes reduzidos e forma um módulo multifuncional na finalizadora de estradas, que é, de preferência, fixado à finalizadora de estradas de forma destacável.

[0020] Uma variante provê que as distâncias medidas pelas unidades sensoras do dispositivo de medição podem ser usadas tanto como base para o nivelamento automático da mesa de pavimentação como para a função de medição da espessura da camada. Isso significa que as medições de distâncias detectadas são usadas da mesma forma, de preferência em etapas paralelas como base para o cálculo do nivelamento automático e da determinação da espessura da camada. Devido à base comum dos valores medidos, tanto a medição do nivelamento automático quanto a da espessura da camada podem ser feitas com pouco trabalho de projeto e medição.

[0021] É vantajoso se o nivelamento automático da finalizadora de estradas seja feito separadamente ou em conjunto com a função de medição da espessura da camada. Isso permite uma operação ampliada da finalizadora de estradas. Assim, a medição da espessura da camada pode ser feita separadamente, enquanto o nivelamento da mesa de pavimentação é controlado manualmente por um operador, por exemplo, em uma estação externa de controle da finalizadora de estradas, com base no nível de referência digitalizado que pode ser exibido na estação externa de controle.

[0022] Preferencialmente, a finalizadora de estradas provê um dispositivo comum de controle para o sistema de nivelamento e a determinação da espessura da camada, que é instalado integralmente na finalizadora de estradas. Nesse caso, o dispositivo de controle forma uma unidade central de cálculo para o sistema de nivelamento e a função de medição da espessura da camada provido integralmente no sistema de nivelamento. Isso permite mais uma redução da parte eletrônica instalada na finalizadora de estradas. Como opção, o dispositivo de controle também pode ser equipado com os respectivos componentes de cálculo que permitam a realização da função de nivelamento e/ou da função de medição da espessura da camada independentemente de ambos os lados da mesa de pavimentação.

[0023] De acordo com uma variante vantajosa da invenção, o dispositivo de controle é configurado para ajustar a posição dos cilindros de nivelamento fixados à mesa de pavimentação em pontos frontais de acionamento para a variação da espessura da camada, com base no valor real de nivelamento. Dependendo da uniformidade do subleito existente, os cilindros de nivelamento podem ser usados para compensar a não uniformidade, de maneira que a mesa de pavimentação no modo de flutuação não reproduza a não uniformidade no subleito, mas produza uma camada de pavimentação plana.

[0024] O primeiro dispositivo de medição tem preferivelmente uma estrutura de suporte para a primeira e a segunda unidades sensoras prolongando-se na direção de pavimentação, na qual a primeira unidade sensora está posicionada em frente à mesa de pavimentação e a segunda unidade sensora atrás da mesa de pavimentação na direção de pavimentação. A estrutura de suporte pode consistir em um conjunto de uma pluralidade de vigas que se prolongam na direção de pavimentação em que as respectivas unidades sensoras estão montadas. A estrutura de suporte pode ser reta ou em degraus quando vista em um plano vertical de projeção.

[0025] Preferencialmente, o primeiro dispositivo de medição ainda compreende uma terceira e uma quarta unidades sensoras para a medição das respectivas distâncias à superfície do subleito, a terceira e a quarta unidades sensoras sendo posicionadas na frente da mesa de pavimentação na estrutura de suporte na direção de pavimentação.

[0026] É adequado se a primeira, a segunda, a terceira e a quarta unidades sensoras sejam posicionadas na estrutura de suporte do primeiro dispositivo de medição na direção de pavimentação em um múltiplo de predeterminadas distâncias entre cada uma. Em uso, as unidades sensoras posicionadas na frente da mesa de pavimentação podem ser igualmente espaçadas. A unidade sensora posicionada atrás da mesa de pavimentação pode ser espaçada no dobro da distância entre as unidades sensoras posicionadas na frente dela e a unidade sensora posicionada imediatamente à frente dela, na frente da mesa de pavimentação. Para o ajuste das distâncias entre as unidades sensoras, podem ser feitas marcações na estrutura de suporte como um auxiliar de montagem.

[0027] Uma variante preferida provê que a finalizadora de estradas compreende pelo menos um meio de medição de distâncias para a determinação da espessura da camada, o dito meio de medição de distâncias tendo uma unidade de medição de distância mecânica e baseada em satélite ou compreendendo pelo menos uma unidade de medição de distância óptica. Por exemplo, os meios de medição de distâncias combinados mencionados acima consistem em uma unidade de medição baseada em GPS e hodômetro do acionador da finalizadora de estradas, de maneira que as altas precisões de medição podem ser alcançadas por meio da combinação funcional desses sistemas de medição por sensor. É imaginável que a unidade de medição de distância baseada em satélite tenha um sistema GPS, em particular uma unidade GNSS, DGPS, DGNSS e/ou RTK.

[0028] O meio de medição de distâncias pode ser usado para medir a distância ao subleito e para a superfície da camada de pavimentação pavimentada no mesmo local, isto é, em uma posição geográfica predeterminada, para determinar a espessura da camada precisamente a partir dessas medições de distâncias, por exemplo, por subtração. Nesse caso, um conjunto de medições de distâncias podem ser deslocadas entre si para determinar a espessura da camada, considerando que as medições deslocadas de distâncias em um ponto predeterminado na camada de pavimentação são registradas com um atraso de tempo em relação à distância das unidades sensoras entre si. As medições deslocadas de distâncias consistem assim da medição da distância ao subleito por meio de pelo menos uma das unidades sensoras posicionadas na frente da mesa de pavimentação e da medição de distâncias à superfície da camada de pavimentação produzidas por meio da unidade sensora posicionada atrás da mesa de pavimentação, exatamente na mesma localização geográfica com um atraso de tempo, se este último atingir o ponto em que a espessura da camada deve ser medida durante a operação de pavimentação.

[0029] Em outras palavras, as distâncias medidas atrás da mesa de pavimentação em relação à superfície da camada de pavimentação produzida podem ser deslocadas em relação à espessura da camada pelas medições de distâncias tomadas no mesmo local por pelo menos uma das unidades sensoras posicionadas em frente da mesa de pavimentação antes (isto é, antes que a finalizadora de estradas tenha completado a distância entre as unidades sensoras adjacentes). A ligação das respectivas medições de distâncias tomadas no mesmo local durante a operação de pavimentação antes e atrás da mesa de pavimentação é feita por meio dos meios de medição de distâncias.

[0030] Além dos meios de medição de distância, pode ser usado um sensor de velocidade na finalizadora de estradas, especialmente em seu acionamento, para determinar o atraso de tempo em que as medições de distâncias sejam realizadas no mesmo ponto geográfico.

[0031] Com base na espessura da camada detectada e na distância a ser pavimentada, que pode ser medida pelo meio de medição de distância, podem ser determinados outros parâmetros relativos à pavimentação, especialmente em combinação com outros ajustes operacionais na finalizadora de estradas, como uma largura de pavimentação estabelecida. É concebível que a medição da distância pode ser usada em conjunto com a determinação de espessura da camada e a medição da largura da mesa de pavimentação, para determinar o volume de material pavimentado. Além disso, a massa real ou acumulada do material pavimentado, pode ser determinada com base na densidade predeterminada de asfalto. Além disso, podem ser feitas verificações de viabilidade com relação a outras especificações a serem observadas, especialmente com base na espessura da camada detectada e nos dados de medição da distância detectados.

[0032] Uma variante da invenção provê que as unidades sensoras têm individualmente um multissensor ultrassônico que compreende uma pluralidade de células sensoras montadas próximas umas às outras, em particular em uma linha, cada uma sendo projetada para realizar as medições de distâncias ao subleito ou à camada de pavimentação. As unidades sensoras ficam assim disponíveis como sensores de amplo alcance. Isso significa que faixas desejadas de medição, por exemplo, dentro da largura de medição de aproximadamente 30 cm, podem ser detectadas por meio das respectivas unidades sensoras, de maneira que as respectivas medições de distâncias das unidades sensoras sejam mais confiáveis para o sistema de nivelamento e para a função de medição da espessura da camada.

[0033] Preferencialmente, a finalizadora de estradas está equipada com uma função de filtro para o nivelamento automático e/ou para a determinação da espessura da camada de maneira que a mesa de pavimentação possa ser ajustada na altura de maneira ideal e/ou de maneira que erros óbvios de medição possam ser compensados ao ser determinada a espessura da camada. Para tanto, pode ser provido que a finalizadora de estradas seja projetada para levar em conta as medições de distâncias detectadas pelas unidades sensoras por meio das respectivas células sensoras nelas formadas, que são tolerantes em relação ao valor nominal de medição de distâncias que pode ser ajustado de forma variável para as respectivas unidades sensoras, ao nivelar a mesa de pavimentação e/ou determinar a espessura da camada. Outras medições de distâncias divergentes da faixa de tolerância predeterminada podem ser desconsideradas ao fazer o nivelamento da mesa de pavimentação e/ou ao determinar a espessura da camada. Assim, é possível ignorar esses valores medidos que representam as maiores divergências da faixa de tolerância, isto é, não os incluir ao fazer o nivelamento da mesa de pavimentação e/ou determinar a espessura da camada. Isso permite filtrar pequenas irregularidades do subleito detectada pelas respectivas unidades sensoras, mas também, por exemplo, ferramentas que ficam à volta do subleito e detectadas pelas unidades sensoras, ao digitalizar o nível de referência.

[0034] Uma concretização da invenção provê que a espessura da camada ou a espessura da camada atualmente determinada cuja média é determinada por um período de tempo pode ser provida no sistema de nivelamento para controlar a altura da mesa de pavimentação como outro valor real para nivelamento. Isso significa que a espessura da camada atual ou cuja média é determinada pode ser levada em conta ao controlar e/ou regular a uniformidade da camada de pavimentação, que permite, em particular, não somente a pavimentação de nível, como também a pavimentação na faixa de espessura ideal da camada a ser feita automaticamente.

[0035] Preferencialmente, o sistema de nivelamento compreende um segundo dispositivo de medição, o primeiro dispositivo de medição estando localizado em um lado da finalizadora de estradas na direção de pavimentação e o segundo dispositivo de medição estando localizado em um lado oposto da finalizadora de estradas na direção de pavimentação. Os dois dispositivos de medição podem ser de projeto e função idênticos. Isso permite o nivelamento e a função de determinação de espessura da camada provida em ambos os lados da finalizadora de estradas na direção de pavimentação.

[0036] Em particular, o nivelamento da mesa de pavimentação pode ser feito separadamente, usando os cilindros de nivelamento da finalizadora de estradas, isto é, nos lados esquerdo e direito da finalizadora de estradas. O primeiro dispositivo de medição no lado esquerdo da finalizadora de estradas pode ser usado para controlar o cilindro de nivelamento montado no lado esquerdo da finalizadora de estradas, e o segundo dispositivo de medição no lado direito da finalizadora de estradas pode ser usado para controlar o cilindro de nivelamento montado no lado direito da finalizadora de estradas.

[0037] Preferencialmente, o sistema de nivelamento está funcionalmente conectado a uma unidade de memória, na qual as leituras da espessura da camada registradas durante a operação de pavimentação podem ser guardadas com finalidades de documentação. Uma variante provê que a espessura da camada registrada seja exibida visualmente em uma estação externa de controle da finalizadora de estradas por meio de uma unidade de display a ela anexada. A espessura da camada pode então ser monitorada pelo operador durante a operação da finalizadora de estradas, isto é, durante a operação de pavimentação, que pode ajustar a altura da mesa de pavimentação no caso de haver uma diferença entre a espessura medida da camada e a espessura predeterminada da camada. Quando o nivelamento automático é ativado, os cilindros de nivelamento controlam automaticamente a altura da mesa de pavimentação

[0038] Preferencialmente, a finalizadora de estradas inclui uma unidade de transmissão por meio da qual os valores detectados da espessura da camada podem ser transmitidos para um dispositivo externo, por exemplo, para uma estação de suprimento do material de pavimentação.

[0039] A invenção também se refere a um método de operação da finalizadora de estradas. No método de acordo com a invenção, as mesmas unidades sensoras instaladas na finalizadora de estradas são usadas localmente tanto para uma função do sistema de nivelamento que pode ser endereçada na finalizadora de estradas para o nivelamento de subleito irregular como para a função de medição da espessura da camada que também pode ser endereçada na finalizadora de estradas para a determinação da espessura da camada da camada de pavimentação produzida por meio da finalizadora de estradas. O sistema de nivelamento usado na finalizadora de estradas usa, assim, as mesmas unidades sensoras que a função de medição da espessura da camada. Isso permite que a parte eletrônica instalada na finalizadora de estradas seja reduzida. Não são necessários outros transportes ou medidas de ajuste na finalizadora de estradas para a medição da espessura da camada.

[0040] O método de acordo com a invenção usa unidades sensoras comuns para o sistema de nivelamento provido na pavimentadora de estradas, assim como para a espessura da camada determinada pela pavimentadora de estradas, considerando que a pavimentadora de estradas pode ser colocada mais rapidamente em operação no local da construção devido ao número reduzido de componentes a ser montado nela.

[0041] As concretizações da invenção são explicadas em maiores detalhes nas seguintes Figuras.

[0042] A Figura 1 mostra a finalizadora de estradas para produção de uma camada de pavimentação em um subleito.

[0043] A Figura 2 mostra a finalizadora de estradas com um dispositivo de medição alongado e disposto lateralmente para estabelecer um nível virtual de referência para um nivelamento automático.

[0044] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um dispositivo de medição de acordo com Figura 2 com quatro unidades sensoras.

[0045] A Figura 4 mostra uma vista esquemática de um princípio de medição das unidades sensoras mostradas na Figura 3 direcionadas na direção de pavimentação na frente da mesa de pavimentação na direção do subleito, e

[0046] A Figura 5 mostra uma vista esquemática do sistema de nivelamento usado na finalizadora de estradas com função integrada de medição da espessura da camada.

[0047] As características técnicas são marcadas pelos mesmos numerais de referência em todas as Figuras.

[0048] A Figura 1 mostra uma finalizadora de estradas (1) produzindo uma camada de pavimentação (2) em um subleito (3) na qual a finalizadora de estradas (1) está se movendo ao longo da direção de pavimentação (R) durante uma operação de pavimentação. A finalizadora de estradas (1) está equipada com uma mesa de pavimentação com altura ajustável (4) para a (pré) compactação da camada de pavimentação (2). A mesa de pavimentação (4) é fixada a uma barra da mesa (5), que está ligada a um cilindro de nivelamento (7) da finalizadora de estradas (1) em um ponto frontal de tração (6). A barra da mesa (5) serve como uma alavanca para converter a variação de posição do cilindro de nivelamento em uma variação de um ângulo de ataque da mesa de pavimentação (4), em particular para compensar a irregularidade (8) no subleito (3).

[0049] A Figura 2 mostra a finalizadora de estradas (1) durante a operação de pavimentação. Na Figura 2, a mesa de pavimentação (4) é configurada como uma mesa telescópica. Um primeiro dispositivo de medição (9) localiza-se na barra da mesa (5). O dispositivo de medição (9) compreende uma primeira unidade sensora (10), que é configurada para medir sem contato uma primeira distância (A1) até uma superfície (O1) do subleito (3), por exemplo, por meio de ultrassom, durante a operação de pavimentação. O dispositivo de medição (9) também tem uma segunda unidade sensora (11) que é configurada para medir sem contato uma segunda distância (A2) até uma superfície (O2) da camada de pavimentação (2) produzida no subleito (3), por exemplo, por meio de ultrassom, durante a operação de pavimentação.

[0050] Usando a primeira unidade sensora (10) e a segunda unidade sensora (11), a altura relativa do subleito (3) e da camada de pavimentação pavimentada (2) é digitalizada na Figura 2 para determinar um nível de referência (12) (ver a Figura 4) a partir desses resultados de medição. Com base nisso, é gerado um valor real de nivelamento (13a, 13b) como uma variável de controle que pode ser usada no sistema de nivelamento (14) para controlar o nível da mesa de pavimentação (4) (ver a Figura 5).

[0051] De acordo com a Figura 2, o dispositivo de medição (9) compreende uma estrutura de suporte (15) que se prolonga por vários metros na direção de pavimentação (R) para o lado da finalizadora de estradas (1). A primeira unidade sensora (10) localiza-se na estrutura de suporte (15) na frente da mesa de pavimentação (4) na direção de pavimentação (R). A segunda unidade sensora (11) é fixada à estrutura de suporte (15) atrás da mesa de pavimentação (4) na direção de pavimentação (R). A Figura 2 também mostra que uma outra terceira unidade sensora (16) está montada na estrutura de suporte (15) em uma curta distância na frente da mesa de pavimentação (4) na direção de pavimentação (R).

[0052] A Figura 2 também mostra uma estação externa de controle (17) montada na mesa de pavimentação (4) por meio de um deslocamento lateral (18). Na estação externa de controle (17), medições de distâncias das respectivas unidades sensoras (10), (11), (16) (incluindo a quarta unidade sensora (25) mostrada na Figura 3) podem ser monitoradas e controladas por uma unidade/display de entrada (19) provida na estação externa de controle. No caso do nível de referência (12) com base nas medições de altura não corresponder a um nível desejado de referência, isso pode ser mostrado na unidade/display de entrada (19). O operador pode então usar a unidade/display de entrada (19) para mudar manualmente a altura da mesa de pavimentação (4) para o lado esquerdo e/ou direito da finalizadora de estradas, por exemplo, para compensar as irregularidades detectadas (8) no subleito. Um sistema automático de nivelamento pode ser usado como um suplemento ou alternativa para controlar a altura da mesa de pavimentação (4).

[0053] A Figura 2 também mostra que a finalizadora de estradas (1) tem uma unidade de medição de distâncias por satélite (20) (por exemplo, uma unidade GNSS, DGPS, DGNSS e/ou RTK) na estrutura do teto (24). A unidade de medição de distâncias por satélite (20) pode fazer parte de um sistema de navegação por satélite da finalizadora de estradas (1), sendo adaptada para fazer uma medição GPS para determinar a posição da finalizadora de estradas (1). Além disso, a finalizadora de estradas (1) mostrada na Figura 2 tem uma unidade mecânica de medição de distâncias (22) montada na unidade (21) da finalizadora de estradas (1). A unidade mecânica de medição de distâncias (22) está configurada, por exemplo, como um dispositivo de hodômetro para determinar a distância percorrida pela finalizadora de estradas (1) durante a operação de pavimentação. Na finalizadora de estradas (1) da Figura 2, a unidade de medição de distâncias por satélite (20) e a unidade mecânica de medição de distâncias (22) são funcionalmente ligadas entre si para prover, como um meio integral de medição de distâncias, uma medição altamente precisa da distância percorrida pela finalizadora de estradas (1) durante a operação de pavimentação, em particular para a finalidade de determinação da espessura das camadas de pavimentação.

[0054] Alternativamente, o meio de medição de distâncias formado pela combinação das unidades de medição de distâncias mecânica e por satélite (20, 22) também pode consistir em uma unidade óptica de medição de distâncias (23), montada em particular em um chassi da finalizadora de estradas (1).

[0055] A Figura 3 mostra uma vista esquemática do dispositivo de medição (9) com um total de quatro unidades sensoras (10, 11, 16, 25) nele montadas. Na direção de pavimentação (R), a segunda unidade sensora (11) é montada atrás da mesa de pavimentação (4) na estrutura de suporte (15) do dispositivo de medição (9) para medir a segunda distância (A2) até a superfície (O2) da camada de pavimentação pavimentada (2). Na direção de pavimentação (R), são posicionadas três unidades sensoras (10, 16, 25) na frente da mesa de pavimentação (4) para medir a altura até o subleito (3). A primeira unidade sensora (10) está posicionada bem na frente da estrutura de suporte (15) do dispositivo de medição (9). A terceira unidade sensora (16) e outra, a quarta unidade sensora (25) são posicionadas atrás dela na direção de pavimentação (R) da mesa de pavimentação para medir a distância (A3, A4) até a superfície (O1) do subleito (3). Mais à frente, a primeira unidade sensora (10) está distanciada por uma distância (l) da quarta unidade sensora (25) posicionada atrás dela na direção de pavimentação (R). Também existe uma distância (l) entre a quarta unidade sensora (25) e a terceira unidade sensora (16) posicionada mais atrás dela na estrutura de suporte (15) na direção de pavimentação (R).

[0056] Além disso, a Figura 3 mostra que a segunda unidade sensora (11), que está posicionada na extremidade da estrutura de suporte (15), está posicionada no dobro da distância (l) a partir da terceira unidade sensora (16), que está posicionada na frente na direção de pavimentação (R). A distância entre as respectivas unidades sensoras (10, 11, 16, 25) na estrutura de suporte (15) do dispositivo de medição (9) pode ser variavelmente ajustada, o que é mostrado esquematicamente por meio de uma flecha (26) na área da terceira unidade sensora (16).

[0057] A Figura 4 mostra uma vista esquemática do princípio de medição das unidades sensoras (10, 16, 25) usadas no dispositivo de medição (9). A Figura 4 mostra um exemplo das unidades sensoras (10, 16 e 25) posicionadas na estrutura de suporte (15) do dispositivo de medição (9) na direção de pavimentação (R) na frente da mesa de pavimentação (4).

[0058] A primeira, a terceira e a quarta unidades sensoras (10, 16, 25) (assim como a segunda unidade sensora (11) da Figura 3 não mostrada na Figura 4) são individualmente projetadas como um multissensor ultrassônico (27a, 27b, 27c) de acordo com a Figura 4. Os respectivos multissensores ultrassônicos (27a, 27b, 27c) têm uma pluralidade de células sensoras (28) montadas próximas entre si. Na Figura 4, os respectivos multissensores ultrassônicos (27a, 27b, 27c) têm individualmente cinco células sensoras (28) montadas em fila. As respectivas distâncias ao subleito (3), medidas por meio das células sensoras (28), podem ser usadas para determinar o nível virtual de referência (12) mostrado na Figura 4.

[0059] A Figura 4 mostra esquematicamente que somente três medidas de altura detectadas nos respectivos multissensores ultrassônicos (27a, 27b, 27c) são usadas para formar o nível de referência (12). Os valores medidos detectados nas respectivas unidades sensoras (10, 16, 25), que representam os maiores desvios da referência guardados ou calculados, são ignorados e não estão incluídos no cálculo do nível de referência. O nível de referência (12) pode ser estabelecido, por exemplo, mediando os valores medidos detectados e levados em conta pelas respectivas unidades sensoras (10, 16, 25).

[0060] Com base no nível de referência detectado (12), o sistema de nivelamento (14) mostrado na Figura 5 pode fazer uma operação de nivelamento automático (29) nos respectivos cilindros de nivelamento (7a, 7b) fixados à esquerda e à direita da finalizadora de estradas (1) para controlar automaticamente o nível da mesa de pavimentação (4), especialmente para compensar a irregularidade (8) no subleito (3).

[0061] O sistema de nivelamento (14) mostrado na Figura 5 é instalado integralmente na finalizadora de estradas (1). O sistema de nivelamento (14) compreende uma unidade de controle central (30) que é continuamente abastecida de medições de distâncias pelas respectivas unidades sensoras (10, 11, 16, 25). O dispositivo de controle (30) é configurado para determinar o nível de referência (12) e, com base nisso, para gerar valores reais de nivelamento (13a, 13b) para os respectivos cilindros de nivelamento (7a, 7b) de maneira a controlá-los para variar a posição dos cilindros de nivelamento (7a, 7b). Além disso, o dispositivo de controle central (30) é configurado para determinar a espessura da camada (31) (ver também as Figuras 1 e 3) com base nas respectivas distâncias detectadas (A1, A2, A3, A4) das unidades sensoras (10, 11, 16, 26).

[0062] A Figura 5 mostra que as medições de distâncias (A1, A2, A3, A4) detectadas pelas unidades sensoras (10, 11, 16, 15) para o sistema de nivelamento (14) para a produção do nível de referência (12) são também usadas para determinar a espessura da camada (31) da camada de pavimentação produzida (2).

[0063] O sistema de nivelamento (14) na Figura 5 também tem um dispositivo de transmissão (32) por meio do qual os valores da espessura da camada calculados podem ser transmitidos para um dispositivo externo (não mostrado).

[0064] Além disso, a Figura 5 mostra que o sistema de nivelamento (14) pode ser controlado por meio de um controle funcionalmente conectado (33). O controle (33), por exemplo, pode ser uma parte integral da estação externa de controle (17), especialmente da unidade de inserção (19) lá posicionada. Finalmente, a Figura 5 mostra que o sistema de nivelamento (14) tem uma unidade de memória (34) que, de acordo com a Figura 5, pode ser projetada, por exemplo, como parte integral da unidade de controle (30), em particular para armazenar a medição da espessura detectada das camadas com finalidades de documentação.

Claims

Finalizadora de estradas (1) para produção de uma camada de pavimentação (2) em um subleito (3) na qual a finalizadora de estradas (1) se move ao longo de uma direção de pavimentação (R) durante uma operação de pavimentação, a finalizadora de estradas (1) compreendendo uma mesa de pavimentação com altura ajustável (4) para produção da camada de pavimentação (2) e um sistema de nivelamento (14) configurado para controlar uma altura da mesa de pavimentação (4), para compensar uma irregularidade (8) do subleito (3), em que o sistema de nivelamento (14) compreende um primeiro dispositivo de medição (9) compreendendo pelo menos uma primeira unidade sensora (10) configurada para medir sem contato pelo menos uma primeira distância (A1) até uma superfície (O1) do subleito (3) durante a operação de pavimentação e pelo menos uma segunda unidade sensora (11) configurada para medir sem contato pelo menos uma segunda distância (A2) até uma superfície (O2) da camada de pavimentação (2) produzida no subleito (3) durante a operação de pavimentação, em que a finalizadora de estradas (1) é adaptada para determinar um nível de referência (12) baseado na primeira e na segunda distância medida (A1, A2), na base em que um valor real de nivelamento (13) pode ser provido para o sistema de nivelamento (14) para controlar a altura da mesa de pavimentação (4), caracterizada por a finalizadora de estradas (1) ser configurada para ainda determinar a espessura da camada (31) da camada de pavimentação (2) produzida no subleito (B) com base na primeira distância (A1) medida por meio da primeira unidade sensora (10) e na segunda distância (A2) medida por meio da segunda unidade sensora (11) .
Finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela finalizadora de estradas (1) ser adaptada para determinar a espessura da camada (31) unicamente por meio de componentes de hardware usados na finalizadora de estradas para o sistema de nivelamento (14).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelas distâncias (A1, A2) medidas por meio das unidades sensoras (10, 11) do dispositivo de medição (9) poderem ser usadas tanto como base para um nivelamento automático (29) da mesa de pavimentação (4) quanto como para a função de medição da espessura da camada.
Finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo nivelamento automático (29) poder ser feito na finalizadora de estradas (1) de forma separada ou com a função de medição da espessura da camada.
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela finalizadora de estradas (1) prover o sistema de nivelamento (14) e a determinação da espessura da camada (31) com um dispositivo comum de controle (30) montado integralmente na finalizadora de estradas (1).
Finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo dispositivo de controle (30) ser configurado para ajustar, com base no valor real de nivelamento (13), uma posição dos cilindros de nivelamento (7) fixados à mesa de pavimentação (4) em pontos frontais de tração (6) para variar a espessura da camada (31).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo dispositivo de medição (9) compreender uma estrutura de suporte (15) para a primeira e a segunda unidades sensoras (10, 11) que se prolongam na direção de pavimentação (R), na qual a estrutura suporte (15) da primeira unidade sensora (10) está posicionada na frente da mesa de pavimentação (4) e a segunda unidade sensora (11) está posicionada atrás da mesa de pavimentação (4) na direção de pavimentação (R).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo dispositivo de medição (9) compreender uma terceira (16) e uma quarta unidades sensoras (25) para medição das respectivas distâncias (A3, A4) até a superfície (O1) do subleito (3), as ditas terceira e quarta unidades sensoras (16, 25) sendo posicionadas na direção de pavimentação (R) em frente à mesa de pavimentação (4) na estrutura de suporte (15), e em que a primeira, a segunda, a terceira e a quarta unidades sensoras (10, 11, 16, 25) são posicionadas na direção de pavimentação (R) a um múltiplo de uma distância predeterminada (l) uma da outra na estrutura de suporte (15) do dispositivo de medição (9).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela finalizadora de estradas (1) compreender pelo menos um meio de medição de distância por meio de satélite (20) e uma unidade mecânica de medição de distâncias (22) ou prover pelo menos uma unidade óptica de medição de distâncias (23).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelas unidades sensoras (10, 11, 16, 25) compreenderem individualmente um multissensor ultrassônico (27) tendo uma pluralidade de células sensoras (28) dispostas lado a lado, cada qual adaptada para realizar medições de distâncias.
Finalizadora de estradas, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pela finalizadora de estradas (1) ser adaptada para levar em conta as medições de distâncias detectadas pelas unidades sensoras (10, 11, 16, 25) por meio das respectivas células sensoras (28) formadas nas unidades sensoras, sendo as ditas medições de distância tolerantes em relação a um valor nominal de medição de distância que é ajustável de forma variável para as respectivas unidades sensoras (10, 11, 16, 25), ao nivelar a mesa de pavimentação (4) e/ou ao determinar a espessura da camada (31).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pela espessura da camada atualmente determinada (31) ou uma espessura da camada (31) cuja média é determinada em um período de tempo poder ser provida no sistema de nivelamento (14) para controlar a altura da mesa de pavimentação (4) como um valor real de nivelamento.
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo sistema de nivelamento (14) prover um segundo dispositivo de medição, sendo o primeiro dispositivo de medição (9) montado na direção de pavimentação (R) em um lado da finalizadora de estradas (1) e um segundo dispositivo de medição sendo montado na direção de pavimentação (R) em um lado oposto da finalizadora de estradas (1).
Finalizadora de estradas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo sistema de nivelamento (14) estar conectado funcionalmente a uma unidade de memória (34), na qual, para finalidades de documentação, os valores medidos da espessura da camada detectados durante a operação de pavimentação podem ser armazenados e/ou a espessura da camada detectada (31) pode ser exibida visualmente em um suporte operacional externo (17) da finalizadora de estradas (1) por meio de uma unidade de display (19) a ela fixada e/ou a finalizadora de estradas (1) ter uma unidade de transmissão (32) por meio de qual os valores determinados da espessura da camada podem ser transmitidos para um dispositivo externo.
Método para operar uma finalizadora de estradas (1), caracterizado pelas mesmas unidades sensoras (10, 11, 16, 25) montadas na finalizadora de estradas (1) serem usadas localmente para uma função de sistema de nivelamento que pode ser nela montada para compensar a irregularidade do subleito (8) e para uma função de medição da espessura da camada que também pode ser nela montada para determinar uma espessura da camada (31) de uma camada de pavimentação (2) produzida por meio da finalizadora de estradas (1).