CN100392536C - 沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法 - Google Patents

Abstract

一种沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法。解决沥青混凝土路面施工机群的合理调配，以便减少因物料积压带来的资源浪费。该方法包括：确定摊铺机的沥青混合料实际占有量M；确定系统的阈值a和b；阈值比较；控制策略切换：根据上步比较结果产生三个离散驱动参数，即M大于a时为-1，拌和机停产；M小于a大于b时为0，拌和机半负荷生产；M小于b时为1，拌和机满负荷生产。本发明提供的方法可以精确控制拌和机的生产率以及拌和机的启停，使生产的沥青料既能满足施工需要，又不会造成物料积压带来的资源浪费。本发明提供的控制方法在实际施工中可减少自卸车的数量，降低施工成本。

Description

沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法

【技术领域】：

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及工程机械、施工机械、建筑机械的最优化控制技术领域。

【背景技术】：

沥青混凝土路面施工过程是指人工依据特殊的生产工艺通过对沥青混合料拌和机、自卸卡车、摊铺机、压路机等施工机群的调度和施工质量的控制，使机群在物料供应连续、均匀的条件下协调作业，完成高等级公路沥青路面面层的基本生产过程。

沥青混合料拌和设备将碎石、砂、矿粉和沥青按一定配比拌和成均匀的混合料。其拌制工序为：冷骨料按级配定量供给，即骨料的粗配与供给；冷骨料烘干并加热到工作温度；热骨料筛分、存贮，并按质量第二次精确称量、供给；沥青溶化、脱水，并加热到工作温度；矿粉定量供给；沥青定量供给；各种配料均匀搅拌；混合料成品出料和暂时贮存。为保障正常的施工生产，沥青混合料的出厂温度、施工温度都有严格的要求，温度过低将造成筑路质量的下降，甚至造成混合料的废弃；同时沥青混合料的量也需要精确控制，料太多会造成等待机械的资源浪费、料温下降也不可避免，料太少将导致供应不及时，使施工中断。因此，以沥青混合料温度为制约条件，以混合料量为核心的机群施工过程是高等级路面施工研究的主流。

在传统施工过程中，为缩短摊铺机主导机械的占空时间、提高使用效率，沥青混合料的供给是充分满足的。通常情况下，一台摊铺机跟随几台、甚至十几台自卸卡车等待为摊铺机供料。这必将造成自卸车的浪费，更重要的是，当大气温度低、风速较大的情况下，极有可能造成沥青料的大量浪费。沥青混合料的生产完全凭经验判断产量大小和决定拌和机的启停，物料与摊铺机生产率脱钩，造成沥青料的浪费或供应不及时；投入运输沥青料的自卸卡车数量凭经验指派，一般为使施工连续，实际施工中自卸卡车投入较多，造成不必要的浪费。

【发明内容】：

本发明的目的是解决沥青混凝土路面施工机群的合理调配，以便减少因物料积压带来的资源浪费，提供一种沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法。

本发明提供的沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法，包括：

(1)确定摊铺机的沥青混合料实际占有量：

$M=M_p+\mathrm{\α}{M}_s+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\β}{M}_s$ ，式中，第一项M_p为待铺筑的摊铺机上的沥青混合料，第二项为赋予校正参数的施工现场等待自卸车上的沥青混合料，α为0.8，M_s为自卸车满载时的沥青混合料，第三项为赋予校正参数的运往施工现场路径上的沥青混合料，β为0.7；

(2)确定系统的阈值a和b：阈值a由摊铺机的生产率P_t和沥青混合料规范的最低摊铺温度确定，即P_t和沥青混合料温度降至最低摊铺温度的时间的乘积；阈值b由P_t和自卸车从拌和机到摊铺机的运送时间决定，即P_t和这个延时时间的乘积；

(3)阈值比较：当M大于a时拌和机停产；当M小于a大于b时拌和机半负荷生产；当M小于b时拌和机满负荷生产；

控制策略切换：根据上步比较结果产生三个离散驱动参数，即M大于a时为-1，拌和机电源开关打开，生产过程停止；M小于a大于b时为0，电源开关闭合，拌和机以50％进行半负荷生产；M小于b时为1，电源开关闭合，拌和机全速进行生产。

本发明的优点和积极效果：本发明提供的方法可以精确控制拌和机的生产率以及拌和机的启停，使生产的沥青料既能满足施工需要，又不会造成物料积压带来的资源浪费。本发明提供的控制方法在实际施工中可减少自卸车的数量，降低施工成本。

【附图说明】：

图1是本发明方法的工作过程原理图；

图2是本发明沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法的无线网络结构图。

【具体实施方式】：

以德国ABG公司的TITAN-355沥青混合料摊铺机为例，摊铺厚度为h＝0.1m，摊铺宽度为B＝8m，摊铺速度为v＝120m/h，沥青混合料密度选定为ρ＝2t/m3，时间利用系数为kB＝0.8。则沥青混合料摊铺机生产率Pt＝hBvρkB为153.6t/h。设沥青混合料的出厂温度为T1＝157℃，沥青最低摊铺温度为T2＝135℃，沥青在自卸车上的降温速度为V＝19℃/h，则沥青混合料能够维持使用状态的时间为t＝(T1-T2)/V＝1.16h。在这段时间内，摊铺机消耗的混合料数量为Pt与t的乘积，通过以上说明，则可确定阈值a为178.17t。

阈值b的问题求解可描述为：求值b，使得在某一时刻，系统中的沥青混合料总量M减少到值b时，即需要启动拌和机进行混合料生产。此时M可以供摊铺机使用，直至拌和机生产的第一车混合料运输到摊铺现场。以一盘沥青混合料生产1min计算，设自卸车的运行速度为60km/h，拌和机与摊铺现场的距离为20km，则混合料运送的施工现场的时间为21min，这期间混合料的消耗为Pt与这个时间的乘积，为53.76t，这个值即为阈值b。

经过阈值比较器的比较，产生三个离散驱动参数，即M大于a时为-1，小于a大于b时为0，小于b时为1，分别作用于拌和机的电源开关，-1时拌和机电源开关打开，生产过程停止；0、1时电源开关闭合并进一步作用于拌和机冷料升运带、热料升运带、石粉传送带和沥青传送带的电机转速。当该值为0时，电机以50％的转速进行生产；当该值为1时，电机全速进行生产。由于冷料、热料和填料(石粉和沥青)的运送及配比是相对固定的，因此这四种电机的转速可以归一为一个控制参量。

在整个控制过程中，需要采集的信号摊铺机的摊铺速度、宽度、厚度、生产率，沥青混合料在铺筑现场、自卸车和拌和机出厂时的温度，这些信号的采集依靠车载系统，摊铺机的速度、摊铺宽度、摊铺厚度、混合料的密度、温度都可通过现场传感器实时采集，自卸车上的混合料温度由温度传感器实时采集，出厂混合料的温度由智能拌和机实时监控。

无线通信网络该系统得以实现的基础。摊铺机通过无线电台与拌和机通信，在距离较远时，增加移动通讯车。自卸车以GSM短信息的形式与拌和站通讯，参见图2。

Claims (1)

1.沥青混凝土路面施工机群施工过程混杂控制方法，其特征是该方法包括：

(1)确定摊铺机的沥青混合料实际占有量：

$M=M_p+\mathrm{\α}{M}_s+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\β}{M}_s,$ 式中，第一项M_P为待铺筑的摊铺机上的沥青混合料，第二项为赋予校正参数的施工现场等待自卸车上的沥青混合料，α为0.8，M_S为自卸车满载时的沥青混合料，第三项为赋予校正参数的运往施工现场路径上的沥青混合料，β为0.7；

(2)确定系统的阈值a和b：阈值a由摊铺机的生产率P_t和沥青混合料规范的最低摊铺温度确定，即P_t和沥青混合料温度降至最低摊铺温度的时间的乘积；阈值b由P_t和自卸车从拌和机到摊铺机的运送时间决定，即P_t和这个延时时间的乘积；

(3)阈值比较：当M大于a时拌和机停产；当M小于a大于b时拌和机半负荷生产；当M小于b时拌和机满负荷生产；

(4)控制策略切换：根据上步比较结果产生三个离散驱动参数，即M大于a时为-1，拌和机电源开关打开，生产过程停止；M小于a大于b时为0，电源开关闭合，拌和机以50％进行半负荷生产；M小于b时为1，电源开关闭合，拌和机全速进行生产。

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