CN102747671B - 用于铺设道路表面的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于铺设道路表面(2)的方法和系统(1)，其采用用于生产铺设材料(4)的混合设备(3)，将铺设材料(4)处理到道路表面(2)上的道路整修机(7)，和将铺设材料(4)从混合设备(3)运送到道路整修机(7)的供应链(5)。本发明特征在于请求命令从道路整修机(7)传送到混合设备(3)和/或供应链(5)，并且根据这些请求命令，调整混合设备(3)中的铺设材料(4)的生产率、混合设备(3)中生产的铺设材料(4)的温度和/或通过供应链(5)每个时间单位供应到道路整修机(7)的铺设材料(4)的质量流量。

Description

用于铺设道路表面的方法和系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的用于铺设道路表面的方法。

背景技术

制备道路表面是十分复杂的作业过程。通常，在该作业过程中，不仅涉及许多不同的作业机械，例如混合设备、卡车、进料机、道路整修机和压路机，而且涉及许多不同的人，有时这些人具有不同的经验程度。而且，道路表面的制备受到许多因素的影响，例如铺设材料的温度和成分，铺设材料运输到施工场地的持续时间，铺设速度，在道路整修机或者可选地随后的压路机处的压实单元的调整，还有环境的影响，例如风、温度和湿度。所有这些影响因素可以单独地或相互作用地影响制备的道路表面的质量。然而，目标总是以可能的最高质量，尤其是分别以铺设材料的规定压实度或高稳定性来制备道路表面。

在过去，已经提出许多建议，表明用于铺设道路表面的方法和系统如何可以考虑到更加均匀的作业结果而得到更好的监测、控制或记录。例如，DE10151942B4公开了作业机器管理系统，其中施工车辆可以互相通信并与工作场地办公室通信。交换的数据例如可能涉及关于偷窃、施工项目成本、组件要求预测、维护要求预测、天气数据或燃料消耗的信息。DE602004011968T2描述了用于交换场地信息的其他系统。运动的施工车辆和工作场地办公室之间的数据交换通过互联网协议实现。DE102008054481A1描述了沥青系统，其中施工车辆的导航基于所谓的位置温度模型。该系统基于初始评估然后测量到的沥青温度决定在哪里最好地使用压实车辆。

根据US2004/0260504A1，沥青相关的测量数据可以在无线通信系统中传递。DE10151942B4中描述，将特定的标识分配给每个施工车辆。用于施工车辆的另一个车队管理系统可以从US6,862,521B1获得。WO00/70150A1描述了在道路整修机处的沥青温度的测量。测量到的温度数据转发到跟在道路整修机后面的压实机。

DE19744772A1描述了局部压实水平的确定，以通知压实机必须在所述区域上行驶的次数。DE69416006T2描述了用于控制压实机、例如压路机的其他变形。压实压路机基于道路结构压实度的导航也在EP1897997A2中陈述。

DE102008058481A1，DE602004011968T2和DE10151942B4公开了对用于场地处理的气候和天气数据的考虑。然而，不涉及场地处理的自动交通管理系统可以从DE19547574中获得。考虑了它们的位置的施工场地车辆的自动导航例如可以从DE19744772，DE602004011968T2，DE19940404或DE19755324A1中获得。

在网站上显示来自移动作业机器的数据和它们的位置的车队管理系统在EP1314101A1中描述。EP1550096公开了一个系统，其测量沥青表面的质量或沥青的质量。用于确定沥青压实状态的系统在EP0698152B2中进行了讨论。该文献公开了道路整修机超出后面的压路机或其他压实机的速度或提前量的说明。

发明内容

本发明的目的在于改进用于铺设道路表面的方法和系统，以达到能够得制备更好质量的道路表面的效果。

该目的分别通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求10的特征的系统而实现。本发明有利的其他改进在从属权利要求中陈述。

用于施工场地运行的现有车队管理系统可以在某些时候检测单独的卡车的位置，所述卡车将铺设材料供应到场地。然而，这不能防止多个卡车聚积在道路整修机的前面，例如在铺设过程的延迟中，从而使得卡车上的铺设材料冷却到不期望的程度。如果铺设材料过度冷却，其甚至可能变得无法使用，从而其必须以复杂和耗时的方式进行处置。如果现有系统中的供应链(其可以包括多个卡车)的后勤处理完全得到控制，那么这通常根据所谓的“推进原则”实现，其中混合设备处理特定量的铺设材料(例如沥青)并将该沥青质量流量经由供应链运输到场地，例如在卡车往返交通中。然后道路整修机必须根据铺设材料的供应质量流量进行操作。

本发明基于这样的理念，对于制备的道路表面的质量将有利得多的是，根据所谓的“拉动原则”控制施工场地后勤。在该“拉动原则”中，焦点在于道路整修机上。其决定道路表面的铺设速度，并决定铺设材料为此所需的属性和量。为此，道路整修机产生请求命令并将它们传送到混合设备和/或供应链。然后对这些进行适配以根据相应的请求命令调节混合设备中的铺设材料的生产率、在混合设备中产出的铺设材料的温度和/或每个时间单位通过供应链供应到道路整修机的铺设材料的质量流量。

根据本发明的方法的优点在于，影响因素，例如天气、故障、交通堵塞、损坏、道路整修机速度与工作相关的改变，都直接地得到检测，且其现在可以参考用于控制混合设备和/或供应链。例如，如果交通堵塞或故障导致铺设过程的延迟，混合设备中铺设材料的生产率会减慢下来，或者传送给道路整修机的质量流量会减少。这样，可以防止过多铺设材料生产或运输到场地而不能铺设或堆积在场地上并过度地冷却下来。相反，防止了铺设设备进入停顿。通过尽可能均匀的铺设过程获得了明显的质量上的改进。没有卡车在场地上造成的供应缺口对于质量而言与卡车上的沥青冷却下来一样地严重。这样，已经铺设的沥青直接在整修机后面冷却下来而不可能重新压实。当机器再次启动时，还有这样的风险，即横向于交通方向而产生不均匀性。可以避免质量损失或返回和过多生产的铺设材料的复杂处置。而且，可以免除最终不用于铺设处理的储备供应。通过此节省了资源、成本和能量。因此，该应用看起来对于生态和经济都是有意义的。如果在道路整修机处检测到可以实现供应的铺设材料的有效铺设，则在混合设备中产生的铺设材料的温度可以降下来，因为有效的铺设处理中该材料更少地冷却。通过此，可以再次节约能量。

在根据本发明的方法中，可以采用单个混合设备，或者作为替换，可以采用多个混合设备，并将通过它们生产的铺设材料供应到一个或多个场地。根据本发明，供应链包括至少一个、优选地多个运输车辆，它们将铺设材料从一个混合设备或多个混合设备运送到道路整修机。其他例子可以包括到多个道路整修机的运输链，其中所述道路整修机铺设不同的混合沥青材料，其必须以合适的顺序供应(准时化顺序供应)。

优选地，在道路整修机处确定需求预测，且根据该需求预测而确定请求命令。需求预测可以手动地确定或者通过合适的计算机程序确定。其评估多少量的铺设材料可以在将来的特定时期内处理。

需求预测特别地可以考虑工作计划、铺设处理或供应链中的问题、故障、交通堵塞和/或天气数据。工作计划决定预期的工作结果，也即需要制备的道路表面的位置、尺寸和质量。在处理中，可以考虑更复杂的几何形状，例如集水沟盖子、急弯或交通转盘，这将导致道路整修机铺设速度的减小。期望减小的铺设速度可以考虑到需求预测中，并通过请求命令造成混合设备和/或供应链处的改变。

如果提供多个混合设备，道路整修机请求的铺设材料的量的改变优选地根据与单独的混合设备的最大产能成比例、或者与从单独的混合设备预定的铺设材料的日常量成比例的要素(key)，分配给单独的混合设备。通过此，施工处理的均匀运行得以促进。

在本方法的优选实施方式中，混合设备和/或供应链上的状况的反馈在特定情形下或以规则的间隔传送给道路整修机。以这样的方式，混合设备或供应链的平滑运行和混合设备和/或供应链的运行中的问题都可以用信号指示道路整修机。

这里特别有利的是，当前出现在供应链中的铺设材料的质量流量显示在道路整修机中。然后，道路整修机的操作者可以使道路整修机的铺设速度适应接收的该质量流量。以这样的方式，铺设速度可以减慢下来，以避免道路整修机的停顿和由此引起的质量损失，例如在到来的铺设材料的供应不足的情况下。

合适的是，根据混合设备或供应链关于供应到道路整修机的铺设材料的温度或量的反馈，调整道路整修机的至少一个运行参数。所述运行参数可以是道路整修机的铺设速度和/或道路整修机的压实单元的运行参数，例如夯实机的速度或压紧板的运行参数。以这样的方式，根据本发明的方法得出根据“拉动原则”运行的系统，然而其允许反馈和因此对道路整修机运行的最优化。

在本方法的其他变形中，供应链的运输装置可以通过在混合设备处和/或在场地上的标记检测。该标记可以是能够光学地或电磁辐射地读取的标记，且尤其可自动地检测该标记。通过此，铺设过程可以进一步地最优化，因为可以获得关于单个运输装置的位置和从混合设备到道路整修机的运输持续时间的更加精确的信息。

本发明还涉及用于铺设道路表面的系统。在该系统中，道路整修机包括具有通信模块的控制器，其适于产生请求命令并经由(优选地无线的)通信通道将所述请求命令传送到所述混合设备和/或供应链。所述混合设备和/或供应链适于根据接收到的请求命令调整在混合设备中生产的铺设材料的温度和/或通过供应链供应到所述道路整修机的铺设材料的质量流量。由此获得上面关于根据本发明的方法所描述的优点。

对于道路整修机的控制器合适的是，包括需求预测评估模块，通过其，铺设材料的将来需求量和/或温度可以得到评估。该需求预测评估模块可以考虑例如存储在控制器中的工作计划。根据评估得出的铺设材料的需求量和/或温度，合适的请求命令可以产生并经由通信通道传送到混合设备和/或供应链。

优选地，在道路整修机或在现场的另一地点提供显示器，例如监视器，通过其，可以显示当前出现在供应链中的铺设材料的质量流量。由此，可以向道路整修机的操作者显示在到来的时期中将有多少铺设材料可用。

尤其有利的是，控制器适于基于通过通信通道接收到的混合设备或供应链的状态的反馈，自动地调整道路整修机的铺设速度和/或至少一个其他运行参数。以这样的方式，道路整修机的运行和结束时道路表面的质量可以得到最优化。

在控制器中可以存储多个数据记录，每个代表互相适应的一组运行参数。这些数据记录可以覆盖在道路整修机的运行中通常发生的大多数情形，并为每个这些情形提供一组最优化的运行参数。以这样的方式，道路整修机的运行得到进一步地最优化。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明的有利的实施方式。这些附图详细地表示：

图1是根据本发明的系统的简化示意图，

图2是根据本发明的系统中的道路整修机的示意图，

图3是关于温度值检测的流程图，

图4是示出道路整修机处的沥青温度测量结果和平均值的图表，

图5是示出在混合设备处装载温度随着时间的发展的图表，和

图6是示出在场地测量到的铺设材料的供应温度的图表。

具体实施方式

图1以示意图的形式表示根据本发明的用于铺设道路表面2的系统1。该系统1包括混合设备3，其中生产铺设材料4(例如混凝土或沥青)。该铺设材料4在混合设备3中生产出时具有特定的温度。在沥青的情形下，该温度例如可以在130℃和170℃之间。

在混合设备3处，铺设材料4向前进入供应链5。该供应链5包括多个运输车辆6，例如卡车。供应链5将铺设材料4从混合设备3运输到道路整修机7。道路整修机7将铺设材料4处理到道路表面2，该道路表面随后可选地可以通过压实机、例如压路机(未示出)进一步压实。

根据本发明的系统1还包括通信通道8，经由其，道路整修机7可以与混合设备3和供应链5无线地通信，例如经由互联网协议、蓝牙、红外接口或SMS信息交换。具有合适的通信接口的中心服务器9形成该通信通道8的一部分。服务器9例如可以位于工作场地办公室中。其接收由道路整修机7发送的请求命令，管理这些请求命令并将它们转发给混合设备3或供应链5的运输车辆6。混合设备适于根据经由通信通道8接收到的请求命令调整、也即可选地改变铺设材料4的生产率和混合设备3中生产的铺设材料4的温度。相比较而言，供应链5适于根据接收到的请求命令调整每个时间单位供应到道路整修机7的铺设材料4的质量流量。

供应链5的每个运输车辆6具有标记10，其代表相应运输车辆6的标识(ID)。该标记10例如可以是RFID标签，作为替代，可以是可光学识别的标记，例如一维或二维条形码，或者牌照号码。在所示的实施方式中，当前位于道路整修机7处的卡车6具有标记“17”。

为了读取相应运输车辆6的标记10，合适的获取装置或阅读器11提供在混合设备3和场地上。这些获取装置11自动地检测行驶经过它们的运输车辆6的标记10。检测到的运输车辆6的标识和该运输车辆6经过获取装置11的时间点从获取装置11无线地传送到中心服务器9，用于在那里进行管理。车辆的标识还可以另外地在处理所关注的其他点处检测到，例如在场地进入道路处。

图2示意性地示出用于根据本发明的系统的道路整修机7。该道路整修机以通常的方式包括行走机构12、用于容纳铺设材料4的料斗13、控制平台14、提供用于压实道路表面2的熨平板和设置在熨平板15前面的横向铺摊螺旋装置16。道路整修机的中央控制器17控制道路整修机7的运行过程。该控制器17除了其他之外包括存储器18、需求预测评估模块19和通信模块20。在控制平台14处设置有显示器21，例如为监视器的形式。在靠近横向铺摊螺旋装置16处，例如在熨平板15处，设置有一个或多个温度传感器22，其用于检测横向铺摊螺旋装置16处的铺设材料4的温度并将其传送到控制器17。作为替代，沥青温度的分布可以通过安装在熨平板后面的多个传感器，或者安装在整修机机顶后侧的扫描道路宽度的扫描器而检测得到。

下面将参考例子分别示出根据本发明的系统1的运行和根据本发明的方法的顺序。

在开始项目之前，工作计划建立并存储在计算机中。该工作计划决定几何形状、厚度、压实度和所有其他用于描述需要制备的道路表面2的相关参数。该工作计划传送到道路整修机7，存储在控制器17的存储器18中。

混合设备3生产铺设材料4，例如沥青。供应链5的运输车辆6在混合设备处装载铺设材料4，用于随后将铺设材料4运输到场地，尤其是运输到道路整修机7。控制器17控制道路整修机7，从而使得其能够以优选地恒定的铺设速度制备道路表面。在铺设处理过程中，温度传感器22监测在横向铺摊螺旋装置16处(或在道路整修机7的任何其他点处，如果合适)的铺设材料4的温度。从当前铺设速度和在温度传感器22处测量到的沥青温度，并考虑到存储的工作计划及可选地考虑到外部影响因素，例如天气数据，控制器17的需求预测评估模块19计算需求预测。该预测指示在来临的时期中需要在什么温度下的多少铺设材料4，以允许铺设过程尽可能均匀地进行。例如，需求预测评估模块19能够计算在来临的30分钟内、在下一个30分钟内等需要在什么温度下的多少铺设材料4。

基于需求预测，在控制器17中产生请求命令并经由通信通道8传送到中心服务器9。从那里，请求命令经由通信通道8进一步传送到混合设备3和/或供应链5。响应于所述请求命令，混合设备3可以升高或降低生产的铺设材料4的温度。例如，如果得出运输车辆6将比预期花费更多的时间以运输到场地的话，铺设材料4的温度可以升高。通过该温度请求，其可以考虑到沥青在卡车上的冷却，例如以大约每小时8℃的速度冷却。如果需求预测表明在将来时期中期待道路表面2的缓慢铺设，例如在急弯或复杂的道路几何形状中，对于将到来的该时期，可以请求较小质量流量的铺设材料4，以避免铺设材料4在场地上不必要的等待时间。所以，在这些将到来的时期中，供应链5将供应较少的铺设材料4给道路整修机7。

为了测量道路整修机处的温度，考虑了平均确定，其通过参考图3而示出。该平均确定的目的是排除由异常值导致的请求变化。在步骤30中，该方法开始在温度传感器22处的第一次温度测量。计数器n接收值n＝1。

在步骤31中，从直到当时检测到的所有n个测量到的温度值确定平均值T_平均(n)。在步骤32中存在请求：直到现在检测的测量到的温度值的数量n是否已经为10(或者另一个值，如果更多或更少的测量值将被平均的话)。如果不是这样，则进行新的温度测量，测量的数量将增加1，而在步骤31中将确定新的平均值。

在执行了预定数量的温度测量(在本例中为10)之后，该方法继续步骤33。在该步骤中验证是否至少在给定的容许范围内，温度平均值T_平均(n)对应于设定值T_设定，如果就是这样，该方法再次在步骤30中开始新的温度测量。然而如果平均温度偏离预先设定值T_设定的话，在随后的步骤34中将计算温度修正值T_修正。该值包括在温度值T_设定和平均值T_平均之间的差，此外还可以加上温度保留T_保留。该温度保留T_保留允许对铺设材料4到道路整修机的供应中可能的延迟作出保留。在步骤35中，修正值T_修正然后经由通信通道8从控制器17的通信模块20传送到在场地上的负责人并传送到混合设备3，混合设备3基于此改变制备的铺设材料4的温度。经由可识别的卡车和相应的混合设备，多个混合设备的生产温度可以平行地监测，且铺设温度可以均匀化。

在例子中，混合设备3生产温度142℃的沥青4。卡车6在45分钟的行驶时间内将该沥青材料4运输到场地。以每小时8℃的冷却速度，铺设材料4在运输过程中冷却6℃，从而当其到达道路整修机时仍然具有136℃的温度。然而，道路整修机7在铺设过程中的设定温度是T_设定＝120℃。这意味着，铺设材料4可以在混合设备3处以低16℃的温度生产。然而，现在的2℃温度保留T_保留允许卡车6的行驶时间可能延迟15分钟。因此传送到混合设备3的修正值T_修正是(120-136+2)摄氏度＝-14℃。响应于该接收到该请求命令，混合设备3现在以128℃的新温度生产沥青4。

特别地，在所谓的低温沥青中，修正温度的保持在质量和生态学方面扮演了决定性的角色。

图4以温度-时间图表表示传感器22处的温度曲线40和通过根据图3的平均确定获得的平均值41随着时间的发展。温度曲线40具有三个“塌陷”，其中测量到的温度显著地下降。这些温度塌陷每个表征运输车辆6倾倒过程的结束。平均值41的确定补偿这些温度塌陷。平均温度T_平均随着时间的下降以生产的铺设材料4在混合设备3处的存储和铺设材料4最终的冷却为条件。

混合设备3处的铺设材料4的当前温度可以在装载过程中在混合设备3自身处检测并经由接口转发到系统1，也可以经由传送通知的规范而在随后手动输入。

图5表示平均温度50随着时间的发展，其中现在单个运输车辆6到达道路整修机7的时间点通过点示出。

图6仍表示测量到的温度的平均值41随着时间的发展。在图6的X轴上，不仅给出了时间，还给出了位置描述。其指示从特定的零点开始，铺设过程已经前进到的长度(技术术语：站)。在时间1:00pm或位置描述“30m”处的垂直条指示当前的时间点。现在从温度平均值曲线41的以往进程推断将来，这样评估出温度平均值41’超出当前时间点的将来的发展。同时，图6示出最低温度51。铺设材料4只能在其至少达到最低温度51的情况下得到处理。插值产生的温度平均值曲线41’和最低温度51的交点表示出直至其之前均可以继续铺设过程的将来时间点。

如图4-6中表示的图表那样的图表可以在显示设备21上显示给道路整修机7的操作者，从而操作者获得铺设材料4温度发展的概况。此外，供应链5可以经由通信通道8将信息提交给道路整修机7，表示什么量的铺设材料4当前在前往道路整修机7的途中，且什么时候单独的运输车辆6期望到达场地。混合设备3也可以通过通信通道8将数据传送到道路整修机7，该数据关于制备的铺设材料4的温度和量，特定传送量卸放到运输车辆6的时间点。道路整修机7的控制器17处理该信息并通过显示设备21通知道路整修机7上的操作者在到来的时间间隔中期望的铺设材料4的量。考虑到该信息，或者控制器17可以自动地适配道路整修机7的运行参数，尤其是其铺设速度，或者操作者可以手动地这样做。如果发生任何问题，例如沿着供应链5的交通拥堵或卡车6故障，或者混合设备3中的故障或生产停滞，道路整修机7的铺设处理可以减慢下来，以避免铺设过程的中断，这将劣化质量。

如果提供了多个混合设备3，根据与单独的混合设备3的最大产能成比例、或者与从单独的混合设备3预定的铺设材料4的日常量成比例的要素，由道路整修机7请求的铺设材料4的质量流量的改变可以分配给单独的混合设备3。

Claims (11)

1.用于铺设道路表面(2)的方法，其使用至少一个混合设备(3)用于生产铺设材料(4)，道路整修机(7)用于将铺设材料(4)处理到道路表面(2)上，和供应链(5)用于将铺设材料(4)从混合设备(3)运输到道路整修机(7)，其特征在于：请求命令从道路整修机(7)传送到混合设备(3)和/或供应链(5)，并且根据这些请求命令，调整混合设备(3)中铺设材料(4)的生产率、在混合设备(3)中所生产的铺设材料(4)的温度、和/或在每个单位时间内通过供应链(5)供应到道路整修机(7)的铺设材料(4)的质量流量，所述方法进一步包括将混合设备(3)的状况反馈给道路整修机(7)，

其中根据所述混合设备(3)的反馈，调整所述道路整修机(7)的至少一个运行参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：确定需求预测，而所述请求命令根据需求预测而确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述需求预测考虑工作计划、铺设过程或供应链中的问题、和/或天气数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：如果提供了多个混合设备(3)，根据与单独的混合设备(3)的最大产能成比例、或者与从单独的混合设备(3)预定的铺设材料的日常量成比例的要素，将道路整修机(7)请求的铺设材料(4)的质量流量改变分配给所述单独的混合设备(3)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当前位于所述供应链(5)中的铺设材料(4)的质量流量显示在所述道路整修机(7)中。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述运行参数是道路整修机(7)的铺设速度和/或道路整修机(7)的压实单元(15)的运行参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在混合设备(3)处和/或在施工场地上通过标记(10)检测所述供应链(5)的运输装置(6)。

8.用于铺设道路表面(2)的系统(1)，其具有道路整修机(7)用于铺设由铺设材料(4)制成的道路表面(2)，混合设备(3)用于生产铺设材料(4)，和供应链(5)用于将铺设材料(4)从混合设备(3)运输到道路整修机(7)，其特征在于：所述道路整修机(7)包括具有通信模块(20)的控制器(17)，其适于产生请求命令并经由通信通道(8)将所述请求命令传送到所述混合设备(3)和/或供应链(5)，且所述混合设备(3)和/或供应链(5)适于根据这些请求命令以调整在混合设备(3)中生产的铺设材料(4)的生产率、在混合设备(3)中所生产的铺设材料(4)的温度和/或在每个单位时间内通过供应链(5)供应到所述道路整修机(7)的铺设材料(4)的质量流量，所述控制器(17)适于根据经由所述通信通道(8)接收到的关于所述混合设备(3)的状况的反馈而自动地调整所述道路整修机(7)的铺设速度和/或至少一个道路整修机的压实单元的运行参数。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述控制器(17)包括需求预测评估模块(19)，铺设材料(4)的将来需求量和/或温度能够通过所述需求预测评估模块得以估计。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：显示器(21)设置在所述道路整修机(7)处，通过所述显示器，当前位于所述供应链(5)中的铺设材料(4)的质量流量能够显示在道路整修机(7)中。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：在所述控制器(17)中存储有多个数据记录，每个数据记录表示互相适应的一组运行参数。