CN104975548B - 异形花色路面铺装方法及施工车 - Google Patents

Abstract

本专利申请公开了一种异形花色路面铺装方法，以实现灵活的非机动车道面施工，尤其适用于异形路面的铺设。以下述步骤进行：1）铺装原料准备，将待施工表面按点阵规划；2）将铺装原料送至施工表面已规划的点阵中的各点。本发明可以通过计算机进行大数据处理，将路面预处理为可高度自动化施工的数据信息，能够提供优质的复杂非机动车道施工方式，点阵化的施工表面可以更精确的控制原料投放的位置和量，可以满足各种异形施工表面的铺装。

Description

异形花色路面铺装方法及施工车

技术领域

本发明涉及一种异形花色路面铺装方法及施工车，用于非机动车道尤其是人行道的异形花色路面铺筑。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活质量的提高，城市现代化的步伐加快，公众对城市广场、步行街、树围、人行道、景区、公园、小区等轻交通道路的建设提出了更高的要求，这关系到民生问题，其发展规模和应用前景不容忽视。实际上，公园、景观道路和城市人行系统等轻交通道面铺装与等级公路的修建存在很大差别，尤其是在荷载条件、设计方法和原材料选取上，较为合理的解决办法是：轻交通道面铺装的路面结构及功能设计时应该单独考虑，与等级公路区别开来，例如：对于景观道路等轻交通道面铺装，强度和承载能力要求不高，但对路面美观性、抗滑性和环保程度等具有较高的要求，这与等级公路的修建有很大差别，如果仍采用与等级公路同样的材料（水泥、沥青）则会产生以下负面影响：水泥和密实型沥青等硬质路面透水性和透气性差，雨水不能有效渗入地下，造成地下水位降低和城市逐年下沉，同样使许多地下生存的动植物得不到充足的养分；改变了城市水蒸发循环系统，是造成城市内涝和“热岛效应”的主要根源，给人们带来不便的同时也增加了降温所需的能源消耗；雨天会引起地表积水，行人走在路面上会产生滑移和雨水飞溅等现象，且冬季雨后易结冰，增加了交通隐患；密实的水泥混凝土路面还使得城市噪声污染日趋严重。为解决上述问题，有人提出采用大孔隙透水沥青路面，有人提出采用热反射涂层技术来降低路面温度以缓解城市“热岛效应”，还有人提出了基于环氧树脂的环氧沥青路面和基于脱色技术的彩色沥青路面，但这些方式目前均存在稳定性差、耐久性不足等问题，比如环氧树脂在光热条件下很容易出现老化和开裂；而透水沥青和透水水泥混凝土由于其特殊的孔隙结构，很容易产生堵塞等耐久性问题。

现阶段，国内非机动车道（尤其是人行道）普遍采用砖块和水泥混凝土。道面常规图案的铺筑采用纯人工摊铺，砖块也采用人工铺筑，然而国内的人工成本逐年增加，施工效率难以提高，且由于缺乏有效的设计和施工质量保证措施，验收标准缺失，路面结构设计等相关技术标准缺失，导致非机动车道面使用状态很差，局部沉陷，破损，唧浆，抗滑性能不足，给普通百姓的日常步行带来不便，体验很差。非机动车道面铺装领域呈现一种任其自由发展，研发投入不足，技术停滞不前，设计方法，典型结构，标准规范缺失的现状，几十年来，相关工作没有进步（而相比之下，高速公路发展十分迅速），国内非机动车道面的施工技术和设备几十年来几乎没有变化，目前函待更高效率的非机动车道面的施工技术。

整个说明书对背景技术的任何讨论，并不代表该背景技术一定是所属领域技术人员所知晓的现有技术；整个说明书中的对现有技术的任何讨论并不代表认为该现有技术一定是广泛公知的或一定构成本领域的公知常识。

发明内容

本发明意在提供一种异形花色路面铺装方法，以实现灵活的非机动车道面施工，尤其适用于异形路面的铺设。

本方案中的异形花色路面铺装方法，以下述步骤进行：

1）铺装原料准备，将待施工表面按点阵规划；

2）将铺装原料送至施工表面已规划的点阵中的各点。

铺装原料可以是铺装沥青料，可以是无色沥青或其它无色胶结料所配制的混合料，在使用前调制备用。施工表面通常为城市广场、步行街、树围、人行道、景区、公园、小区等轻交通道路，可以通过计算机辅助将施工表面预处理为多个点构成的可具有高度起伏的二维曲面，每一个点即为一次铺装原料的下料位置，相邻点之间可以基于铺装原料的流动性自动填平，定量铺装原料的多少即可决定铺装厚度，而且可以根据不同点的具体情况调整用量，如在弯道内侧路面等点阵较密集的情况下，可适当减少每一个点的原料用量，点阵规划时也可包括对各点原料用量的设定。还可以通过不同材质的原料，施工中更换不同材质的原料，利用其不同的外观进行花色路面的铺设。

本发明可以通过计算机进行大数据处理，将路面预处理为可高度自动化施工的数据信息，能够提供优质的复杂非机动车道施工方式，点阵化的施工表面可以更精确的控制原料投放的位置和量，可以满足各种异形施工表面的铺装。

进一步，铺装原料具有多种颜色，点阵规划时为各点设定颜色，铺装时根据各点设定颜色选择对应色的铺装原料。本方案的特点是可以实现路面的色彩图案设置，所铺筑的彩色图案美观、规范。

进一步，铺装原料使用无色沥青，施工时根据各点颜色要求向铺装原料中加入色素。可以简化原料准备，只预制无色沥青即可，根据现场需要临时加入色素并适当搅拌，以实现铺装过程中对色彩的要求。

进一步，点阵规划后进行计算机模拟仿真铺装，根据模拟仿真结果调整点阵规划，再进行铺装。加入了计算机模拟仿真程序，可以提前对铺装的结果进行虚拟评价，及时排除一些点阵规划中的不妥设定，保证了施工完成质量。

本发明意在提供一种异形花色路面铺装施工车，以实现灵活的异形路面的铺设。

异形花色路面铺装施工车，包括车体，车体上设有料仓，料仓上联接有用于对路面进行点阵铺设的喷头。

所述点阵铺设即为本申请中公开的异形花色路面铺装方法。

车体是可以在路面移动的设备载体，可以自设动力或者由外力驱动。此方案提供了一种具体的可实施异形花色路面铺装方法的设备。设备上的喷头将模拟打印机进行“点喷”，所铺筑的图案美观、规范，可大大缩短施工时间及减少人工费用。

进一步，喷头通过机械手联接在车体上。机械手可驱使喷头移动，从而实现喷头在完成一点的喷料后移动至下一点，在这个过程中无需车体进行移动。机械手伸出使得喷头的位置改变更为灵活。

进一步，喷头固定联接在车体下方，车体上设有驱动装置。驱动装置为电机、内燃机等可驱使车体移动，喷头在完成一点的喷料后车体移动，使得喷头移动至下个要喷料的点。整个车体结构可以设置得更为紧凑。

进一步，车体上设有多个可同时工作的喷头。可以在一时间进行多个点的喷料，提高了工作效率。

进一步，车体上设有多个用于装设不同颜色原料的料仓，每个料仓的上方分别设有色素投放装置，每个色素投放装置中均可投放红绿蓝三种色素。每个色素投放装置均可以通过投放不同比例的三原色素，以调配出不同颜色的原料，不同颜色的原料容置在不同的料仓中避免颜色污染，也更便于控制原料的喷料。可以每个料仓联接独立的喷头，也可以多个料仓共用喷头，投放装置选用为公众所知的现有技术实现。

进一步，车体上设有控制终端，控制终端上连接有数据输入接口，控制终端控制机械手和/或车体移动，控制终端还可控制喷头上的阀门开闭。控制终端上的数据输入接口用于输入施工数据，控制终端根据施工数据控制喷头进行点阵铺设，具体来说，这里所说控制包括控制喷头的位置和启闭状态，还可以用于控制车体的行驶。可以实现全自动化的点阵铺设。

附图说明

图1为本发明实施例的模块联接示意图。

图2为本发明实施例中的施工车的主视示意图。

图3为本发明实施例中的施工车的右视示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：车体1、料仓2、云台3、机械手4、喷头架5、喷头6、工作头7。

实施例基本如附图1、2、3所示：车体由车头进行牵引，车体上装载有多个料仓，每个料仓中可以装入不同颜色的沥青原料，车体的侧方设有可180°转动的云台，云台上联接有可空间360°运动的机械手，机械手的中段也可自如转动，具有绕至树木、电杆背后的自由度，机械手的自由端联接有喷头架，喷头架的下方等间距排列有多个喷头，喷头通过软管与车体上的料仓联接，每一个喷头均可基于多头切换阀的切换控制实现与任一个料仓的连通，喷头的出口设有电磁阀并由车载智能终端控制。工作头是熨平、振捣和压实多功能合一的装置，可以对铺装后的路面进行熨平、振捣和压实一系列的处理，此装置为现有技术。

即便是车辆经过树木或者是电杆等柱状的障碍物，机械手的自由度也可以保证其可以对障碍物四周的地面进行处理，包括障碍物旁与施工车相异的一侧。

在图1中，USB接口和3G通信模块用于车载智能终端实现与外界的信息交互，当然也可以使用其他的现有通讯技术；云台控制器控制云台的动作，喷头控制器控制喷头的开合，料仓控制器用于控制料仓与喷头的联接切换。

本专利通过CAD和CAM 智能机电一体化施工设备，可实现彩色道面一次成型功能（“3D打印”成型），将预设的图案录入设备数控软件系统，摊铺设备上的彩色集料喷头将模拟打印机进行“点喷”，所铺筑的彩色图案美观、规范，可大大缩短施工时间及减少人工费用。

本实施例中施工车的易用性及智慧功能件由车载智能终端保证，车载智能终端包括软硬件、接口和OS驱动程序。车载智能终端具有以下功能：一键式的远程、本机启停，以便在紧急情况下快速停止工作，其余工作全程自动控制。

先预处理现有的路面CAD文件，处理的过程中重点考量路线走向、路面结构和图案花色。将现有的CAD文件编译转换成3D点阵超长图，类似于数字地形模型DTM/数字高程模形DEM，也可以说是一张二维的曲面点阵图。预选毫米精度矩阵点XY坐标、对应的颜色C及高程Z（指沥青铺面厚度而非水平高度，此值大致决定了此点沥青混合料的用量），点之间的间距在10cm左右，这个间距一般取混合料最大公称直径3倍以上，每一个点即为施工中喷头进行喷射沥青的位置。

施工前车载智能终端会进行模拟仿真施工。GIS插件CAD插件与路线路基路面图协同在车载智能终端中虚拟CAM（计算机辅助制造），平曲线图控制走向、纵断面图控制高程及障碍物(如井口)、横断面图控制超高加宽、路面图控制厚度。可以在屏幕上演示不同位置点的路基路面横断面，以供工作人员判断施工质量，根据仿真结果调整点阵规划或者各点的沥青用量,统计沥青及其它材料消耗量,预计需要提前调配补料的施工路段位置及数量。

在正式的铺装施工中，车载智能终端可以通过云端网络服务器等源提供的外部路网数据，自动控制在行驶过程中避开障碍，利用内置的车身电子稳定系统ESP进行自动驾驶。过程中还可以通过车载GPS定位，同时车轮上的旋转编码器计算行驶里程。

通过导航设备施工车自行进到施工起点位置，伺服电机控制机械手定位XY坐标，然后根据设计要求将对应颜色的料仓与喷头进行联接，最后打开喷头口的阀门释放沥青，在料仓中的沥青可以在重力作用下流出喷头，当释放的沥青达到预定用量Z时关闭喷头口的阀门，阀门可选用电磁阀。是否达到预定用量可以通过称重传感器对料仓的质量减少量进行检测判断，称重传感器联接在料仓与车体之间，可以动态的检测料仓的实际质量。

具体的路面厚度控制方法在于：车载智能终端在定XY坐标的同时计Z流量，具体的计算方法是根据单位面积和厚度计算而来。同时还可以通过压实密度、当前宽度、行走速度步距脉冲频率等参数对结果进行修正，减少误差。

施工车上的工作头对铺装后的路面进行熨平和压实处理。然后无核密度检测仪连续监测并反馈路面压实度，同时通过摄像头对路面的图像扫描并反馈图案效果。工作人员根据压实度和图案效果判断是否需提前补料。这个过程中施工车在预整平地面以0－10km/h的速度推进，施工车前方可额外辅助进行清扫和喷涂抹粘层油。

在本实施例中，也可以设置为使用一个料仓，喷头直接与料仓通过电磁阀连通。以实现单一颜色的路面铺装。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.异形花色路面铺装方法，其特征在于以下述步骤进行：

1）铺装原料准备，将待施工表面按点阵规划，点阵规划时为各点设定颜色；点阵规划后进行计算机模拟仿真铺装，先预处理现有的路面CAD文件，处理的过程中将现有的CAD文件编译转换成3D点阵超长图，施工前进行模拟仿真施工，GIS插件CAD插件与路线路基路面图协同虚拟CAM，平曲线图控制走向、纵断面图控制高程及障碍物、横断面图控制超高加宽、路面图控制厚度，演示不同位置点的路基路面横断面，供工作人员判断施工质量，根据仿真结果调整点阵规划或者各点的沥青用量,统计沥青及其它材料消耗量,预计需要提前调配补料的施工路段位置及数量，根据模拟仿真结果调整点阵规划；

2）将具有多种颜色的铺装原料送至施工表面已规划的点阵中的各点，根据各点设定颜色选择对应色的铺装原料。

2.异形花色路面铺装施工车，包括车体，车体上设有料仓，其特征在于：料仓上联接有用于对路面进行点阵铺设的喷头，车体上设有多个可同时工作的喷头，车体上设有多个用于装设不同颜色原料的料仓，每个料仓的上方分别设有色素投放装置，每个色素投放装置中均可投放红绿蓝三种色素，喷头通过机械手联接在车体上，过程中通过车载GPS定位，同时车轮上的旋转编码器计算行驶里程，通过导航设备施工车自行进到施工起点位置，伺服电机控制机械手定位XY坐标，然后根据设计要求将对应颜色的料仓与喷头进行联接，最后打开喷头口的阀门释放沥青，在料仓中的沥青流出喷头。

3.根据权利要求2所述的异形花色路面铺装施工车，其特征在于：喷头固定联接在车体下方，车体上设有驱动装置。

4.根据权利要求3所述的异形花色路面铺装施工车，其特征在于：车体上设有控制终端，控制终端上连接有数据输入接口，控制终端控制机械手和/或车体移动，控制终端控制喷头上的阀门开闭。