CN109811630B - 基于切削深度对骤降速度的自动控制 - Google Patents

Abstract

一种用于自动地控制冷铣刨机上的铣削滚筒的操作的系统，该系统包括：输入装置；显示装置；存储装置，该存储装置配置为储存建议骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒应该以建议骤降速度降下到路面表面中从而最有效地且高效地打碎和移除路面材料以通过铣削滚筒实现各种切削深度；以及处理器，该处理器与输入装置、显示装置和存储装置通信。处理器可以配置为：经由输入装置接收指示冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号；从数据库确定至少一个骤降速度，旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以该至少一个骤降速度降下到路面表面中以实现特定切削深度；将用于特定期望切削深度的至少一个骤降速度显示在显示装置上；生成指示至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及将命令控制信号传达给致动器，该致动器配置为调控铣削滚筒下降到路面表面中的速率。

Description

基于切削深度对骤降速度的自动控制

技术领域

本发明大体上涉及一种冷铣刨机，并且更具体地涉及一种用于基于期望切削深度自动地控制冷铣刨机的铣削滚筒的骤降速度的系统和方法。

背景技术

建造沥青表面道路是为了有助于行车。取决于使用密度、路基状况、温度变化、湿度水平、以及/或者投用年限，道路的表面最终会变得畸形并且不能支撑车轮载荷。为了修复道路以供持续的行车用途，废弃的沥青被移除以准备再次铺设。

冷铣刨机(有时也称为道路磨铣机或者松土机)用于打碎和移除沥青道路层。冷铣刨机通常包括由履带式或者轮式驱动单元推进的框架。该框架支撑发动机、操作员控制台、铣削滚筒、以及输送机。通过与发动机的之间的合适界面，操作配备有切削刀具的铣削滚筒进行旋转从而打碎道路的表面。经打碎的道路材料由铣削滚筒沉积到输送机上，输送机将经打碎的材料转移到拖运卡车上以从工地移除。在拖运卡车被装满时，就用空的拖运卡车来取代。装满的卡车将打碎的材料运输至不同的地点从而重新用作新沥青中的集料或者另行回收利用。该运输过程重复直到完成铣削过程。

操作员可能希望根据铣削过程的速度来协调空拖运卡车及时到达铣削场所，以便提高操作的总体效率。一方面，铣削场所的空卡车数量太少可能导致停工时间增加，因为操作员必须使冷铣刨机停止以等待空卡车到来。另一方面，铣削场所的空卡车太多则可能导致资源浪费。冷铣刨机操作员通常与材料加工厂的卡车调度员通信以便协调卡车往返施工现场的移动。然而，施工现场人员对调度员的呼叫可能并不总是能给调度员提供足够的信息或者足够的时间来有效地协调卡车往返施工现场的移动。对冷铣刨机的铣削过程所回收的沥青的量的准确实时测量，作为一种确保每一单个拖运卡车没有超载的方法，也是合乎期望的。拖运卡车的超载可能导致违反政府关于公共道路运输的最大允许负载的规定，以及导致拖运卡车的过早磨损。

现有的冷铣刨机通常允许操作员调节旋转铣削滚筒下降到路面表面以打碎和移除路面材料的速度。在一些实施例中，冷铣刨机可以被设定为使得控制铣削滚筒以特定速率或速度或者“骤降速度”骤降到特定切削位置中，该“骤降速度”可以被设定为缓慢下降速率至非常快的下降速率。操作员可以使用触控显示器或者其他输入装置来选择用于特定切削深度的特定骤降速度。当期望切削深度相对较浅(诸如，约2英寸)时，设定骤降速度可以是相对较高的骤降速度，诸如，大约15mm/秒。由于切削深度较浅，所以这种高骤降速度可能不会对材料的打碎和移除的有效性造成任何问题。然而，操作员可能将期望切削深度从较浅的切削深度改变为较深的切削(诸如，大约8-10英寸)，但却忘了同样相应地调节设定骤降速度。铣削滚筒的相对较高的骤降速度(诸如，可能适合于相对较浅的切削深度)在较深的切削深度下可能不再是合适的用以实现对路面材料的高效且有效移除的骤降速度。因此，由于骤降速度太高，所以冷铣刨机可能在较深的切削深度下不能高效地且有效地工作。此外，在较深的切削深度下尝试较高的骤降速度可能会导致过度振动以及对切削刀具和冷铣刨机的其他磨耗。

如下文件中公开了一种用于控制切削机的尝试，该切削机用于切削道路表面中的减速振动带：2014年9月2日公布的Johnson等人的美国专利第8,821,063号(“’063专利”)。尤其，该’063专利公开了一种用于控制切削机的系统，其中，控制器被编程为在切削机的一系列前进速度内改变比例增益和误差放大信号。由于切削机的实际前进速度在六个预定输入速度值中的两个之间发生变化，所以将线性插值应用至最后一个较低和下一较大速度值从而改变有待控制器输出的瞬时比例增益和深度增量。

尽管’063专利的系统可以允许自动和连续地控制切削到道路表面中的减速振动带的尺寸轮廓，但并未提供用于自动地设定允许骤降速度或者骤降速度范围的控制方面，以该允许骤降速度或者骤降速度范围，铣削滚筒可以降下到路面表面中从而有效地且高效地实现特定期望切削深度，同时使切削工具和冷铣刨机上的磨耗最小化。

本文所公开的基于期望切削深度自动地控制冷铣刨机上的铣削滚筒的骤降速度的系统和方法，解决了上文陈述的一个或多个问题以及/或者本领域中的其他问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种用于自动地控制冷铣刨机上的铣削滚筒的操作的系统。该系统可以包括：输入装置；显示装置；存储装置，该存储装置配置为储存骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒，应该以该骤降速度降下到路面表面中从而打碎和移除路面材料以通过铣削滚筒实现各种切削深度；以及处理器，该处理器与输入装置、显示装置和存储装置通信。处理器可以配置为：经由输入装置接收指示冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号；从数据库来确定至少一个骤降速度，旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以该至少一个骤降速度降下到路面表面中以实现特定切削深度；将用于特定期望切削深度的至少一个骤降速度显示在显示装置上；生成指示至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及将命令控制信号传达给致动器，该致动器配置为调控铣削滚筒下降到路面表面中的速率。

在另一方面中，本发明涉及一种冷铣刨机，该冷铣刨机包括：框架；连接至框架的铣削滚筒；牵引装置，该牵引装置将框架和铣削滚筒支撑在路面表面上方；输送机，该输送机枢转地连接至框架并且配置为将经铣削材料装载到拖运车辆中；以及控制系统，该控制系统用于自动地控制铣削滚筒的操作。该系统可以包括：输入装置；显示装置；存储装置，该存储装置配置为储存骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒应该以该骤降速度降下到路面表面中从而打碎和移除路面材料以通过铣削滚筒实现各种切削深度；以及处理器，该处理器与输入装置、显示装置和存储装置通信。处理器可以配置为：经由输入装置接收指示冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号；从数据库来确定至少一个骤降速度，旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以该至少一个骤降速度降下到路面表面中以实现特定切削深度；将用于特定期望切削深度的至少一个骤降速度显示在显示装置上；生成指示至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及将命令控制信号传达给致动器，该致动器配置为调控铣削滚筒下降到路面表面中的速率。

在又一方面中，本发明涉及一种用于基于冷铣刨机的操作员输入的期望切削深度自动地调节冷铣刨机的旋转铣削滚筒降下到路面表面中的骤降速度的方法。该方法可以包括：在处理器处从输入装置接收指示期望切削深度的信号；用处理器从与处理器相关联的存储器中的数据库来确定至少一个骤降速度，旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以该至少一个骤降速度降下到路面表面中以实现特定切削深度；将用于特定期望切削深度的至少一个骤降速度显示在显示装置上；用处理器生成指示至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及将命令控制信号传达给致动器，该致动器配置为调控旋转铣削滚筒下降到路面表面中的速率。

附图说明

图1是工地处的示例性冷铣刨机和拖运车辆的图示；

图2是用于图1的冷铣刨机和拖运车辆的示例性管理系统的图解视图；

图3是可以与图2的管理系统一起使用的控制系统的图解视图；以及

图4是可以由图3的控制系统执行的示例性过程的流程图。

具体实施方式

出于本发明的目的，术语“沥青”被定义为集料和沥青水泥的混合物。沥青水泥是作为石油蒸馏的副产品所获得的柏油的棕黑色固体或者半固体混合物。沥青水泥可以被加热并且与铺设道路表面时使用的集料进行混合，其中，该混合物在冷却时变硬。“冷铣刨机”被定义为用于从现有道路上移除硬化沥青层的机器。所公开的冷铣刨机也可以或者可替代地用于移除水泥和其他道路表面，或者用于移除非道路表面材料(诸如，在采矿操作中)。

图1示出了用于在工地处执行道路铣削操作的冷铣刨机10。作为铣削操作的一部分，冷铣刨机10可以铣削道路的表面17并且将经铣削材料转移到多个拖运车辆中的第一个(“拖运车辆”)16中。在一些情况下，第二拖运车辆可以处于冷铣刨机10附近的待命位置，并且第三拖运车辆可以位于工厂处或者附近，诸如，在相关联的调度厂处。应理解，任何数量的拖运车辆可以位于冷铣刨机10附近(例如，在待命位置处)和/或相关联的工厂处(例如，等待调度)。当装满时，拖运车辆16可以离开冷铣刨机10以将经铣削材料输送至工厂，并且另一拖运车辆可以接近冷铣刨机10以取代拖运车辆16从而使得铣削操作可以继续进行。

拖运车辆16可以是配置为将材料从第一地点运输至第二地点的移动机器(例如，倾卸卡车、铰接式倾卸卡车、牵引式挂车等)。拖运车辆16也可以配置为在铣削操作期间与工厂和/或冷铣刨机10通信。例如，拖运车辆16可以包括：通信装置22，该通信装置22配置为与工厂和/或冷铣刨机10交换信息；定位装置24，该定位装置24配置为生成指示拖运车辆地点的信号；以及控制器26，该控制器26与通信装置和定位装置电子通信。应理解，拖运车辆16还可以包括输入装置(按钮、键盘、开关、旋钮、杠杆、踏板等)和输出装置(例如，显示器、灯、扬声器等)以用于操作拖运车辆并且根据需要与工厂和/或冷铣刨机10通信。

图1图示了示例性冷铣刨机10，该示例性冷铣刨机10具有：由一个或多个牵引装置40支撑的框架38、旋转地被支撑在框架38的腹部下面的铣削滚筒42、以及安装至框架38并且配置为驱动铣削滚筒42和牵引装置40的发动机44。牵引装置40可以包括连接至致动器46的轮子或者履带，致动器46适应于相对于地表面能够控制地升起和降下框架38。应该注意的是，在各个所公开的实施例中，框架38的升起和降下也可以用于改变铣削滚筒42到表面17中的铣削深度。在替代实施例中，致动器46可以与其他与框架38和铣削滚筒42相关联的机构相关联，这些其他机构配置为控制铣削滚筒42的切削深度。计算机控制系统310(图3)和/或一个或多个车载或者场外控制器57(图2)可以根据本发明的各个实施方案配置为控制框架38和/或与框架38和铣削滚筒42相关联的其他机构的移动速率和移动量，并且因而控制旋转铣削滚筒42在其在铣削操作期间下降到表面17中并且远离表面17升起以停止旋转铣削滚筒42在表面17上的行动时的移动速率和移动量。在一些实施例中，若需要，还可以使用相同的或者不同的致动器46来掌控冷铣刨机10并且/或者调节牵引装置40的行进速度(例如，从而加速或者制动牵引装置40)。输送机系统48可以在前端处枢转地连接至框架38，并且配置为将材料运输远离铣削滚筒42且进入容器(诸如，拖运车辆16(参照图1))中。

框架38还可以支撑操作员站50。操作员站50可以容置任何数量的界面装置52和/或用于控制冷铣刨机10的控制系统310(图3)。在所公开的示例中，界面装置52可以包括显示器和一个或多个其他模拟和/或数字输入装置等。在图3中图示的示例性实施方案中，控制系统310可以包括一个或多个处理器312、一个或多个存储器314、输入装置(诸如，键盘318和鼠标320)、一个或多个显示器322、有线和/或无线通信装置324、以及一个或多个大容量储存装置326，其全都经由数据通信路径或者总线316相互连接。在其他实施例中，操作员站50和/或控制系统310可以是场外冷铣刨机10。例如，操作员站50可以体现为远程控制装置，诸如，手持控制器，操作员可以使用该远程控制装置来从工地上或者附近的任何地点控制冷铣刨机10。操作员站50可以体现为用于计算机的软件程序和用户界面，并且可以包括硬件和软件的组合。在其他实施例中，冷铣刨机10可以是自主的并且可以不包括操作员站50。

显示器322和/或其他界面装置52可以配置为相对于施工现场的特征(例如，表面17的经铣削和/或未经铣削的部分)给出冷铣刨机10的(例如，铣削滚筒42的)地点，并且将数据和/或其他信息显示给操作员，诸如，待由铣削滚筒42铣削的路面材料的类型、特定冷铣刨机和铣削滚筒的可用切削深度、以及可以使铣削滚筒降下到特定材料路面表面上和用于特定切削深度的可用骤降速度或者速度。界面装置52可以配置为接收来自冷铣刨机10的操作员的数据和/或控制指令。其他界面装置(例如，控制装置)也可以是可能的，若需要，并且上文描述的一个或多个界面装置也可以组合为单个界面装置。

例如，示例性界面装置52可以是用于经由一个或多个按钮、开关、转盘、杠杆等接收控制指令的输入装置。界面装置52还可以或者可替代地包括数字部件，诸如，一个或多个软键、触屏图标、以及/或者虚拟显示器，包括可以通过触摸各个显示器/触屏来激活的各个图标，诸如，在图3中示出的示例性控制系统310的显示器322。界面装置可以配置为：基于从操作员接收的输入和/或从场外冷铣刨机10(诸如，从可以通过无线网络经由云进行访问的控制中心或者其他数据库)接收的数据来生成指示与冷铣刨机10和/或其周围环境相关联的各个参数的一个或多个信号。例如，界面装置可以配置为接收指示如下参数的输入：经铣削材料密度ρ、材料ID(即，被铣削的材料的类型)、以及拖运车辆16和冷铣刨机10的参数(例如，尺寸、体积容量、承重能力、法定重量限制、安装在铣削滚筒42上的切削工具的类型、铣削滚筒42可以被驱动的旋转速度范围、期望切削深度、铣削滚筒42的与不同切削深度和被铣削的材料相对应的可用骤降速度等)。界面装置52还可以配置为允许操作员通过按压与界面装置52相关联的按钮来指示容器何时是空的或满的。经由界面装置52接收的信息可以被发送至和/或被储存在控制器或者控制系统的存储器中并且用于进一步处理。

输送机系统48可以包括邻近铣削滚筒42的第一输送机58，第一输送机58配置为将经铣削材料转移至第二输送机60的近端34。输送机58和60可以分别包括框架47和输送带62，输送带62被支撑在多个辊子组件64(包括在第二输送机60的远端36处的皮带头辊子组件65)上且由马达驱动，马达可以由发动机44或者另一电源供电。

如在图2中图示的，材料运输管理系统68(“管理系统”)可以与冷铣刨机10相关联并且包括多个元件，该多个元件进行合作以监测和分析转移至拖运车辆16中的材料并且促进冷铣刨机10与工厂之间的通信。管理系统68可以促进从冷铣刨机10至工厂的数据通信，该数据是关于冷铣刨机10的操作参数和/或被转移到拖运车辆16中的经铣削材料。基于该数据，可以生成调度信号并且将其传达给来自工厂的拖运车辆16从而促进拖运车辆16及时到达工地，以及提供用于将经铣削材料运输远离工地的指令。

管理系统68的各个元件可以进行合作从而生成关于冷铣刨机10和材料至拖运车辆16中的转移的数据。例如，管理系统68可以确定冷铣刨机10的地点、材料转移速率Δ(例如，质量流率

和/或体积流率

每单位时间的重量、每单位时间的拖运车辆的数量等)、已经被转移的经铣削材料的总重量W_m(“重量”)、拖运车辆16的填装水平∑、在拖运车辆16装满之前的剩余时间量T_F、以及/或者冷铣刨机10的操作员和/或控制系统310的一个或多个处理器312在确定用于铣削滚筒42的期望切削路径时可以使用的其他统计信息、用于铣削滚筒42的相关联建议骤降速度、以及其他操作参数。管理系统68的元件可以包括界面装置52、触屏显示器52、322(图3)、输入装置318、320、一个或多个传感器70、76、78、80、一个或多个输送带速度传感器、定位装置72、通信装置74、324(图3)、以及与其他元件中的每一个电子地连接的控制器57和/或控制系统310(图3)。信息(包括材料转移速率Δ、重量W_m、填装水平∑、剩余时间T_F、铣削滚筒42的期望切削深度、铣削滚筒42的可以基于所选期望切削深度的可用骤降速度、以及冷铣刨机10的地点)可以选择性地由处理器312经由显示器54、322显示给冷铣刨机10的操作员并且/或者经由通信装置74、324传递至工厂或者其他命令控制中心以进行进一步处理。在本发明的各个实施方案中，一个或多个处理器312可以配置为仅仅选择性地显示用于铣削滚筒42的在切削至特定切削深度时在打碎和移除路面材料上导致最佳有效性和效率的建议骤降速度。换言之，当操作员选择期望切削深度时，所确定的不适合于特定切削深度的骤降速度可能不会被显示给操作员。下文将对该方面进行更加详细的解释，并且其可以简化操作员对冷铣刨机10的操作，从而消除在选择了不同切削深度时记住对骤降速度进行调节的需要。

传感器可以包括一个或多个传感器和/或传感器系统，该一个或多个传感器和/或传感器系统配置为生成指示冷铣刨机操作参数和/或经由输送机系统48将材料转移到拖运车辆16中的转移速率的信号。在一个实施例中，例如，传感器70可以包括皮带秤和皮带速度传感器，该皮带秤和皮带速度传感器配置为生成可以用于确定在输送机系统48上的材料的数量和材料被转移到拖运车辆16中的速率Δ的信号。在另一实施例中，传感器可以生成指示马达66的功率和速度的信号，诸如，液压传感器和马达速度传感器。传感器可替代地可以包括电压传感器或者配置为测量马达66的功率输出的另一种传感器。附加传感器可以包括加速计和安装在冷铣刨机10的各个部件上或者如若不然定位为与冷铣刨机10的各个部件相关联的其他类型的传感器，并且这些传感器配置用于确定冷铣刨机10的各个部件在铣削操作期间所经历到的振动和加速。此外，可以包括光学和/或距离类传感器，该光学和/或者距离类传感器用于监测被安装在铣削滚筒上的切削工具上的实际实时磨损。由各个传感器生成的信号可以与其他经感测的或者已知的参数(例如，皮带速度、输送机坡度、液压流体流率、马达速度、马达排量、电阻、电流、框架位移致动器的致动速度、由振动传感器检测到的振动等)一起由控制器57和/或控制系统310的一个或多个处理器312使用以确定和控制旋转铣削滚筒下降到路面表面中的速率(或者“骤降速度”)以及被转移到拖运车辆16中的材料的转移速率Δ。传感器76可以是配置为提供指示铣削滚筒42的旋转速率的信号的铣削滚筒速度传感器，传感器78可以是配置为提供指示框架38以及因此铣削滚筒42的下降深度和/或速率(本文称为“骤降速度”)的信号的铣削滚筒深度传感器，并且传感器80可以是配置为提供指示冷铣刨机10的行进速率的信号的对地速度传感器。

如在图3中示出的，示例性控制系统310可以与一个或多个控制器57一起或者代替一个或多个控制器57用于执行本发明的各个方面，并且可以包括可以被显示在触屏显示器322上的交互式图形用户界面。控制系统310可以包括一个或多个处理器312、一个或多个存储器314、326、输入/输出装置318、以及用于连接处理器、存储器和输入/输出装置的数据路径(例如，总线316)。计算机系统总线316还可以经由调制解调器或者其他合适的装置连接至数字通信网络(例如，局域网或者广域网或者因特网)或者连接至其他装置和终端。(多个)处理器312接受来自存储器314、326的指令和数据并且执行各种计算。处理器312可以配置为包括算术逻辑单元和控制单元，该算术逻辑单元用于执行算术和逻辑操作，该控制单元用于从存储器314、326提取指令并且解码该指令和执行该指令，在需要时访问算术逻辑单元。存储器314、326通常包括随机存取存储器和只读存储器，然而，也可以存在其他类型的存储器，诸如，可编程只读存储器、可擦可编程只读存储器、以及电可擦可编程只读存储器。同样，存储器314优选地包含操作系统，该操作系统在处理器312上执行。操作系统执行包括如下操作的基本任务：识别输入，向输出装置发送输出，追踪文件和目录，以及控制各个外围装置。

输入/输出装置可以包括用于将数据和指令输入到计算机控制系统310中的键盘318和鼠标320。同样，显示器322可以用于允许用户看到计算机控制系统已经完成的内容。其他输出装置可以包括打印机、绘图机、合成器以及扬声器。通信装置324(诸如，电话或者电缆调制解调器或者诸如以太网适配器、局域网适配器、综合业务数字网适配器、数字用户线路适配器或者无线访问卡等网卡)使得计算机系统310能够访问在诸如局域网、无线局域网、或者广域网等网络上的其他计算机和资源。大容量储存装置326可以用于允许计算机系统310永久地保留大量数据。大容量储存装置可以包括所有类型的磁盘驱动器(诸如，软盘、硬盘和光盘)、以及可以读取数据且将数据写到磁带(其可以包括数字式录音磁带、数字线性磁带、或者其他磁性编码介质)上的磁带驱动器。上述计算机控制系统310可以呈如下形式：手持数字计算机、个人数字助理计算机、笔记本计算机、个人计算机、工作站、微型计算机、大型计算机或者超级计算机。

本领域的技术人员将理解，如本文所公开的计算机控制系统310的示例性实施方案也可以与其他计算机系统配置一起实践，其他计算机系统配置包括手持装置、多处理器系统、基于微处理器的或者可编程的消费电子产品、网络个人计算机、微型计算机、大型计算机等。本发明的各个方面也可以在分布式计算环境中进行实践，在分布式计算环境中，任务是由远程处理装置和/或通过通信网络链接的多个服务器执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地存储器储存装置和远程存储器储存装置两者中。

通信装置74、324可以包括使得能够在控制器57和/或控制系统310的一个或多个处理器312与工厂或者其他场外控制中心之间发送和接收数据消息的硬件和/或软件。数据消息可以根据需要经由直接数据链路和/或无线通信链路被发送和接收。直接数据链路可以包括以太网连接、连接区域网络、或者本领域中已知的另一数据链路。无线通信可以包括如下一个或多个：卫星、蜂窝、蓝牙、WiFi、红外、以及使得通信装置74、324能够交换信息的任何其他类型的无线通信。

控制器57和/或处理器312可以体现为单个微处理器或者多个微处理器，该微处理器包括用于监测操作员和传感器输入并且基于该输入响应地调节冷铣刨机10的操作特点的构件。例如，控制器57和/或控制系统310可以包括存储器314、二次大容量储存装置326、时钟、以及处理器312(诸如，中央处理单元或者用于完成符合本发明的任务的任何其他构件)。许多市场上可买到的微处理器可以配置为执行控制器57和/或控制系统310的功能。应理解，控制器可以容易地体现为能够控制许多其他机器功能的一般机器控制器。各种其他已知的电路可以与控制器和/或控制系统相关联，包括信号调节电路、通信电路、以及其他合适的电路。控制器57可以进一步与外部计算机系统310通信地联接，从而根据需要代替或者此外包括计算机系统310。

控制器57和/或一个或多个处理器312可以配置为确定和控制被转移到拖运车辆16中的材料的转移速率Δ、仍待被铣削的材料的量、以及基于由传感器70、76、78、80生成的一个或多个数据被转移到拖运车辆16中的材料的ID、以及冷铣刨机10的地点。例如，控制器57和/或处理器312可以接收来自传感器70的信号并且基于该信号确定带62上的材料的质量m。与从传感器70、76、78、80接收到的其他信息(例如，皮带速度、对地速度等)一起使用质量m，控制器57和/或处理器312可以配置为确定由输送机系统48转移到拖运车辆16中的材料的质量流率

控制器57和/或处理器312可以连续地确定质量流率

并且通过使质量流率

乘以过去的铣削时期并且在一段输送时期期间求总和来确定被转移的材料的总重量W_m。控制器57和/或处理器312可以配置为：从马达轴和速度齿圈的旋转速度来确定输送带的速度，并且控制输送带的速度从而控制在一段时期期间沿着输送带从材料源头至拖运车辆转移的材料的转移量和速率。

在传感器70配置为生成指示经铣削材料的面积或者体积V(即，代替质量m)的信号的实施例中，控制器57和/或处理器312可以配置为基于经转移的材料的面积或者体积V来确定被转移到拖运车辆16中的材料的转移速率Δ。例如，控制器57和/或处理器312可以配置为：基于来自传感器70的信号来确定经转移的材料的面积或者体积V，并且分别使该面积乘以线性速度(例如，诸如由速度传感器220确定的皮带速度、对地速度等)或者使体积V除以铣削时间以确定体积流率

控制器57和/或处理器312可以通过使体积流率

乘以铣削时期和经铣削材料的密度ρ并且在一段输送时期期间求总和来确定经铣削材料的总重量W_m。密度ρ可以是由控制器57从输入装置56接收或者可以被储存在其存储器中。

控制器57和/或控制系统310的一个或多个处理器312可以配置为：基于质量流率

体积流率

以及/或者经铣削材料的总重量W_m、以及经由输入装置52、318、320、322接收的或者从其存储器314检索到的拖运车辆16的已知特征(例如，几何结构、体积容量、形状、承重能力等)来确定拖运车辆16的填装水平∑。在其他实施例中，拖运车辆16的特征和/或其他信息(例如，经铣削材料的密度ρ)可以是自动地经由通信装置74、324从拖运车辆16接收。使用该信息，控制器57可以配置为确定在拖运车辆16装满(即，到达阈值填装水平、期望填装水平、最大填装水平等)之前的剩余时间T_F。例如，控制器57可以在一段输送时期期间将质量流率

体积流率

总重量W_m、以及/或者填装水平∑与目标值作比较，并且确定在拖运车辆16变得装满之前剩下的时间量。

基于材料转移速率Δ、总重量W_m、以及从定位装置72接收到的信息中的一个或多个，控制器57和/或处理器312可以配置为确定仍待被铣削的材料的量。例如，控制器57可以追踪冷铣刨机10在铣削操作期间的地点数据并且基于该地点数据来确定已经被铣削的工地的面积以及基于工地的已知地理信息来确定仍待被铣削的面积。使用该信息和来自各个传感器76、78、80的信息，控制器57和/或控制系统310的一个或多个处理器312可以确定仍待被铣削和从材料源头移除的材料的体积和/或重量，诸如，恶化沥青路面的程度。可替代地，控制器57可以基于已知铣削操作计划(例如，已知的待被铣削的面积体积、重量等)与总重量W_m之间的差异和/或其他信息来确定仍待被铣削的材料的量。

控制器57和/或控制系统310的处理器312可以配置为经由通信装置74、324将填装水平∑、在拖运车辆16装满之前的剩余时间T_F、材料转移速率Δ(例如，体积流率

或者质量流率

)、总重量W_m、以及/或者其他信息中的一个或多个传达给命令控制中心。控制系统310可以配置为经由显示器322将该信息显示给操作员，并且/或者将该信息传达至处理器312以进行进一步处理。

根据各个所公开的实施例的冷铣刨机10可以包括：框架38；连接至框架38的铣削滚筒42；牵引装置40，该牵引装置40将框架38和铣削滚筒42支撑在路面表面17上方；输送机58、60，该输送机58、60枢转地连接至框架38并且配置为将经铣削材料装载到拖运车辆16中；以及控制系统310，该控制系统310用于自动地控制铣削滚筒42的操作。控制系统310可以包括输入装置318、320、显示装置322、以及存储装置314，该存储装置314配置为储存建议骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒应该以该建议骤降速度降下到路面表面中从而最有效地且高效地打碎和移除路面材料以通过铣削滚筒实现各种切削深度。

安装在冷铣刨机10的部件上的各个传感器在操作期间、以及在各种不同的情况下且在不同的操作条件下使用冷铣刨机10的操作员可以随着时间的推移将大量专有数据累积和储存作为“大数据”。大数据常常被定义为高容量、高速度和/或高变体的信息资产，这些资产要求具有成本效益的、创新的信息处理形式，其允许增强洞察力、决策制定、以及过程自动化。对可能由诸如冷铣刨机10等设备的制造商、所有者、承租人、以及供应商累积的大量常常专有的数据的使用可以包括对预测分析和用户行为分析或者用于从该数据提取值的其他先进数据分析方法的使用。该数据可以被储存在控制系统310的存储器314和/或大容量储存装置326中、或者冷铣刨机10车载的或者场外的其他存储装置中。随着时间的推移所累积和储存的其中一些数据可以包括：根据操作参数(该操作参数可以包括使旋转铣削滚筒降下到特定铺设材料的路面表面中以实现对特定切削深度的切削的骤降速度)对具有被安装在不同冷铣刨机上的不同切削刀具的多个不同铣削滚筒在打碎和移除不同类型的路面材料上的有效性的测量。与该测量相互关联的操作参数和/或与特定铣削滚筒的有效性有关的计算可以包括：铣削滚筒在其以不同骤降速度降下到不同材料的路面中时的旋转速率以及在这些特定操作条件下实际上被移除的路面材料的体积或者质量。

除了测量不同铣削滚筒在不同操作参数下移除路面材料上的有效性之外，随着时间的推移所累积和储存的数据还可以包括：用于不同切削深度的大量不同骤降速度的相关性及所产生的振动以及铣削滚筒上的切削刀具和冷铣刨机的其他部件所经受到的磨损的其他指示或者测量。在一段时期期间由传感器和操作员累积的数据可以与不同型号的冷铣刨机相关联，不同型号的冷铣刨机具有在不同路面类型上且在其他有关条件和操作特点下操作的不同铣削滚筒。数据可以由控制系统310的一个或多个处理器312检索和处理从而得到针对可能由操作员选择的每一期望切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度。针对每一期望切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度可以被确定从而优化每个冷铣刨机和/或铣削滚筒在打碎和移除路面材料上的有效性和效率。

对于冷铣刨机的用于期望切削深度的特定可接受的和/或建议的骤降速度，可以基于大量不同因素来确定与其相关联的最佳有效性和效率，冷铣刨机的操作员、所有者、承租人或者制造商可以给予这些不同因素不同的权重。例如，冷铣刨机的操作员或者所有者可以确定冷铣刨机上的与用于实现特定切削深度的某一骤降速度相关联的磨耗应该被给予比在某些情况下材料的移除速度更大的权重。在根据本发明的控制系统310的其他示例性实施方案中，用于期望切削深度的骤降速度的最佳有效性可能严格地是如下参数的函数：被铣削的路面材料的类型、设在铣削滚筒上的切削刀具的类型和/或者配置、铣削滚筒的旋转速度、以及由旋转铣削滚筒在一段时期内打碎和移除的材料的体积或者质量。

当由一个或多个处理器312处理时，与冷铣刨机10相关联的传感器和操作员所累积的数据可以显示：对于在切削至特定深度时递增地高于特定阈值骤降速度的骤降速度在打碎和移除材料上的有效性的略微增加，从总体成本角度来看，其所产生的成本可能远非切削工具和冷铣刨机承受的加剧磨损所能抵消的，导致加剧磨损的是在逐渐增加的切削速度下振动的增加。在这种情况下，数据就可以使得处理器312确定用于特定切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度不包括递增地较高骤降速度。在其他示例性实施方案中，冷铣刨机的操作员或者所有者可以给予冷铣刨机的燃油效率更大的权重，并且控制系统310的一个或多个处理器312在确定与特定切削深度相关联的特定骤降速度的最佳有效性和效率时可以考虑到该权重。换言之，与用于特定切削深度的特定骤降速度相关联的最佳有效性和效率、以及因此用于特定切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度可以取决于依附于各个操作目标和参数的权重而发生变化。在一些示例性实施方案中，用于特定铣削滚筒在移除特定路面材料至期望切削深度的特定骤降速度的有效性可以受到相关联效率的限制。该效率可以是如下参数的函数：铣削滚筒的切削刀具上的磨耗、冷铣刨机的燃油消耗量、或者所导致的总体停工时间、维护费用、冷铣刨机的预期工作寿命、或者当在用于不同切削深度的特定骤降速度下操作时可能与该特定铣削滚筒的操作有关的其他成本。冷铣刨机的继续操作、以及由冷铣刨机上的各个传感器所提供的数据的继续累积、以及从其他冷铣刨机和场外数据库接收到的结果可以允许控制系统310继续提高冷铣刨机在打碎和移除路面材料上的有效性和效率，同时针对不同期望切削深度采用不同骤降速度，并且考虑到与冷铣刨机的操作相关联的总体成本。因此，可以基于随着时间的推移从在不同路面材料上且在不同条件和参数下操作的大量不同冷铣刨机(带有具有不同特点的铣削滚筒)累积的经验数据来定期地或者连续地更新用于各种切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度。

处理器312可以配置为：经由输入装置接收指示冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号，并且从被储存在存储器314和/或储存装置326中的数据库来确定至少一个能够接受的和/或建议的骤降速度，旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以该至少一个能够接受的和/或建议的骤降速度降下到路面表面中以实现特定切削深度。被储存在存储装置314中的数据库内包含的关于用于不同切削深度的能够接受的和/或建议的骤降速度可以是通过记录来自与各个冷铣刨机相关联的各个传感器的感测输出和不同铣削滚筒(其在各种条件和操作参数下操作且在包括不同类型的铺路材料的路面表面上操作的大量不同冷铣刨机上使用)所实现的实际结果在一段时期期间获取和完善的专有经验证据。处理器312可以选择性地将用于特定期望切削深度的至少一个建议骤降速度或者建议骤降速度范围显示在显示装置上，生成指示至少一个骤降速度的命令控制信号，并且将该命令控制信号传达给致动器，该致动器配置为调控铣削滚筒下降到路面表面中的速率。用于不同切削深度的建议骤降速度可以是如下参数的函数：用在不同铣削滚筒上的不同切削刀具的操作特点、不同铣削滚筒的旋转速度、被铣削的材料的类型、以及可能有利于特定冷铣刨机和特定铣削滚筒在从铺设表面上打碎和移除路面材料上的有效性和效率的其他因素。在打碎和移除路面材料上的有效性和效率也可以由多个附加因素来确定，诸如，为了实现期望切削深度所过去的时间、在铣削操作期间给予冷铣刨机的振动的量、以及由于在特定骤降速度下操作以实现某些切削深度而导致的在切削刀具和冷铣刨机上的长期磨耗。

除了影响在铣削滚筒和冷铣刨机的其他部件或者系统上的磨耗的量之外，对特定骤降速度和切削深度的选择也可能有利于从路面表面上移除路面材料且将其输送至拖运车辆的速率。如从由皮带速度传感器生成的信号所确定的，对输送带62的速度的精确实时测量使得能够通过控制器57和/或处理器312准确实时地确定在任何时间点或者在任何限定时期期间实际上被沉积到拖运车辆16中的经铣削材料的量。处理器312还可以使用由皮带速度传感器提供的信息来确定是否应该对用于铣削滚筒42的切削深度作出改变(例如，通过向致动器46发送命令控制信号以升起或者降下框架38)，以及是否应该与输送带62的速度的变化一起使驱动输送带62的马达的旋转速度和/或铣削滚筒42下降到表面17中的骤降速度发生变化。如上文所提到的，可以凭借通过致动连接在框架38与牵引装置40之间的一个或多个致动器46控制框架38相对于表面17的移动来控制使铣削滚筒42下降到表面17中的骤降速度。

工业实用性

所公开的用于根据期望切削深度自动地确定和控制冷铣刨机上的铣削滚筒的骤降速度的系统和方法可以与期望在从铺设表面上打碎和移除路面材料上的有效性和效率提高的任何冷铣刨机一起使用。根据期望切削深度对骤降速度进行的自动调节还确保了使冷铣刨机的工作寿命延长，这是通过避免会导致切削刀具上的过度磨耗的操作以及振动或者其他潜在有害的操作特点。用户将不再需要关心在每次对期望切削深度作出改变时记住调节骤降速度，因而简化冷铣刨机的操作并且允许操作员集中于以最有效且高效的方式实现期望数量的路面材料的移除，而不是集中于使冷铣刨机以最有效且高效的方式执行移除的特定措施。

在冷铣刨机10的操作期间，可以在冷铣刨机10由牵引装置40推进通过表面17时由铣削滚筒42移除来自表面17的材料。经铣削材料可以由输送机系统48装载到拖运车辆16中，同时空的拖运车辆在待命位置等待。每个拖运车辆16初始地可以位于工厂20处或者另一地点处，等待来自调度厂21的调度信号。

在经铣削材料被装载到拖运车辆16中时，冷铣刨机10的控制器57和/或控制系统310可以生成关于冷铣刨机操作参数和从冷铣刨机10被转移至拖运车辆16的经铣削材料中的至少一个的数据。例如，除了由冷铣刨机10的操作员输入的期望切削深度之外，控制系统310还可以接收来自用于输送带62的速度传感器的信号，并且使输送机的操作与特定切削深度和用于铣削滚筒42的骤降速度相协调。传感器70还可以提供指示在输送机系统48上和/或被转移到拖运车辆16中的经铣削材料的量的信号。控制器57和/或控制系统310可以从一个或多个传感器接收指示如下参数的信号：铣削滚筒42的旋转速度、铣削滚筒42当前所实现的切削深度、铣削滚筒42当前下降到路面中的骤降速度、输送带62的速度、以及冷铣刨机10的对地速度。基于来自一个或多个传感器的信号，控制器57和/或控制系统310可以确定转移到拖运车辆16中的材料的转移速率Δ(例如，质量流率

体积流率

等)。基于材料转移速率，控制器然后可以确定附加数据，诸如，经铣削材料的总重量W_m、拖运车辆16的填装水平∑、以及在拖运车辆16装满之前的剩余时间T_F。

控制器57还可以基于从定位装置72接收到的信号在铣削操作期间生成冷铣刨机地点数据。该地点数据可以包括冷铣刨机10的地理位置和/或冷铣刨机10的前进方向，其可以用于生成其他数据。例如，控制器57可以基于冷铣刨机10的地点来确定被转移到拖运车辆16中的经铣削材料的材料ID。不同材料类型的已知地点可以被储存在控制器57的存储器内或者由控制器57经由定位装置72和/或通信装置74接收。控制器57可以基于该信息使材料ID与经铣削材料相关联。

控制器57还可以基于从各个传感器接收到的地点数据和/或信息来确定仍待被铣削的材料的量。例如，控制器57可以基于来自定位装置72的信号在铣削操作期间追踪冷铣刨机10的位置并且确定已经被铣削的工地的面积。基于工地的已知地理信息，控制器57然后可以将经铣削面积与工地的已知信息作比较从而将其间的差异确定作为仍待被铣削的面积。可替代地，控制器57可以连续地确定和追踪已经铣削的材料的量(诸如，经铣削材料的总重量W_m)，并且将该量与已知铣削操作参数(例如，目标重量、体积、质量等)作比较。

控制器57和/或控制系统310然后可以经由通信装置74、324将所生成的数据传达至工厂或者其他命令控制中心。一旦在控制中心处接收到数据或者使得数据可用于冷铣刨机10的操作员，就可以对数据进行分析。冷铣刨机10的操作员可以经由显示器322实时地查看数据并且确定何时对切削深度作出调节，同时确信控制系统310将同时地且自动地实现用于铣削滚筒42的在每一切削期间的最有效且高效的骤降速度。在一些示例性实施方案中，一旦操作员已经选择特定期望切削深度，控制系统310的处理器312就可以配置为确定且选择性地在显示器322上显示仅仅适合于最有效地且高效地实现期望切削深度的最佳骤降速度或者骤降速度范围。

在根据本发明的控制系统310的一个示例性实施方案中，一种方法可以被执行用于基于冷铣刨机的操作员输入的期望切削深度来自动地调节使冷铣刨机10的旋转铣削滚筒42降下到路面表面17中的骤降速度。该方法可以包括：在处理器312处从输入装置318接收指示期望切削深度的信号，并且用处理器312从与处理器312相关联的存储器314、326中的数据库来确定至少一个能够接受的和/或建议的骤降速度，旋转铣削滚筒42在铣削操作期间应该以该至少一个能够接受的和/或建议的骤降速度降下到路面表面17中以实现特定切削深度的最佳有效性和效率。冷铣刨机10的操作员、承租人、所有者、供应商、和/或制造商还可以使用各个输入装置(诸如，键盘输入装置318)来给各个操作目标提供不同的权重因素，诸如，在一段时期内移除尽可能多的材料、减小冷铣刨机10的刀具或者其他部件上的磨耗、以及冷铣刨机10的燃油效率。该方法还可以包括：将用于特定期望切削深度的至少一个骤降速度显示在显示装置322上；用处理器312生成指示至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及将命令控制信号传达给致动器46，该致动器46配置为调控旋转铣削滚筒42下降到路面表面17中的速率。

在另一示例中，处理器312可以经由通信装置324从冷铣刨机10接收数据并且基于该数据自动地生成到达拖运车辆16的调度信号。例如，处理器312可以从冷铣刨机10接收材料转移速率Δ(其可以根据特定切削深度和用于铣削滚筒42的骤降速度发生变化)，并且确定将材料从工地拖走的速率(例如，每单位时间的拖运车辆的数量、每单位时间的材料的量等)。处理器312还可以基于从冷铣刨机10接收到的地点数据来确定工厂与冷铣刨机10之间的距离和行进时间。基于该信息，处理器312可以能够确定将材料从工地拖走的速率以及应该将取代拖运车辆送到工地以允许连续铣削操作的速率。

对于本领域的技术人员将明显的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以对所公开的用于自动地控制冷铣刨机上的铣削滚筒的操作的系统和方法作出各种修改和变更。在考虑到本文所公开的系统的规范和实践的情况下，所公开的系统和方法的其他实施例对于本领域的技术人员而言将显而易见。这些规范和示例仅仅意在被看作是示例性的，本发明的真正范围由如下权利要求书及其等效物指示。

Claims (10)

1.一种用于自动地控制冷铣刨机上的铣削滚筒的操作的系统，所述系统包括：

输入装置；

显示装置；

存储装置，所述存储装置配置为储存建议骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒应该以所述建议骤降速度降下到路面表面中从而最有效地且高效地打碎和移除路面材料以通过所述铣削滚筒实现各种切削深度；以及

处理器，所述处理器与所述输入装置、所述显示装置和所述存储装置通信，并且配置为：

经由所述输入装置接收指示所述冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号；

从所述数据库确定至少一个骤降速度，所述旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以所述至少一个骤降速度降下到所述路面表面中以实现所述特定切削深度；

将用于所述特定切削深度的所述至少一个骤降速度显示在所述显示装置上；

生成指示所述至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及

将所述命令控制信号传达给致动器，所述致动器配置为调控所述铣削滚筒下降到所述路面表面中的速率。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入装置包括一个或多个图标，所述一个或多个图标选择性地由所述处理器呈现在所述显示装置上的图形用户界面上，每个图标与建议骤降速度或者建议骤降速度范围中的一个相对应，所述建议骤降速度或者建议骤降速度范围与所述操作员所期望的所述特定切削深度相对应，并且其中，操作员对经显示图标的选择是由所述处理器在生成所述命令控制信号时所使用的输入。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器配置为经由所述输入装置接收指示所述冷铣刨机的所述操作员所期望的切削深度范围的信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器配置为控制所述冷铣刨机的框架的高度，所述框架能够相对于所述路面表面旋转地支撑所述铣削滚筒。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述铣削滚筒的所述特定操作特点包括所述铣削滚筒上所包括的各种切削刀具的配置和所述铣削滚筒的旋转速度中的一个或多个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储装置进一步配置为：储存用于多个铣削滚筒的建议骤降速度的所述数据库，所述多个铣削滚筒各自具有不同的操作特点；并且使用于所述多个铣削滚筒中的每一个的所述建议骤降速度与所述路面表面中包含的至少一种材料相互关联。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步配置为生成指示如下一个或多个的所述命令控制信号：与特定切削深度相对应的骤降速度的预设限制、或者与特定切削深度或者切削深度范围相对应的能够接受的骤降速度范围。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步配置为生成指示增量的数量和大小的所述命令控制信号，可以针对特定切削深度或者切削深度范围中的每一个从所述增量来选择所述骤降速度。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步配置为生成所述命令控制信号从而针对小于或等于3英寸的切削深度将能够接受的骤降速度范围设定为1-15mm/秒、针对4-8英寸的切削深度将能够接受的骤降速度范围设定为1-6mm/秒、针对8-10英寸的切削深度将能够接受的骤降速度范围设定为1-4mm/秒、以及针对大于10英寸的切削深度将能够接受的骤降速度范围设定为小于3mm/秒。

10.一种冷铣刨机，所述冷铣刨机包括：

框架；

连接至所述框架的铣削滚筒；

牵引装置，所述牵引装置将所述框架和所述铣削滚筒支撑在路面表面上方；

输送机，所述输送机枢转地连接至所述框架并且配置为将经铣削材料装载到拖运车辆中；以及

控制系统，所述控制系统用于自动地控制所述铣削滚筒的操作，所述系统包括：

输入装置；

显示装置；

存储装置，所述存储装置配置为储存建议骤降速度的数据库，具有特定操作特点的旋转铣削滚筒应该以所述建议骤降速度降下到所述路面表面中从而最有效地且高效地打碎和移除路面材料以通过所述铣削滚筒实现各种切削深度；以及

处理器，所述处理器与所述输入装置、所述显示装置和所述存储装置通信，并且配置为：

经由所述输入装置接收指示所述冷铣刨机的操作员所期望的特定切削深度的信号；

从所述数据库来确定至少一个骤降速度，所述旋转铣削滚筒在铣削操作期间应该以所述至少一个骤降速度降下到所述路面表面中以实现所述特定切削深度；

将用于所述特定切削深度的所述至少一个骤降速度显示在所述显示装置上；

生成指示所述至少一个经确定骤降速度的命令控制信号；以及

将所述命令控制信号传达给致动器，所述致动器配置为调控所述铣削滚筒下降到所述路面表面中的速率。

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