CN217869847U - 沥青摊铺系统 - Google Patents

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Abstract

一种沥青摊铺系统(1)，包括扫描车(7)、铣刨机(5)和道路摊铺机(3)，其中每一者都具有至少一个用于位置测定的GNSS模块(25)和数据处理单元(27)，所述铣刨机(5)或所述道路摊铺机(3)各自的数据处理单元(27)被配置为根据位置在每种情况下驱动所述铣刨机(5)或所述道路摊铺机(3)，并且其中所述扫描车(7)具有用于在空间上测量现有的路面(9)的测量设备(11)，铣刨机(5)具有用于在空间上测量铣刨的实际铣刨轮廓(19)的测量设备(11)，所述道路摊铺机(3)具有用于在空间上测量摊铺的实际高度轮廓(29)的测量设备(11)。

Description

沥青摊铺系统
技术领域
本申请涉及沥青摊铺系统。
背景技术
摊铺，尤其是重铺路面，需要多个协调的步骤，其中使用了多个建筑机械。例如，铣刨机用于去除旧路面，道路摊铺机用于摊铺新路面。也可以使用用于重新压实新路面的压路机和用于为道路摊铺机装填物料的给料车。路面是指所有表面，优选的是基于沥青或混凝土物料的表面，其可以由道路摊铺机制造，例如道路、自行车道、人行道、停车场等。数字规划数据越来越多地支持新路面的建设，其中，为了提高质量和效率，应根据数据的交换对单独的摊铺步骤和单独的建筑机械进行协调。例如，从US10,563,362B2可知可以基于来自冷铣刨机的行进路径信息来控制道路摊铺机。从DE 102019120060A1中可知，基于来自自主移动机器的传感器信息生成冷铣刨机的工作现场地图。
支持路面的摊铺操作的已知的数字系统针对特定的子方面并且仅生成、交换或使用受限量的数字数据。
实用新型内容
本申请的一个目的是提供一种用于摊铺路面的系统，其中生成和处理数字数据以提高摊铺质量和操作效率。
该目的通过根据本申请中的实施例所述的沥青摊铺系统来解决。在被申请中还限定了有利的进一步实施例。
根据本申请的沥青摊铺系统包括扫描车、铣刨机和道路摊铺机，其中每一者都具有至少一个用于位置测定的GNSS模块和数据处理单元。铣刨机或道路摊铺机各自的数据处理单元被配置为以与位置有关的方式分别驱动铣刨机或道路摊铺机。扫描车具有用于在空间上测量现有的路面的测量设备。铣刨机具有用于在空间上测量铣刨出的实际铣刨轮廓(路基)的测量设备，以及道路摊铺机具有用于在空间上测量摊铺的实际高度轮廓的测量设备。扫描车也可以通过其数据处理单元以与位置有关的方式被驱动。在这个背景下，可以以与位置有关的方式驱动是指可以至少部分自主地驱动，即计算机控制的驱动。各车辆还可以具有多个用于位置测定的GNSS模块，例如参考摊铺熨平板的左侧和/或右侧最外端。类似地，可以通过将位于建筑机械上的GNSS模块链接到建筑机械的尺寸来获得这样的数据，其中所述尺寸可以是可变的。例如，GNSS模块可以被置于道路摊铺机上的中心，并且可以通过各自的发动机的控制或通过合适的传感器知晓或确定道路摊铺机的摊铺熨平板的各自的延伸宽度。
优选地，至少两个数据处理单元彼此无线连接和/或各自无线连接到与扫描车、铣刨机或道路摊铺机分离布置的另一数据处理单元。以该方式，例如，可以传递在相应的建筑机械处确定的数据和/或可以接收规划数据和/或控制命令。
根据本申请的用于摊铺路面的方案，特别是重铺路面的方案，包括以下步骤：
-通过传感器在空间上测量现有的路面，
-创建待铣刨的路基的数字目标铣刨轮廓，
-创建待摊铺的路面的数字目标高度轮廓，并根据目标铣刨轮廓和目标高度轮廓计算层厚度，
-根据目标铣刨轮廓的规格至少部分地自动化控制铣刨机以铣刨目标铣刨轮廓，
-在空间上测量铣刨的实际铣刨轮廓(路基)，
-根据目标高度轮廓的规格，至少部分地自动化控制道路摊铺机以摊铺路面。
步骤适合以这里所示的顺序执行。
现有的路面或实际铣刨轮廓(路基)的空间测量可以通过配备一个或多个合适的测量设备或传感器的扫描车行驶通过相关的施工区域而发生，借此传感器记录数据，例如，扫描相应的表面。这可以通过激光测量技术、超声波技术、红外技术、在可见波长范围内的光学技术等来完成。附加地或替代地，可以使用下面进一步描述的方案的实施例，特别是传感器布置在铣刨机和/或道路摊铺机上的那些实施例。然而，测量也可以由操作者携带或牵引的设备执行。类似地，固定测量设备可以扫描待施工的表面的一部分，例如，使用旋转光学器件。同样，可以想象使用空中无人机进行空中测量。空间测量包括例如创建具有X、Y和Z坐标的数据集，即在X-Y平面中结构的位置和/或延伸，以及在Z方向上的高度信息。特别地，每个测量点的X-Y位置坐标可以被记录并与测量的高度信息相关联。可以通过接收全球导航卫星系统(GNSS)信号或使用基于地球的参考点来记录位置坐标。因此，现有的路面或实际铣刨轮廓的延伸、尺寸和高度结构可以记录为关联数据。这同样适用于新摊铺的路面的空间测量，如下所述。
可以在考虑测量的数据的情况下创建数字目标铣刨轮廓或目标高度轮廓。该规划数据可以自动生成和/或通过用户输入到相应的合适的数据处理单元并使用相应的合适的数据处理单元来生成。数据集还可以包括必要的机器参数或设置。理想地，目标铣刨轮廓和目标高度轮廓各自包括每个数据点或位置坐标点的位置坐标X、Y和高度值Z，就像测量的现有的路面的数据集或测量的实际铣刨轮廓的数据集那样。因此，各自计算或测量的轮廓可以包括关于在X、Y和Z方向上的空间延伸的信息。
至少部分地自动化控制铣刨机或道路摊铺机可以包括通过电子数据处理单元控制相应机器的全部功能或仅仅部分功能。操作员可以处在操作员平台或建筑机械上或建筑机械处的其他合适位置，以监控机器的操作并在必要时采取纠正措施，或者总体上操作非自动控制的一个或多个功能。为了此目的，可以存在一个或多个显示元件、操作面板、遥控器等。
优选地，基于目标铣刨轮廓和目标高度轮廓计算对摊铺物料的需求。这可以在已创建待摊铺的路面的数字目标高度轮廓并已计算层厚度后直接方便地完成。因此，可以规划所需的物料的运送并计算产生的成本。
优选地，在空间上测量铣刨的实际铣刨轮廓(即制造的路基)包括比较实际铣刨轮廓与目标铣刨轮廓。特别地，记录实际铣刨轮廓与目标铣刨轮廓的高度(Z方向)或延伸(在X-Y平面中的尺寸)的偏差。然后可以相应地调整新路面的规划数据，即特别是目标高度轮廓。例如，如果铣刨的表面比最初计划的更宽，则可能必须在X-Y方向上摊铺额外的区域。
在有利的变体中，在空间上测量铣刨的实际轮廓(路基)包括重新计算层厚。例如，如果铣刨的表面太深，则仍然可以通过调整层厚度来保持新路面的原来规划的高度水平。
在优选的变体中，铣刨的实际铣刨轮廓(路基)的空间测量包括重新计算摊铺物料需求。铣刨深度和铣刨区域的延伸的偏差都会影响对摊铺物料的需求。因此，通过修正计算，可以为施工场地供应所需的准确量的摊铺物料。
优选地，铣刨出的实际铣刨轮廓(路基)的空间测量是借助于布置在铣刨机上的至少一个测量设备并且至少部分地在铣刨期间执行的。例如，测量设备可以布置在铣刨机的尾端，改测量设备可以是或可以包括一个或多个上述传感器。通过这种方式，可以在铣刨机的转子(方便地布置在更靠前的区域)仍在去除现有的路面的同时，扫描或测量已经铣刨的区域。测量设备或与其连接的铣刨机的元件可以具有机械或电子装置，其为传感器系统至少部分地补偿由铣刨产生的振动。因此，如果实际铣刨轮廓由铣刨机自身测量，则无需扫描车再次在铣刨表面上行驶，这节省了大量时间。
在一个变体中，控制道路摊铺机包括根据目标高度轮廓自动操纵道路摊铺机。道路摊铺机因此在自动驾驶的意义上移动，由此可以想象，行驶的速度和方向由数据处理单元控制。为此，如上所述，目标高度轮廓可以包括每个数据或位置坐标点的X、Y和Z信息，从而基于该空间信息限定道路摊铺机的行进路径。因此，可以特别精确地控制道路摊铺机，并且操作员可以从该任务中解脱出来。
通过根据目标高度轮廓自动控制摊铺熨平板的一个或多个侧移器(sideshift)来控制道路摊铺机是有利的。可收缩且可延伸的侧移器限定和限制了新路面的宽度，并且为此目的可以具有外部导向板。如果横向路面几何形状由于凸起(bulges)等而发生变化，则可以自动调整摊铺宽度。为了此目的，所有关于空间延伸的数据，即特别是待摊铺的区域的X、Y和Z坐标，都可以方便地在目标高度轮廓的数据记录中获得。
在优选的变型中，控制道路摊铺机包括根据目标高度轮廓自动控制调平缸和/或至少一个压实单元。布置在摊铺熨平板上的压实单元可以是例如夯实机、熨平板或压力棒。这样，即使实际铣刨轮廓(路基)不平坦，也可以摊铺平坦的新路面。尽管层厚度不同，可以调整压实的执行以通过压路机在再压实期间对所有区域获得恒定的再压实高度。同样，以该方式，可以特别好地摊铺在道路走向上不断变化的路面轮廓。
在有利的变体中，摊铺的实际高度轮廓是在空间上测量的，特别是至少部分地在摊铺期间并且通过布置在道路摊铺机上的至少一个测量设备测量的，并且与目标高度轮廓进行比较。这样可以控制摊铺结果，并确保摊铺的质量。
在有利的变体中，在摊铺期间记录道路摊铺机的一个或多个运行参数。记录的数据可以与摊铺结果进行比较，并因此用于确保摊铺操作的质量。可以设置和检查将摊铺结果分配给特定操作参数的模型。例如，可以针对特定的熨平板位置和/或行进速度和/或压实单元的性能预测摊铺层厚度。对于侧移器的具体的延伸位置和/或相关联的行进路径，可以预测摊铺层的面积和/或位置。因此，已经可以从机器设置中获得摊铺结果和检查摊铺结果。
在优选的变体中，创建待铣刨的路基的数字目标铣刨轮廓包括创建铣刨机的行进路径和/或创建待摊铺的路面的数字目标高度轮廓包括创建道路摊铺机的行进路径。因此，数字规划数据的创建不仅可以包括静态数据，诸如各自的X-Y位置坐标点的高度Z的信息，还可以包括机器位置以及其他机器参数。为具有大于最大熨平板宽度的横向延伸的区域理想地规划行进路径，以使必需的通过遍数(number of passes)最小化。例如，行进路径规划可以通过合适地编程的数据处理单元自动执行，但也可以手动创建。
在优选的变体中，现有的路面和/或实际铣刨轮廓(路基)和/或实际高度轮廓的测量数据被转发到与铣刨机或道路摊铺机分离的数据处理单元。这样，例如，可以在规划中心中的PC(个人计算机)上规划和检查路面的摊铺。数据可以通过无线电技术转发。数据也可以通过数据载体(例如USB存储器，或通过电缆，例如通过将膝上型计算机连接到相应建筑机械的数据处理单元)至少暂时地进行传送。
附图说明
在下文中，参考附图更详细地描述本申请的实施例。
图1示出了包括道路摊铺机、铣刨机和扫描车的沥青摊铺系统的示意图，
图2示出了不同制造步骤的路面的示意性截面图，
图3示出了规划和制造数据的示意性三维视图，
图4示出了待摊铺的一段路面的示意性俯视图。
在图中，相互对应的部件标记为相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了沥青摊铺系统1，其具有道路摊铺机3、铣刨机5和扫描车7。其他车辆，诸如用于再压实的压路机、用于运走已经被铣刨的现有的路面9的一辆或多辆卡车，以及用于运送摊铺物料的一辆或多辆卡车，也可以是沥青摊铺系统1的一部分，但这里没有示出。扫描车7具有测量设备11，用于在空间上测量其在上移动的地面，特别是现有的路面9。测量设备11可以包括一个或多个传感器13，例如激光传感器，其检测先前发射并由地面反射的激光束。铣刨机5具有一个或多个转子15，其通过旋转铣刨出现有的路面9。铣刨出的物料可以通过传送带17转移到卡车上。道路摊铺机3在由铣刨机5留下的路基或实际铣刨轮廓19上方行进，并使用摊铺熨平板21摊铺新的路面23(例如沥青物料或混凝土物料的路面)。道路摊铺机3、铣刨机5和扫描车7各自具有GNSS模块25，用于接收用于位置测定的卫星信号。替代地或附加地，位置测定可以由诸如激光参考系统之类的本地设备来执行。
车辆3、5、7可以各自包括数据处理单元27，然而也可以存在与车辆3、5、7分离的一个或多个数据处理单元27。数据处理单元27可以包括数据存储、处理器以及通信接口。特别地，数据处理单元27可以彼此无线连接以交换数据，如这里由虚线指示的。此外，数据处理单元27可各自处理与相应的车辆3、5、7相关的任何数据，包括例如由GNSS模块25接收的卫星信号，使得GNSS模块25实质上仅用作天线。铣刨机5和道路摊铺机3还各自具有至少一个测量设备11，用于分别在空间上测量铣刨的路基(实际铣刨轮廓)19和摊铺的实际高度轮廓29。测量设备11可以具有相同或不同的设计和操作模式。
道路摊铺机3在其左侧和右侧各有一个调平缸31，其用于设定摊铺熨平板21的牵引点高度。摊铺熨平板21在其左侧和/或右侧具有侧移器33，其横向限制摊铺物料35的供给并因此限定摊铺宽度。侧移器33可以通过可横向延伸的熨平板元件来布置，并且因此以可变的熨平板宽度布置并且通过竖直板将摊铺物料35实质上保持在期望的宽度。摊铺熨平板21包括一个或多个压实单元37，诸如夯实机、熨平板或压力棒，以按照期望的压实度用摊铺物料35进行摊铺。
图2示出了示意性截面图，以示出在不同的制造步骤中路面在Z方向上的高度。在该示例中，现有的路面9具有不平坦性，诸如车辙，并且被提供用于再生并且首先在空间上进行测量。然后数字目标铣刨轮廓39(虚线)被创建，即由操作员在例如PC上规划，或使用合适的软件自动创建。然后以数字方式创建(即规划)新路面的数字目标高度轮廓41。目标高度轮廓41因此指定路面高度，包括可能期望的坡度、顶部轮廓等。新路面的层厚度Z1和因此所需的摊铺物料35的量从而是已知的。通过铣刨机5铣刨的实际铣刨轮廓19，即路基，可能偏离目标铣刨轮廓39的预期高度，如这里所示，例如，它可能较低，因为更多的物料被铣刨出。为了获得关于实际高度以及铣刨的实际铣刨轮廓19在宽度和长度(X-Y方向)上的空间延伸的信息，对其进行空间测量。可以将实际铣刨轮廓19与目标铣刨轮廓39进行比较，并且可以检测层厚度的偏差Z2。基于测量的实际铣刨轮廓19，可以检测实际需要的层厚Z3(＝Z1+Z2)，以实现目标高度轮廓41的所需的摊铺高度。
图3示出了计划和生产数据的示意性三维视图。实际铣刨轮廓19的数据点，即路基，显示为下部网格。可以理解的是，实际铣刨轮廓19的数据点43对应于测量系统的分辨率，即GNSS测量或路面扫描。上部网格代表目标高度轮廓41的数据点45，即待摊铺的层的数字规划数据。两个轮廓19、41的数据点43、45的数量可以不同。数据包括X-Y方向的结构的延伸和Z方向的高度数据。可以看出，铣刨的路基19可能具有不平坦性，使得高度Z3，即到目标高度轮廓41的距离，作为X-Y坐标的函数是可变的。
图4示出了待摊铺的一段路面的示意性俯视图。铣刨机5已经通过沿其行进路径47行进产生了实际铣刨轮廓或路基19。道路摊铺机3现在沿着为其规划的路径49行进，如这里所示，该路径与铣刨机5的行进路径47不同，但也可以与其相同。道路的横向边界51可以具有向内或向外的凸起53。因此，当摊铺新路面23时，可以控制道路摊铺机3，以使摊铺熨平板21的侧移器33及其摊铺宽度自动调节到变化的路面宽度。特别地，摊铺熨平板21的一侧的侧移器33可以在每种情况下独立于另一侧的侧移器来控制。在规划行进路径49时，要考虑摊铺熨平板21的最大和最小可能宽度以及可变的路面宽度。对于比摊铺熨平板21的最大宽度宽的待铺设区域，以最小化通过遍数的方式规划道路摊铺机3或多个道路摊铺机3的行进路径49。
基于用于摊铺路面的方案的上述实施例，相同的许多变化是可能的。车辆3、5、7中的全部或部分可以部分自动地或全自动地驱动和操作，即计算机控制。类似地，其他车辆，诸如压路机或给料车，可以至少部分地自动地、尤其是自主地操作。

Claims (1)

1.沥青摊铺系统(1)，包括扫描车(7)、铣刨机(5)和道路摊铺机(3)，其中每一者都具有至少一个用于位置测定的GNSS模块(25)和数据处理单元(27)，并且其中所述扫描车(7)具有用于在空间上测量现有的路面(9)的测量设备(11)，其特征在于，铣刨机(5)具有用于在空间上测量铣刨的实际铣刨轮廓(19)的测量设备(11)，所述道路摊铺机(3)具有用于在空间上测量摊铺的实际高度轮廓(29)的测量设备(11)。
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