JP2021167560A - 横断プロファイル制御を備えた路面仕上げ機 - Google Patents

Abstract

【課題】道路横断勾配を自動制御で施工させる路面仕上げ機を提供する。
【解決手段】路面仕上げ機１はスクリード３とＧＮＳＳ受信機と材料コンベヤと電子制御システムを備え、電子制御システムは工事データ、仕上げるべき道路舗装１５の公称の高さプロファイルが格納されるメモリと、データプロセッサとを備える。ＧＮＳＳ受信機によって決定される路面仕上げ機のそれぞれの位置座標点に対する公称の高さプロファイルとそれによって確定される横断プロファイルを用いて敷設材料を敷設するために、アクチュエータ機構、特にレベリングシリンダ及び／または横断方向のキャンバー調整５５及び／または傾斜調整及び／またはバーム調整を、工事データに基づいて自動的に制御するように制御システムが構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、路面仕上げ機及び路面仕上げ機の操作方法に関する。

道路舗装は、完全に水平で平らな形状になるよう敷設されるものだけでなく、雨水の排水改善などの有利な効果が得られるような横断プロファイルを有するものもある。例えば、道路の直線区分は横断方向のキャンバー（ｃａｍｂｅｒ）を有するよう、つまり、両サイドにある車道中央の最も高い線から外側に向かって傾斜するように仕上げられる。カーブは該カーブの内側半径から外側半径へ向かって高くなるカント（ｓｕｐｅｒｅｌｅｖａｔｉｏｎ）を有するように形成される。このようなプロファイルを路面仕上げ機によって設置するために、スクリード全体の側面の傾きとスクリードの傾斜区分の側面の傾きを別々に変更することがこれまで知られてきた。調整はオペレータによって、例えば、レベリングシリンダの油圧調整または手動により作動可能な調整ナットを用いて行われる。部分的に自動化された制御は、特許文献１から知られる。

ＥＰ０８４９３９９Ｂ１

本発明の目的は、横断プロファイルを自動制御するための改良された制御システムを有する路面仕上げ機及び路面仕上げ機の改良された操作方法を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する路面仕上げ機、または請求項９の特徴を有する路面仕上げ機を操作するための方法によって達成される。本発明の更なる有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。

本発明による路面仕上げ機はスクリードを備え、該スクリードは少なくとも１つの圧縮ユニット（ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｕｎｉｔ）を有する。路面仕上げ機は、メモリとデータプロセッサを備える電子制御システムと、ＧＮＳＳ受信機と、材料コンベヤとを更に有する。メモリにはデジタルの工事データ、特に仕上げるべき道路舗装の公称の高さプロファイルが格納される。この工事データに基づいて、路面仕上げ機に備えられたアクチュエータ機構、特にレベリングシリンダ及び／または横断方向のキャンバー調整及び／または傾斜調整及び／またはバーム（ｂｅｒｍ）調整を自動的に制御するように制御システムが構成されることで、ＧＮＳＳ受信機によって決定される路面仕上げ機のそれぞれの位置座標点に対する公称の高さプロファイルとそれによって確定される横断プロファイルを用いて敷設材料が敷設される。つまり、空間におけるスクリード全体の位置と、個々のスクリード部分同士の傾きの両方が調節できる。例えば、カーブのカントを設けるためにスクリードの側面の傾きを自動的に調整できる。同様に、横断方向のキャンバーを仕上げるために、左側半分のスクリードと右側半分のスクリードを互いに角度をつけて自動的に調整できる。主スクリードに加えて、付属要素または引出要素も自動調整可能であり、特にそれらの走行方向を横断する方向の傾きを自動的に調整できる。アクチュエータ機構は例えば、油圧式または電動式アクチュエータ、あるいは油圧式または電動式駆動であり得る。つまり、デジタルの工事データを設定する際に横断プロファイルは正確に設計され、その後座標に基づいて路面仕上げ機によって正確に設置できる。起こり得るオペレータによるエラーは排除され、オペレータは路面仕上げ機の他の操作機能に注意を向けられる。

好ましくは、位置に応じて路面仕上げ機のステアリングシステムを自動的に制御するように制御システムは構成される。このように、正確に指定される位置に道路舗装が確実に設置される。基盤と地面の横方向の遷移は正確に指定される位置と対応付けられるため、このことはプロファイルが付される道路面において特に重要となる。路面仕上げ機のＧＮＳＳベースの位置測定により、機械、レーザベース、またはオペレータによる視覚的モニタリングなどの他の参照システムを省くことができるが、追加で使用することもできる。ステアリングシステムが自動制御されることで、オペレータの不安はさらに解消される。

ある有利な変形形態では、位置に応じてスクリードの幅を自動的に調整するように制御システムは構成される。このように道路舗装の所望の幅の変更が考慮されるので、オペレータはさらなる困難を強いられず、あるいは自動調整の監視に専念できる。電子制御システムによって処理されるデジタルの工事データに基づき、路面仕上げ機のすでに述べた自動機能及び以下で述べる自動機能によって、道路舗装はほぼまたは完全に全自律的に敷設できる。

好ましくは、スクリードはサイドスロープセンサを備え、該サイドスロープセンサから受信したデータに基づいてアクチュエータ機構を自動的に制御するように制御システムが構成される。スクリードには複数のサイドスロープセンサを備えることができ、そのうちの少なくとも１つは、傾き調整可能なスクリード部分のそれぞれに適切に取り付けられる。例えば、基本スクリードの右側半分及び左側半分の側面の傾きと、右側及び左側の付属部または引出部の側面の傾きと、任意選択的にはバーム調整用の要素の側面の傾きとが該付属部または該引出部において測定できる。例えば、このフィードバック機構を用いて、制御システムは所望の調整を自動的かつ正確に実行できる。空間におけるそれぞれのスクリード部分側面の絶対傾斜及び／または１つまたは複数の他のスクリード部分に対する相対傾斜がサイドスロープセンサのデータによって示される。

適切には、路面仕上げ機は実際の高さプロファイルを測定するためのセンサを備え、実際の高さプロファイルと公称の高さプロファイルの誤差を計算し、それに応じてアクチュエータ機構を自動的に制御するように制御システムが構成される。このように、フィードバック機構によって自動的な敷設作業が機械的に制御され、所望の結果が得られるよう設定が自動的に再調整される。つまり、前段落で述べた機械の設定だけでなく、実際の敷設結果も監視できるので、特に高い敷設品質が実現される。

ある有利な変形形態において、２つの横断プロファイル間を遷移する間、アクチュエータ機構を自動的に調整するように制御システムが構成される。遷移の例として、道路の直線区間上の横断方向のキャンバーからカーブのカントへの遷移がある。凹凸を発生させることなく、２つのスクリード部分同士の角度がついた状態からそうではなく真っ直ぐなスクリードの側面が傾く状態まで連続的に引き継がなければならないので、このような遷移は手動で構築するには特に煩雑である。特にカーブの多い地域では、高い道路品質が重要となる。自動調整することでこの敷設が最高品質で達成され、手動制御で起こり得る調整エラーは排除される。路面仕上げ機のＧＮＳＳ位置測定によって、ここでは、道路プロファイルとその遷移の正確な位置決めが確実になされる。例えば、左右半分ずつのスクリードに対するサイドスロープセンサのそれぞれによって、スクリードの現在の設定が監視できる。つまり、オペレータは自ら位置測定を行って、手動で一連の遷移を設置し始める必要がない。

理想的には、公称の高さプロファイルの設置に必要なアクチュエータ設定をその設定限界と比較するように制御システムは構成される。このようにして、採用された路面仕上げ機によって確実に所望のプロファイルが設置される。ここで、外部のデータ処理装置を用いてこの確認を実行することも考えられる。このためにはどちらの場合も路面仕上げ機のデータをデジタルで格納する必要がある。

更なる変形形態において、公称の高さプロファイルを設置するために必要なアクチュエータの調整速度を可能な調整速度と比較するように制御システムは構成される。これによって特に、横断プロファイルにおける変化の設置を正確に計画でき、それに応じて路面仕上げ機の走行速度や敷設速度が調整できるようになる。

路面仕上げ機、特に先行する実施形態のうちの１つによる路面仕上げ機を操作するための本発明にかかる方法は、デジタルの工事データ、特に公称の高さプロファイルとそれによって確定される仕上げるべき道路舗装の横断プロファイルを路面仕上げ機の電子制御システムのメモリに格納するステップと、路面仕上げ機のスクリードを用いて敷設材料を敷設するステップであって、路面仕上げ機の現在位置のそれぞれがＧＮＳＳ受信機によって測定され、公称の高さプロファイルを参照して、路面仕上げ機に備えられたアクチュエータ機構、特にレベリングシリンダ及び／または横断方向のキャンバー調整及び／または傾斜調整及び／またはバーム調整が自動的に制御される、ステップとを含む。

このようにして、指定される位置に所望の形状を有するように道路舗装が敷設される。ここで、路面仕上げ機のＧＮＳＳ受信機または受信アンテナの位置が考慮できるため、スクリードの位置が正確に参照される。この目的のために、２つのＧＮＳＳ受信機を使用することもできる。

適切には、１つまたは複数のサイドスロープセンサを用いて、スクリード及び／またはスクリード部分の側面の傾きが測定される。理想的には、スクリードの左側半分または右側半分、引出部やバーム要素などの調整可能なスクリード各部分が存在する場合は、それぞれの要素における個別のセンサを用いて該調整可能なスクリード各部分の側面の傾きが測定される。制御システムによってデータが受信及び処理され、その結果自動フィードバック機構によって側面の正確な傾き調整が監視される。同様に、データはオペレータに対しても表示できる。

好ましくは、敷設された道路舗装の実際の高さプロファイルが、センサによって測定される。これらのデータは、例えば、ディスプレイ装置上でオペレータに表示できる。このようにして、オペレータも必要に応じて手動で仕上げのプロセスに介入し、修正を加えることもできる。

ある有利な変形形態において、公称の高さプロファイルと実際の高さプロファイルの差が計算され、その差を最小化するように閉ループ制御によってアクチュエータ機構が自動的に制御される。このフィードバック機構により、特に高い仕上げ品質が実現される。

好ましくは、２つの横断プロファイル間を遷移する間にアクチュエータ機構が自動的に調整される。２つの横断プロファイル間を遷移する間は遷移が完了するまで、スクリードの調整を連続的に変化させなければならない。これを手動で行うことは非常に難しく、エラーが発生しやすくなる。さらには、しばしば二人目のオペレータが必要になる。自動閉ループ制御によって、舗装は常に高品質で設置され、オペレータの安心につながる。

適切には、プロセスの開始時に、無線接続またはケーブル接続を用いて外部データ処理装置から電子制御システムのメモリにデジタルの工事データが送信される。このようにして、これまでの全ての計算とデータ追加はパーソナルコンピュータにおいて実行できる。例えば、道路舗装の公称の高さプロファイルのデータはそれぞれ、基盤の３次元高さプロファイルと結び付けたり、あるいはそれに基づいて計算することができる。基盤のデータは、表面スキャンによって予め取得されている場合もある。例えば、敷設材料の層の厚さ、材料要求性及びその他の追加データも計算できる。ただし、ここでは、路面仕上げ機自体の制御システムを用いてこのような計算を行うことも考えられる。しかしながら、外部のデータ処理はより実用的であることが多く、そうでない場合に必要となる路面仕上げ機に備えられる表示機器及び入力機器がなくても実行できる。

好ましい変形形態では、敷設の開始前に、公称の高さプロファイルの設置に必要なアクチュエータ設定がその設定限界と比較される。このようにして、路面仕上げ機、そして特にスクリードが、所望の横断プロファイルを有する道路舗装を仕上げるのに適したものであることが保証される。

更に有利な変形形態において、敷設の開始前に、アクチュエータの必要な調整速度が可能な調整速度と比較される。敷設速度は、それに応じて計画及び調整できる。

以下では、本発明の例示された実施形態が、図を参照してより詳細に説明される。

路面仕上げ機の側面図である。 デジタルの工事データの模式図である。 スクリードが片勾配にある路面仕上げ機を後方から見た図である。 スクリードが横断方向のキャンバー位置にある路面仕上げ機を後方から見た図である。 スクリードが傾斜位置にある路面仕上げ機を後方から見た図である。 スクリードがバーム位置にある路面仕上げ機を後方から見た図である。 高さ調節される引出部を有するスクリードを備えた路面仕上げ機を後方から見た図である。

図面において、対応する構成要素には常に同じ参照番号が付される。

図１には、材料コンベヤ１３によってスクリード３の前に配置される敷設材料１１を圧縮するための押圧ストリップ９と、タンパー５と、スクリードプレート７を備えたスクリード３を有する路面仕上げ機１が図示される。スクリード３によって、予め決められた横断プロファイルを有する道路舗装１５が仕上げられる。この側面図では、とりわけスクリード３の側面の傾きを調整するための制御可能なレベリングシリンダ１７がさらに視認できる。この目的のために、メモリ２１及びデータプロセッサ２３を備える制御システム１９は、レベリングシリンダ１７またはそれに接続される油圧制御に適切な方法で接続される。路面仕上げ機１には、現在位置の座標を決定するためのＧＮＳＳ受信機２５がさらに備えられ、スクリード３に対する実際の受信アンテナ２７の距離はスクリード３の実際の位置を決定するために考慮できる。別の方法では、ＧＮＳＳ受信アンテナ２７をスクリード３上に配置することもできる。さらに、２つのＧＮＳＳ受信アンテナ２７を使用して、スクリード３の位置を正確に測定することができる。無線接続３１またはケーブル接続３３を用いて、外部データ処理装置２９では制御システム１９とデータを交換することができる。路面仕上げ機１の少なくとも１つの車軸にはステアリングシステム３５が備えられ、該ステアリングシステム３５も制御システム１９によって制御可能である。

図２はデジタルの工事データ３７の模式図であり、この例では基盤４１の高さプロファイル３９と、仕上げるべき道路舗装１５の公称の高さプロファイル４３を含む。公称の高さプロファイル４３は、横断プロファイルであるか、または横断プロファイルを確定するものであり、ここでは横断方向のキャンバー形状で表されている。位置座標点４５に対して工事データ３７がそれぞれ格納され、該工事データ３７は高さデータとともに３次元データの記録を表す。ＧＮＳＳ受信機２５によって検出されたそれぞれの位置座標点４５に対する工事データ３７に基づき、スクリード３の横断プロファイル設定が調整される。２タイプのプロファイル間の遷移は、徐々に、つまり急激に変化することなく適切に設計されることは理解されよう。基盤のデータ３９は、例えば表面スキャンによって得られる。この目的のために、例えば、表面スキャナ及びＧＮＳＳ受信機を搭載した車両が基盤に沿って運転され、それぞれの位置座標について高さデータ３９が格納される。

図３は、例えばカーブのカントとして使用される傾斜した道路表面を仕上げるための、スクリード３が片勾配にある路面仕上げ機１を後方から見た図である。ここで示された変形形態においては、基盤４１の側面はすでに水平面に対して所望の傾斜を有する。したがって、路面仕上げ機１はすでに基盤４１上を傾斜して走行しており、スクリード３は、その左右軸をもって路面仕上げ機１の残りの部分に本質的に垂直である。しかしながら、水平な基盤４１の場合は、該水平な基盤４１の上に片勾配の道路表面を有する道路舗装１５を仕上げるために、路面仕上げ機１のシャーシ及び該基盤に対してスクリード３を片側に傾けることも同じく可能である。レベリングシリンダ１７を調節することで、ここではスクリード３全体が片側に傾斜される。全ての実施形態についてスクリード３には、左側半分のスクリード４７と、右側半分のスクリード４９と、拡張部５１及び／または引出部５１とが備えられる。この側面の傾きを監視するために、スクリード３またはスクリード部分４７、４９、５１のそれぞれにサイドスロープセンサ５３を配置できる。

図４は、スクリード３が横断方向のキャンバー位置にある路面仕上げ機１を後方から見た図である。横断方向キャンバー調整５５用アクチュエータによって、左側半分のスクリード４７と右側半分のスクリード４９は、互いに傾斜して位置するよう調整される。ここでは横断方向のポジティブキャンバーが図示されており、スクリード３の外端部が下向きに傾斜している。同様に、この外端部が上向きになる横断方向のネガティブキャンバーもあり得る。この例では、引出部５１がないスクリード３が図示されているが、引出部５１を備えることもできる。

さらに、敷設された道路舗装１５の実際の高さプロファイル５９を測定するためのセンサ５７が図示されている。制御システム１９によって測定データは公称の高さプロファイル４３と比較され、それに応じて横断方向キャンバー調整５５に対し１つまたは複数のアクチュエータが再調整され、誤差を防ぐ。横断方向キャンバー調整用アクチュエータ５５を使用して、スクリード３の形を調整できる。また、レベリングシリンダ１７を用いてスクリード３全体の側面の傾き及び道路舗装１５の敷設厚さを調整することができる。

図５は、スクリード３が傾斜位置にある路面仕上げ機１を後方から見た図である。ここでは、基本スクリードの半分４７、４９に加えて引出部５１も傾斜している。この調整は傾斜調整６１に対するアクチュエータによってなされる。例えば、車道の端により明確な傾斜を有する雨水の排水路が仕上げられる。

図６は、スクリード３がバーム位置にある路面仕上げ機１を後方から見た図である。ここでは、図示されるように角度をつけた位置に引出部５１の区分６３をもってくることができる。これらのバーム区分６３によって、例えば、道路側方の縁に排水用のダクトを仕上げられる。制御システム１９によって、バーム調整６７用アクチュエータを用いたバーム区分６３の自動制御が可能であり、バーム区分６３にはサイドスロープセンサ５３が更に備えられ、その結果引出部の主面６５の側面の傾きとバーム区分６３の側面の傾きの両方が計測できる。

図７は、引出部５１を有するスクリード３を備えた路面仕上げ機１を後方から見た図であり、該引出部５１の下面は主面６５と、もし存在すればバーム区分６３とを含み、高さ調節が可能となっている。例えば、傾き調節に加えて油圧式駆動あるいは電気式駆動によって、高さが調節される。

上で示した路面仕上げ機１の実施形態及び路面仕上げ機１を操作するための方法から、多数の変形形態が考えられる。例えば、Ｍ型の横断プロファイルまたはＷ型の横断プロファイルは、このスクリード部分４７、４９、５１の側面の傾きを組み合わせることで調整できる。

Claims (15)

1. スクリード（３）を備えた路面仕上げ機（１）であって、
   前記スクリード（３）は、少なくとも１つの圧縮ユニット（５、７、９）を有し、前記路面仕上げ機（１）は、ＧＮＳＳ受信機（２５）と、材料コンベヤ（１３）とを更に有し、
   前記路面仕上げ機（１）は、デジタルの工事データ（３７）、特に仕上げるべき道路舗装（１５）の公称の高さプロファイル（４３）が格納されるメモリ（２１）と、データプロセッサ（２３）とを備える電子制御システム（１９）によって特徴づけられ、
   前記路面仕上げ機（１）に備えられたアクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）、特にレベリングシリンダ（１７）及び／または横断方向のキャンバー調整（５５）及び／または傾斜調整（６１）及び／またはバーム調整（６７）を、前記工事データ（３７）に基づいて自動的に制御するように前記制御システム（１９）が構成され、前記ＧＮＳＳ受信機（２５）によって決定される前記路面仕上げ機（１）のそれぞれの位置座標点（４５）に対する前記公称の高さプロファイル（４３）とそれによって確定される横断プロファイルを用いて敷設材料（１１）を敷設する、
   路面仕上げ機。
2. 位置に応じて前記路面仕上げ機（１）のステアリングシステム（３５）を自動的に制御するように前記制御システム（１９）が構成される、請求項１に記載の路面仕上げ機。
3. 位置に応じて前記スクリードの幅を自動的に調整するように前記制御システム（１９）が構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
4. 前記スクリード（３）はサイドスロープセンサ（５３）を備え、前記サイドスロープセンサ（５３）から受信したデータに基づいて前記アクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）を自動的に制御するように前記制御システム（１９）が構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
5. 前記路面仕上げ機（１）は実際の高さプロファイル（５９）を測定するためのセンサ（５７）を備え、前記実際の高さプロファイル（５９）と前記公称の高さプロファイル（４３）の誤差を計算し、それに応じて前記アクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）を自動的に制御するように前記制御システム（１９）が構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
6. ２つの横断プロファイル間を遷移する間、前記アクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）を自動的に調整するように前記制御システムが構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
7. 前記公称の高さプロファイル（４３）の設置に必要な前記アクチュエータ設定をその設定限界と比較するように前記制御システム（１９）が構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
8. 前記公称の高さプロファイル（４３）を設置するために必要な前記アクチュエータ（１７、５５、６１、６７）の調整速度を可能な調整速度と比較するように制御システム（１９）が構成される、先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機。
9. 路面仕上げ機（１）、特に先行する請求項の１つに記載の路面仕上げ機（１）を操作するための方法であって、
   デジタルの工事データ（３７）、特に公称の高さプロファイル（４３）とそれによって確定される仕上げるべき道路舗装（１５）の横断プロファイルを前記路面仕上げ機（１）の電子制御システム（１９）のメモリ（２１）に格納するステップと、
   前記路面仕上げ機（１）のスクリード（３）を用いて敷設材料（１１）を敷設するステップであって、前記路面仕上げ機（１）の現在位置のそれぞれがＧＮＳＳ受信機（２５）によって測定され、前記公称の高さプロファイル（４３）を参照して、前記路面仕上げ機（１）に備えられたアクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）、特にレベリングシリンダ（１７）及び／または横断方向のキャンバー調整（５５）及び／または傾斜調整（６１）及び／またはバーム調整（６７）が自動的に制御される、ステップと
   を含む方法。
10. １つまたは複数のサイドスロープセンサ（５３）を用いて、前記スクリード（３）及び／またはスクリード部分（４７、４９、５１、６３）の側面の傾きが測定される、請求項９に記載の方法。
11. 前記敷設された道路舗装（１５）の実際の高さプロファイル（５９）が、センサ（５７）によって測定され、前記実際の高さプロファイル（５９）と前記公称の高さプロファイル（４３）の差が計算され、前記差を最小化するように前記アクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）が自動的に制御される、請求項９または１０に記載の方法。
12. ２つの横断プロファイル間を遷移する間に前記アクチュエータ機構（１７、５５、６１、６７）が自動的に調整される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. プロセスの開始時に、無線接続またはケーブル接続（３１、３３）を用いて外部データ処理装置（２９）から前記電子制御システム（１９）の前記メモリ（２１）に前記デジタルの工事データ（３７）が送信される、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 敷設の開始前に、前記公称の高さプロファイル（４３）の設置に必要な前記アクチュエータ設定がその設定限界と比較される、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 敷設の開始前に、前記アクチュエータ（１７、５５、６１、６７）の必要な調整速度が可能な調整速度と比較される、請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法。

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