一种无人驾驶重载公路工程暗轨路面结构和车辆行进协同导引方法 |
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| 申请号 | CN202310591386.7 | 申请日 | 2023-05-24 | 公开(公告)号 | CN116536995A | 公开(公告)日 | 2023-08-04 |
| 申请人 | 中交一公局集团有限公司; 中交一公局第五工程有限公司; 北京工业大学; | 发明人 | 李伟; 王学海; 贾俊峰; 王涵; 孙亚刚; 王玉果; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种无人驾驶重载公路工程暗轨路面结构和车辆行进协同导引方法， 沥青 表 面层 覆盖 于级配碎石柔性 基层 上，级配碎石柔性基层内沿着公路方向连续埋设有协同导引轨道梁，协同导引轨道梁内部沿着长度方向阵列埋设有用于5G 传感器 和导引磁钉，5G传感器和导引磁钉被配置为协同引导位于协同导引轨道梁正上方的车辆行进，以使得车辆在行进过程中 车轮 一直位于协同导引轨道梁正上方。所提供的路面结构能够满足普通车辆和重载车辆的混合使用，并具备导引车辆自动行驶的功能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无人驾驶重载公路工程暗轨路面结构，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种无人驾驶重载公路工程暗轨路面结构和车辆行进协同导引方法 技术领域[0001] 本发明涉及重载公路工程技术领域，特别提供了一种重载公路工程暗轨路面结构、基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法。 背景技术[0002] 我国的普通沥青公路，路面结构单一、承载能力较低，普通车辆和重载车辆混合使用过程中，重载车辆在上面行驶容易造成路面车辙问题，严重缩短公路的使用期限。同时，普通沥青公路结构本身不具有引导车辆自动行驶的功能。 [0003] 现阶段，解决上述问题的通常方法是将整个路面全面铺设为重载沥青公路，但是，这种方法存在材料成本、工程造价大幅提高、经济效益差等问题，而且，这种普通重载沥青公路结构本身同样不具备引导车辆自动行进的功能，无法满足车辆技术现代化发展需要。 发明内容[0004] 基于此，在不需要全面铺设重载沥青公路的基础上，本发明提供了一种重载公路工程暗轨路面结构，以能够满足无人驾驶、普通车辆和重载车辆的混合使用，避免重载车辆造成车辙问题，并具备导引无人车辆自动行驶的功能。 [0005] 为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种无人驾驶重载公路工程暗轨路面结构，由下至上包括路基、水泥碎石稳定基层、级配碎石柔性基层和沥青表面层；所述水泥碎石稳定基层由下至上设置有水泥粗碎石层和水泥细碎石层，所述水泥粗碎石层和水泥细碎石层的层间散布水泥浆层；所述沥青表面层覆盖于所述级配碎石柔性基层上；所述级配碎石柔性基层内沿着公路方向连续埋设有钢筋混凝土材质的协同导引轨道梁，所述协同导引轨道梁的底面被所述水泥细碎石层支撑、顶面被所述沥青表面层覆盖；所述协同导引轨道梁内部沿着长度方向阵列埋设有用于5G传感器和导引磁钉，所述5G传感器和导引磁钉被配置为协同引导位于协同导引轨道梁正上方的车辆行进，以使得车辆在行进过程中保持车轮位于所述协同导引轨道梁正上方。 [0006] 优选的，所述协同导引轨道梁至少包括两条并且相邻协同导引轨道梁的间距与车辆的车轮间距一致，协同导引轨道梁的横截面下宽上窄并且顶面宽度大于车辆的车轮宽度，所述5G传感器和导引磁钉被配置为协同引导位于协同导引轨道梁正上方的车辆行进，以使得车辆在行进过程中两个车轮分别一直位于各自对应的协同导引轨道梁正上方。 [0007] 优选的，所述协同导引轨道梁的横截面呈凸形结构，所述凸形结构包括上下居中布置的上台阶和下台阶，所述上台阶宽度大于所述车辆的车轮宽度，所述下台阶宽度大于上台阶宽度。 [0008] 优选的，所述导引磁钉阵列布置在所述协同导引轨道梁的上台阶和下台阶内，所述5G传感器埋设于导引磁钉阵列的中间位置。 [0009] 优选的，所述5G传感器埋设于所述协同导引轨道梁的横向中间，所述导引磁钉埋设于所述5G传感器横向两侧。 [0011] 为了达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法： [0013] 当所述5G传感器信号和所述导引磁钉信号较强而都能够被车辆接收时，车辆被配置为选择两者共同作为导引信号或选择其中任一作为导引信号，以控制车辆的两个车轮沿着协同导引轨道梁正上方行进； [0014] 当所述5G传感器信号和所述导引磁钉信号的其中之一出现信号较弱或缺失而无法被车辆接收时，车辆被配置为选择其中另一作为导引信号，以控制车辆的两个车轮沿着协同导引轨道梁正上方行进； [0015] 当所述5G传感器信号和磁钉信号全部缺失时，车辆被配置为停止行进。 [0016] 车辆被配置为实时比较所述5G传感器信号和所述导引磁钉信号强弱，选择其中信号较强的一项作为导引信号。 [0017] 车辆被配置为选择所述5G传感器信号和所述导引磁钉信号的其中信号较强的一项作为导引信号、选择其中信号较弱的一项作为校正信号。 [0018] 本发明所提供的重载公路工程暗轨路面结构和车辆行进协同导引方法，至少具有如下技术优点： [0019] a.由下至上设置了路基、水泥碎石稳定基层、级配碎石柔性基层和沥青表面层，整体承载能力强，并在级配碎石柔性基层内埋设协同导引轨道梁，通过协同导引轨道梁的5G传感器信号和导引磁钉信号导引，实现重载车辆在行进中保持车轮位于协同导引轨道梁上方，避免车辙问题； [0020] b.这种暗轨路面结构的路面平整，无表面凸起结构，不仅适合于重载车辆，也适合于普通车辆在路面行驶，仅在部分路面结构内设置协同导引轨道梁，相对于整个路面均设置为重载沥青公路的情况，具有材料成本低的特点，具有较高的经济价值； [0021] c.所提供的基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法，能够根据5G传感器信号和导引磁钉信号强弱选择全部或者其中之一进行车辆导引，实现车辆行进过程中保持在协同导引轨道梁上方，便于实现全天候、全环境自动导引控制，提高行进安全性。附图说明 [0022] 下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 [0023] 图1为所提供的重载公路工程暗轨路面结构的实施例的结构示意图。 [0024] 图2为协同导引轨道梁的实施例的截面图。 [0025] 图3为车辆在所提供的重载公路工程暗轨路面上行驶的状态示意图。 [0026] 图4为所提供的基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法的原理框图。 [0027] 图中标示： [0028] 1—路基； [0029] 2—水泥碎石稳定基层，21—水泥粗碎石层，22—水泥浆层，23—水泥细碎石层； [0030] 3—级配碎石柔性基层； [0031] 4—协同导引轨道梁，41—上台阶，42—下台阶，43—5G传感器，44—导引磁钉； [0032] 5—沥青表面层； [0033] 6—车辆，61—车轮。 具体实施方式[0034] 针对普通沥青公路普通车辆和重载车辆混合使用，重载车辆在上面行驶容易造成路面车辙问题，并且，普通沥青公路结构本身不具有引导车辆自动行驶的功能的问题。为解决上述技术问题，本发明提供了一种重载公路工程暗轨路面结构，由下至上包括路基、水泥碎石稳定基层、级配碎石柔性基层和沥青表面层，在级配碎石柔性基层内沿着公路方向连续埋设有钢筋混凝土材质的协同导引轨道梁，协同导引轨道梁内部沿着长度方向阵列埋设有用于5G传感器和导引磁钉，车辆在行进过程中通过5G传感器和导引磁钉保持车轮位于协同导引轨道梁正上方，能够满足普通车辆和重载车辆的混合使用，避免重载车辆造成车辙问题，并具备导引车辆自动行驶的功能。 [0035] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。同时，所提供的各实施例的具体结构，在不产生矛盾的条件下，可任意组合使用。 [0036] 实施例一 [0037] 如图1、图2和图3所示，本发明提供的一种重载公路工程暗轨路面结构的实施例，重载公路工程暗轨路面结构由下至上包括路基1、水泥碎石稳定基层2、级配碎石柔性基层3和沥青表面层5；其中，路基的顶面回弹模量不低于100MPa；水泥碎石稳定基层2由下至上设置有20cm水泥粗碎石层21和20cm细碎石层23，水泥粗碎石层21和水泥细碎石层23的层间散2 布水泥浆层22，优选的，水泥浆层22的水泥浆的散布量为0.6‑1.0kg/m ,4cm沥青表面层5覆盖于40cm级配碎石柔性基层3上。 [0038] 级配碎石柔性基层3内沿着公路方向连续埋设有钢筋混凝土材质的协同导引轨道梁4，协同导引轨道梁4的底面被水泥细碎石层23支撑、顶面被沥青表面层5覆盖，协同导引轨道梁4内部沿着长度方向阵列埋设有用于5G传感器43和导引磁钉44，5G传感器43和导引磁钉44被配置为协同引导位于协同导引轨道梁4正上方的车辆6行进，以使得车辆6在行进过程中车轮一直位于协同导引轨道梁4正上方。 [0039] 优选的，级配碎石柔性基层3内沿着公路方向阵列设置有横向排水管，横向排水管的后端延伸至协同导轨梁的底部附近、前端略低于后端并延伸至路面结构外侧的排水沟内，以能够及时将级配碎石柔性基层3内的积水排除，防止协同导引轨道梁4在湿度较大的环境中，从而有利于5G传感器43和导引磁钉44保护。 [0040] 需要说明的是，在具体实施方式的各实施例中，能够被5G传感器和导引磁钉行进导引的车辆均设置有接收5G传感器发出的信号的5G信号接收器，车辆上也设置有用于判别5G信号强弱的5G信号强弱判别单元，同时，车辆上也设置有能够接收导引磁钉的磁力信号的磁力信号接收器，并设置有判别磁力信号强弱的磁力信号强弱判别单元，车辆上设置有通过5G传感器信号以及磁力信号进行行进导引的行进控制系统。其中5G传感器43、导引磁钉44为交通导引技术中常规使用的产品。 [0041] 所提供的重载公路工程暗轨路面结构，在高回弹模量的路基上依次层叠设置了水泥碎石稳定基层、级配碎石柔性基层和沥青表面层，整体承载能力强，路面结构的路面平整，无表面凸起结构，不仅适合于重载车辆，也适合于普通车辆在路面行驶。在级配碎石柔性基层内埋设协同导引轨道梁，通过协同导引轨道梁的5G传感器信号和导引磁钉信号导引，实现重载车辆在行进中保持车轮位于协同导引轨道梁上方，避免车辙问题，仅在部分路面结构内设置协同导引轨道梁，相对于整个路面均设置为重载沥青公路的情况，具有材料成本低的特点，具有较高的经济价值。 [0042] 实施例二 [0043] 如图1、图2和图3所示，在实施例一的基础上，在本实施例中，在协同导引轨道梁4包括两条并且间距与车辆6的车轮间距一致，协同导引轨道梁4的横截面下宽上窄并且顶面宽度大于车辆6的车轮宽度，5G传感器和导引磁钉被配置为协同引导位于协同导引轨道梁正上方的车辆行进，以使得车辆在行进过程中两个车轮分别一直位于各自对应的协同导引轨道梁正上方。 [0044] 在优选的实施方式中，协同导引轨道梁设置有并行的多组，各组均包括两条并且间距与车辆的车轮间距一致，以能够允许多辆重载车辆行驶，有效提高运输效率。 [0045] 在本实施例中，将协同导引轨道梁设置为两条并与车辆的车轮间距同宽、顶面宽度大于车辆6的车轮宽度，车辆通过同时接收协同导引轨道梁两条5G传感器信号和导引磁钉信号，两侧车轮分别在协同导引轨道梁正上方行进，这种设置使得车辆严格按照系统导引轨道梁的方向行进，不仅能够有效提高车辆行进方向、所在位置的精确性；并且，两条协同导引轨道梁分别承载不同侧的车轮，便于载荷的均衡形；同时，有效减少了协同导引轨道梁的使用，降低了材料成本，具有较好的经济效益。 [0046] 实施例三 [0047] 如图2和图3所示，在实施例一和/或实施例二的基础上，在一些优选的实施例中，协同导引轨道梁4的横截面呈凸形结构，凸形结构包括上下居中布置的上台阶41和下台阶42，上台阶41宽度大于车辆6的车轮宽度，下台阶42宽度大于上台阶41宽度。导引磁钉44阵列布置在协同导引轨道梁4的上台阶41和下台阶42内，5G传感器43埋设于导引磁钉44阵列的中间位置。5G传感器43埋设于协同导引轨道梁4的横向中间，导引磁钉44埋设于5G传感器 43横向两侧。这种协同导引轨道梁结构的设置，提高在路面结构内的稳定性，能够有效增加承载能力、增加运输安全性，导引磁钉、5G传感器的布置方式，利于上方车辆对导引磁钉信号的接收，增加导引安全性。 [0048] 实施例四 [0049] 如图4所示，本发明提供了一种基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法，具体包括： [0050] 车辆6接收的重载公路工程暗轨路面结构的5G传感器43和导引磁钉44的信号，并根据接收信号的有无情况选择如下导引方式： [0051] 当5G传感器43信号和导引磁钉44信号较强而都能够被车辆6接收时，车辆6被配置为选择两者共同作为导引信号或选择其中任一作为导引信号，以控制车辆的两个车轮沿着协同导引轨道梁4正上方行进； [0052] 当5G传感器43信号和导引磁钉44信号的其中之一出现信号较弱或缺失而无法被车辆6接收时，车辆6被配置为选择其中另一作为导引信号，以控制车辆的两个车轮沿着协同导引轨道梁4正上方行进； [0053] 当5G传感器43信号和磁钉信号全部缺失时，车辆6被配置为停止行进。 [0054] 所提供的基于暗轨路面结构的车辆行进协同导引方法，通过5G传感器和导引磁钉协同作用，对车辆行进导引，能够根据5G传感器信号和导引磁钉信号强弱选择全部或者其中之一进行车辆导引，实现车辆行进过程中保持在协同导引轨道梁上方，便于实现全天候、全环境自动导引控制，提高行进安全性。 [0055] 在优选的实施方式中，当5G传感器43信号和导引磁钉44信号较强而都能够被车辆6接收时，车辆6被配置为实时比较5G传感器43信号和导引磁钉44信号强弱，选择其中信号较强的一项作为导引信号，从而保障导引信号的有效持续，保障行进的安全性和持续性，减少天气、环境等外界因素的影响。 [0056] 在优选的实施方式中，车辆6被配置为选择5G传感器43信号和导引磁钉44信号的其中信号较强的一项作为导引信号、选择其中信号较弱的一项作为校正信号。通过分辨5G传感器信号和导引磁钉信号的强弱，并选择较强的为导引信号、较弱的为校正信号，导引信号和校正信号协同作用，能够有效保障车辆行进的精确度，利于安全行进。 |
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