一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法 |
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| 申请号 | CN202410157979.7 | 申请日 | 2024-02-04 | 公开(公告)号 | CN117845696A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 中铁三局集团有限公司; 中铁三局集团第五工程有限公司; | 发明人 | 冯立; 王平; 谭旭; 蔡志波; 王金; 何永义; 傅重阳; 魏文源; 申立刚; 李英杰; 孙龙华; 秦臣盛; 薛晓雷; 杨玉强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种具有 压实 厚度监测的压实设备及使用方法，涉及施工设备技术领域，包括 履带 底盘、前车架、后车架、滚筒、控制舱和带铺料功能的料斗，前车架固定安装在底盘的上表面，前车架的上表面依次固定安装有带铺料功能的料斗和控制舱，前车架的一端通过 铰链 与后车架的一端活动连接，后车架上安装有滚筒；还包括 激光雷达 和伸缩车架，伸缩车架嵌入安装在前车架的另一端内，激光雷达分别安装在伸缩车架、前车架和后车架的下表面；激光雷达均与控制舱电连接。本发明一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法，实现了摊铺、压实和测量的一体化施工，有效的保证了摊铺 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有压实厚度监测的压实设备，其特征在于：包括履带底盘(1)、前车架(2)、后车架(5)、滚筒(6)、控制舱(10)和带铺料功能的料斗(13)，所述前车架(2)固定安装在所述履带底盘(1)的上方，所述前车架(2)的上方依次固定安装有所述带铺料功能的料斗(13)和控制舱(10)，所述前车架(2)的后端通过铰链(9)与所述后车架(5)的一端活动连接，所述后车架(5)上安装有所述滚筒(6)； |
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| 说明书全文 | 一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法技术领域[0001] 本发明涉及施工设备技术领域，尤其涉及一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法。 背景技术[0002] 随着高速铁路建设规模的不断扩大，高速铁路过渡段施工的数量越来越多，过渡段产生病害的数量也在逐年增加，具体表现为：过渡段贴边侧采用人工夯实压实度不易控制，常易出现贴边段渗水产生沉降问题；过渡段摊铺层厚度采用人工控制，控制精度不高，常易出现路基不均匀沉降，路基变形等问题。为确保过渡段(区域)整体施工质量，减少过渡段(区域)病害处置数量及后期成本投入，在分析过渡段病害产生问题的基础上，对铁路路基厚层填筑压实技术及配套设备开展研究具有重要的意义。 [0003] 现有的过渡段摊铺厚度大多采用人工挂线标注方法，路基摊铺层厚度控制难度大，后续过渡段碾压施工质量无法有效保障。路基过渡段关键施工工序缺少系统化辅助应用工装，无法记录碾压路径、压实遍数、行走速度等参数，整体施工质量控制难度较大，若发生质量缺陷，追溯难度较大。 [0004] 如何开发一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法，能够实现测量、摊铺、压实一体化施工，为项目管理决策层提供数据支持，便于施工质量问题的溯源，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法，解决背景技术中所列的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： [0007] 本发明一种具有压实厚度监测的压实设备，包括履带底盘、前车架、后车架、滚筒、控制舱和带铺料功能的料斗，所述前车架固定安装在所述履带底盘的上方，所述前车架的上方依次固定安装有所述带铺料功能的料斗和控制舱，所述前车架的后端通过铰链与所述后车架的一端活动连接，所述后车架上安装有所述滚筒； [0008] 还包括中部激光雷达、后部激光雷达、伸缩车架和前部激光雷达，所述伸缩车架嵌入安装在所述前车架的前端，所述前部激光雷达安装在所述伸缩车架的下表面，所述中部激光雷达安装在所述前车架的下表面，且所述中部激光雷达位于所述带铺料功能的料斗的出料口与所述滚筒的中间位置上，所述后部激光雷达安装在所述后车架另一端的下表面； [0009] 所述中部激光雷达、后部激光雷达和前部激光雷达均与所述控制舱电连接。 [0010] 优选的，所述控制舱内部安装有电控方向盘、行车电脑、GNSS接收机、存储模块和传输模块，所述电控方向盘、GNSS接收机和存储模块均与所述行车电脑电连接，所述行车电脑通过所述传输模块与数据终端电连接。 [0011] 优选的，所述前车架的前端顶面上安装有前球形摄像头；所述后车架后端顶面上安装有后球形摄像头，所述前球形摄像头与所述后球形摄像头均与所述行车电脑电连接。 [0012] 优选的，所述控制舱的顶部连接有GNSS天线，所述GNSS天线与所述GNSS接收机电连接，所述控制舱的上端沿行进方向上相对安装有多个枪形摄像头，所述枪形摄像头与所述行车电脑电连接。 [0013] 优选的，还包括刮板组件，所述刮板组件安装在所述前车架的下表面上，且所述刮板组件位于所述带铺料功能的料斗与所述中部激光雷达之间。 [0014] 优选的，所述刮板组件包括刮板和液压杆，所述刮板的顶端与所述前车架的下表面铰接，所述液压杆的一端与所述前车架的下表面铰接，所述液压杆的另一端与所述刮板的板面铰接； [0015] 所述液压杆与所述行车电脑电连接。 [0016] 优选的，所述伸缩车架的两侧安装有前侧避障雷达，所述后车架的两侧安装有后侧避障雷达，所述前侧避障雷达与后侧避障雷达均与行车电脑电连接。 [0017] 一种具有压实厚度监测的压实设备的使用方法，包括如下步骤： [0019] 步骤二、入料，土方自卸车倒车至压实设备的前方，球形摄像机对土方自卸车进行探测，并将土方自卸车与压实设备的位置信息传递到控制舱，内，进一步的，当土方自卸车与伸缩车架接触时控制舱发出警示音提示前方的土方自卸车司机进行刹车，并向带铺料功能的料斗内倾倒土方； [0020] 步骤三、压实设备运行，通过压实设备向前移动，前部激光雷达对待处理工作面基准高程进行扫描测量，前球形摄像头对待处理工作面进行录像，并将数据和影像资料传输至控制舱内；控制舱向带铺料功能的料斗和液压杆发送指令，带铺料功能的料斗向待处理工作面进行散土，同时液压杆工作并推动刮板旋转倾斜对土层进行刮平； [0021] 其中，中部激光雷达对刮抹平整的土层进行扫描测量，并将抹平后的高程传输至控制舱内； [0022] 最后，滚筒旋转振动对刮抹平整的土层进行压实，后部激光雷达对压实后的土层进行扫描测量，并将压实高程传输至控制舱内； [0023] GNSS天线与GNSS接收机实时记录压实设备工作状态及工作路径； [0024] 步骤四、布料，控制舱上方的枪形摄像头对压实设备行进路线上的状况进行摄像，当识别到带铺料功能的料斗内土方量不足时，向行车电脑发送信号，进一步的，行车电脑通过传输模块向数据终端反馈信息，施工人员安排土方自卸车向带铺料功能的料斗内倾倒土方； [0025] 步骤五、数据汇总保存，行车电脑将基准高程、摊铺后的高程、压实高程、碾压路径和行走速度参数通过传输模块传输到云端，并保存在数据管理平台上，进行永久存档，为项目管理决策层提供数据支持，同时为后期出现的质量问题进行追溯。 [0026] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果： [0027] 本发明一种具有压实厚度监测的压实设备及使用方法，实现了摊铺、压实和测量的一体化施工，通过提前对松铺土层进行刮抹平整，有效保证了松铺厚度，保证了摊铺质量，并根据松铺厚度和压实后的厚度进行对比，为松铺厚度的调整和压实参数的调整提供有效依据，为项目管理决策层提供了详细的数据支持，进一步的，便于对施工质量进行溯源。附图说明 [0028] 下面结合附图说明对本发明作进一步说明。 [0029] 图1为本发明一种具有压实厚度监测的压实设备主视图； [0030] 图2为本发明一种具有压实厚度监测的压实设备立体示意图。 [0031] 附图标记说明：1、履带底盘；2、前车架；3、刮板组件；301、刮板；302、液压杆；4、中部激光雷达；5、后车架；6、滚筒；7、后部激光雷达；8、后侧避障雷达；9、铰链；10、控制舱；11、枪形摄像头；12、GNSS天线；13、带铺料功能的料斗；14、前球形摄像头；15、伸缩车架；16、前侧避障雷达；17、前部激光雷达；18、后球形雷达。 具体实施方式[0032] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0033] 如图1‑2所示，一种具有压实厚度监测的压实设备，包括履带底盘1、前车架2、后车架5、滚筒6、控制舱10和带铺料功能的料斗13，所述前车架2固定安装在所述履带底盘1的上方，所述前车架2的上方依次固定安装有所述带铺料功能的料斗13和控制舱10，所述前车架2的后端通过铰链9与所述后车架5的一端活动连接，所述后车架5上安装有所述滚筒6；履带底盘具有强大的通过能力，能够应对各种复杂的地形和环境，履带底盘上安装的带铺料功能的料斗实现散土和铺料的功能，并通过前后车架进行铰接实现对滚筒的牵引，使得散土铺料与压实同步进行； [0034] 还包括中部激光雷达4、后部激光雷达7、伸缩车架15和前部激光雷达17，所述伸缩车架15嵌入安装在所述前车架2的前端，所述前部激光雷达17安装在所述伸缩车架15的下表面，所述中部激光雷达4安装在所述前车架2的下表面，且所述中部激光雷达4位于所述带铺料功能的料斗13的出料口与所述滚筒6的中间位置上，所述后部激光雷达7安装在所述后车架5另一端的下表面； [0035] 所述中部激光雷达4、后部激光雷达7、和前部激光雷达17均与所述控制舱10电连接，通过前部激光雷达、中部激光雷达和后部激光雷达对摊铺前的工作面的基准高程、散土摊铺后的疏松土层的厚度以及土层压实后的高程进行测量，便于对路基摊铺层厚度进行控制，有利于保障后续过渡段碾压施工质量；整个压实设备实现了摊铺、压实和测量一体化。 [0036] 具体的，伸缩车架的设置，实现了在土方自卸车与压实设备之间的柔性连接，防止土方自卸车与压实设备发生剧烈碰撞，导致对压实设备造成损坏。 [0037] 具体的，所述控制舱10内部安装有电控方向盘、行车电脑、GNSS接收机、存储模块和传输模块，所述电控方向盘、GNSS接收机和存储模块均与所述行车电脑电连接，所述行车电脑通过所述传输模块与数据终端电连接，实现了无人化驾驶，使得压实设备的运行更加的准确，并有效的节约人工成本。 [0038] 具体的，所述前车架2的前端顶面上安装有前球形摄像头14，能够对压实设备行进方向上的路况和环境进行实时录像，为压实设备的运行提供视觉基础，防止发生事故，同时能够提醒土方自卸车在后退倾斜土方时，及时刹车避免土方自卸车与压实设备发生严重的碰撞；所述后车架5后端顶面上安装有后球形摄像头18，能够对后方进行实时录像，所述前球形摄像头14与所述后球形摄像头18均与所述行车电脑电连接，前后球形摄像头的设置，能够使压实设备实现360°全景影像，便于行车电脑对行驶路径进行识别和运行，避免引发安全事故，同时便于施工人员在数据终端上实时查看压实设备所处的环境。 [0039] 具体的，所述控制舱10的顶部连接有GNSS天线12，所述GNSS天线12与所述GNSS接收机电连接，所述控制舱10的上端沿行进方向上相对安装有4个枪形摄像头11，枪形摄像头能够对带铺料功能的料斗内部进行摄像对进行识别，便于施工人员及时的安排土方自卸车向带铺料功能的料斗内补充土方，所述枪形摄像头11与所述行车电脑电连接。 [0040] 具体的，还包括刮板组件3，所述刮板组件3安装在所述前车架2的下表面上，且所述刮板组件3位于所述带铺料功能的料斗13与所述中部激光雷达4之间。 [0041] 具体的，所述刮板组件3包括刮板301和液压杆302，所述刮板301的顶端与所述前车架2的下表面铰接，所述液压杆302的一端与所述前车架2的下表面铰接，所述液压杆302的另一端与所述刮板301的板面铰接； [0042] 所述液压杆302与所述行车电脑电连接，通过行车电脑控制液压杆的伸长和收缩，进一步的，带动刮板对摊铺的疏松土层进行刮平，使得中部激光雷达测得摊铺后疏松土层的高程保持一致，为精准计算每层的摊铺后的高程提供便利条件，进一步的，通过液压杆的伸长与收缩带动刮板进行旋转，实现对刮板底端高度的调节。 [0043] 具体的，所述伸缩车架15的两侧安装有前侧避障雷达16，所述后车架5的两侧安装有后侧避障雷达8，所述前侧避障雷达16与后侧避障雷达8均与行车电脑电连接，通过雷达感应功能，感知行驶路径上的路面情况，并通过算法逻辑识别判定可疑障碍物，及时避让障碍物，实现紧邻结构物智能压实。 [0044] 一种具有压实厚度监测的压实设备的使用方法，包括如下步骤： [0045] 步骤一、将压实设备转运到指定位置，开启压实设备并对压实设备的油、水和电量进行检查和补充； [0046] 步骤二、入料，土方自卸车倒车至压实设备的前方，球形摄像机对土方自卸车进行探测，并将土方自卸车与压实设备的位置信息传递到控制舱10，内，进一步的，当土方自卸车与伸缩车架接触时控制舱10发出警示音提示前方的土方自卸车司机进行刹车，并向带铺料功能的料斗13内倾倒土方； [0047] 步骤三、压实设备运行，通过压实设备向前移动，前部激光雷达17对待处理工作面基准高程进行扫描测量，前球形摄像头14对待处理工作面进行录像，并将数据和影像资料传输至控制舱10内；控制舱10向带铺料功能的料斗13和液压杆302发送指令，带铺料功能的料斗13向待处理工作面进行散土，同时液压杆工作并推动刮板旋转倾斜对土层进行刮平； [0048] 其中，中部激光雷达4对刮抹平整的土层进行扫描测量，并将抹平后的高程传输至控制舱10内； [0049] 最后，滚筒6旋转振动对刮抹平整的土层进行压实，后部激光雷达7对压实后的土层进行扫描测量，并将压实高程传输至控制舱10内； [0050] GNSS天线12与GNSS接收机实时记录压实设备工作状态及工作路径； [0051] 步骤四、布料，控制舱10上方的枪形摄像头11对压实设备行进路线上的状况进行摄像，当识别到带铺料功能的料斗13内土方量不足时，向行车电脑发送信号，进一步的，行车电脑通过传输模块向数据终端反馈信息，施工人员安排土方自卸车向带铺料功能的料斗13内倾倒土方； [0052] 步骤五、数据汇总保存，行车电脑将基准高程、摊铺后的高程、压实高程、碾压路径和行走速度参数通过传输模块传输到云端，并保存在数据管理平台上，进行永久存档，为项目管理决策层提供数据支持，同时为后期出现的质量问题进行追溯。 [0053] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。 [0054] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。 |
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