專利名稱：瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制技術領域，特別是涉及工程機械、施工機械、建筑機械的最優(yōu)化控制技術領域。
背景技術：
瀝青混凝土路面施工過程是指人工依據(jù)特殊的生產(chǎn)工藝通過對瀝青混合料拌和機、自卸卡車、攤鋪機、壓路機等施工機群的調(diào)度和施工質量的控制，使機群在物料供應連續(xù)、均勻的條件下協(xié)調(diào)作業(yè)，完成高等級公路瀝青路面面層的基本生產(chǎn)過程。
瀝青混合料拌和設備將碎石、砂、礦粉和瀝青按一定配比拌和成均勻的混合料。其拌制工序為冷骨料按級配定量供給，即骨料的粗配與供給；冷骨料烘干并加熱到工作溫度；熱骨料篩分、存貯，并按質量第二次精確稱量、供給；瀝青溶化、脫水，并加熱到工作溫度；礦粉定量供給；瀝青定量供給；各種配料均勻攪拌；混合料成品出料和暫時貯存。為保障正常的施工生產(chǎn)，瀝青混合料的出廠溫度、施工溫度都有嚴格的要求，溫度過低將造成筑路質量的下降，甚至造成混合料的廢棄；同時瀝青混合料的量也需要精確控制，料太多會造成等待機械的資源浪費、料溫下降也不可避免，料太少將導致供應不及時，使施工中斷。因此，以瀝青混合料溫度為制約條件，以混合料量為核心的機群施工過程是高等級路面施工研究的主流。
在傳統(tǒng)施工過程中，為縮短攤鋪機主導機械的占空時間、提高使用效率，瀝青混合料的供給是充分滿足的。通常情況下，一臺攤鋪機跟隨幾臺、甚至十幾臺自卸卡車等待為攤鋪機供料。這必將造成自卸車的浪費，更重要的是，當大氣溫度低、風速較大的情況下，極有可能造成瀝青料的大量浪費。瀝青混合料的生產(chǎn)完全憑經(jīng)驗判斷產(chǎn)量大小和決定拌和機的啟停，物料與攤鋪機生產(chǎn)率脫鉤，造成瀝青料的浪費或供應不及時；投入運輸瀝青料的自卸卡車數(shù)量憑經(jīng)驗指派，一般為使施工連續(xù)，實際施工中自卸卡車投入較多，造成不必要的浪費。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決瀝青混凝土路面施工機群的合理調(diào)配，以便減少因物料積壓帶來的資源浪費，提供一種瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法。
本發(fā)明提供的瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法，包括(1)確定攤鋪機的瀝青混合料實際占有量M=Mp+αMs+ΣiβMs,]]>式中，第一項Mp為待鋪筑的攤鋪機上的瀝青混合料，第二項為賦予校正參數(shù)的施工現(xiàn)場等待自卸車上的瀝青混合料，α為0.8，Ms為自卸車滿載時的瀝青混合料，第三項為賦予校正參數(shù)的運往施工現(xiàn)場路徑上的瀝青混合料，β為0.7；(2)確定系統(tǒng)的閾值a和b閾值a由攤鋪機的生產(chǎn)率Pt和瀝青混合料規(guī)范的最低攤鋪溫度確定，即Pt和瀝青混合料溫度降至最低攤鋪溫度的時間的乘積；閾值b由Pt和自卸車從拌和機到攤鋪機的運送時間決定，即Pt和這個延時時間的乘積；(3)閾值比較當M大于a時拌和機停產(chǎn)；當M小于a大于b時拌和機半負荷生產(chǎn)；當M小于b時拌和機滿負荷生產(chǎn)；控制策略切換根據(jù)上步比較結果產(chǎn)生三個離散驅動參數(shù)，即M大于a時為-1，拌和機電源開關打開，生產(chǎn)過程停止；M小于a大于b時為0，電源開關閉合，拌和機以50％進行半負荷生產(chǎn)；M小于b時為1，電源開關閉合，拌和機全速進行生產(chǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明提供的方法可以精確控制拌和機的生產(chǎn)率以及拌和機的啟停，使生產(chǎn)的瀝青料既能滿足施工需要，又不會造成物料積壓帶來的資源浪費。本發(fā)明提供的控制方法在實際施工中可減少自卸車的數(shù)量，降低施工成本。

圖1是本發(fā)明方法的工作過程原理圖2是本發(fā)明瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法的無線網(wǎng)絡結構圖。
具體實施方式以德國ABG公司的TITAN-355瀝青混合料攤鋪機為例，攤鋪厚度為h＝0.1m，攤鋪寬度為B＝8m，攤鋪速度為v＝120m/h，瀝青混合料密度選定為ρ＝2t/m3，時間利用系數(shù)為kB＝0.8。則瀝青混合料攤鋪機生產(chǎn)率Pt＝hBvρkB為153.6t/h。設瀝青混合料的出廠溫度為T1＝157℃，瀝青最低攤鋪溫度為T2＝135℃，瀝青在自卸車上的降溫速度為V＝19℃/h，則瀝青混合料能夠維持使用狀態(tài)的時間為t＝(T1-T2)/V＝1.16h。在這段時間內(nèi)，攤鋪機消耗的混合料數(shù)量為Pt與t的乘積，通過以上說明，則可確定閾值a為178.17t。
閾值b的問題求解可描述為求值b，使得在某一時刻，系統(tǒng)中的瀝青混合料總量M減少到值b時，即需要啟動拌和機進行混合料生產(chǎn)。此時M可以供攤鋪機使用，直至拌和機生產(chǎn)的第一車混合料運輸?shù)綌備伂F(xiàn)場。以一盤瀝青混合料生產(chǎn)1min計算，設自卸車的運行速度為60km/h，拌和機與攤鋪現(xiàn)場的距離為20km，則混合料運送的施工現(xiàn)場的時間為21min，這期間混合料的消耗為Pt與這個時間的乘積，為53.76t，這個值即為閾值b。
經(jīng)過閾值比較器的比較，產(chǎn)生三個離散驅動參數(shù)，即M大于a時為-1，小于a大于b時為0，小于b時為1，分別作用于拌和機的電源開關，-1時拌和機電源開關打開，生產(chǎn)過程停止；0、1時電源開關閉合并進一步作用于拌和機冷料升運帶、熱料升運帶、石粉傳送帶和瀝青傳送帶的電機轉速。當該值為0時，電機以50％的轉速進行生產(chǎn)；當該值為1時，電機全速進行生產(chǎn)。由于冷料、熱料和填料(石粉和瀝青)的運送及配比是相對固定的，因此這四種電機的轉速可以歸一為一個控制參量。
在整個控制過程中，需要采集的信號攤鋪機的攤鋪速度、寬度、厚度、生產(chǎn)率，瀝青混合料在鋪筑現(xiàn)場、自卸車和拌和機出廠時的溫度，這些信號的采集依靠車載系統(tǒng)，攤鋪機的速度、攤鋪寬度、攤鋪厚度、混合料的密度、溫度都可通過現(xiàn)場傳感器實時采集，自卸車上的混合料溫度由溫度傳感器實時采集，出廠混合料的溫度由智能拌和機實時監(jiān)控。
無線通信網(wǎng)絡該系統(tǒng)得以實現(xiàn)的基礎。攤鋪機通過無線電臺與拌和機通信，在距離較遠時，增加移動通訊車。自卸車以GSM短信息的形式與拌和站通訊，參見圖2。
權利要求
1.瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法，其特征是該方法包括(1)確定攤鋪機的瀝青混合料實際占有量M=Mp+αMs+ΣiβMs,]]>式中，第一項MP為待鋪筑的攤鋪機上的瀝青混合料，第二項為賦予校正參數(shù)的施工現(xiàn)場等待自卸車上的瀝青混合料，α為0.8，MS為自卸車滿載時的瀝青混合料，第三項為賦予校正參數(shù)的運往施工現(xiàn)場路徑上的瀝青混合料，β為0.7；(2)確定系統(tǒng)的閾值a和b閾值a由攤鋪機的生產(chǎn)率Pt和瀝青混合料規(guī)范的最低攤鋪溫度確定，即Pt和瀝青混合料溫度降至最低攤鋪溫度的時間的乘積；閾值b由Pt和自卸車從拌和機到攤鋪機的運送時間決定，即Pt和這個延時時間的乘積；(3)閾值比較當M大于a時拌和機停產(chǎn)；當M小于a大于b時拌和機半負荷生產(chǎn)；當M小于b時拌和機滿負荷生產(chǎn)；(4)控制策略切換根據(jù)上步比較結果產(chǎn)生三個離散驅動參數(shù)，即M大于a時為-1，拌和機電源開關打開，生產(chǎn)過程停止；M小于a大于b時為0，電源開關閉合，拌和機以50％進行半負荷生產(chǎn)；M小于b時為1，電源開關閉合，拌和機全速進行生產(chǎn)。
全文摘要
一種瀝青混凝土路面施工機群施工過程混雜控制方法。解決瀝青混凝土路面施工機群的合理調(diào)配，以便減少因物料積壓帶來的資源浪費。該方法包括確定攤鋪機的瀝青混合料實際占有量M；確定系統(tǒng)的閾值a和b；閾值比較；控制策略切換根據(jù)上步比較結果產(chǎn)生三個離散驅動參數(shù)，即M大于a時為－1，拌和機停產(chǎn)；M小于a大于b時為0，拌和機半負荷生產(chǎn)；M小于b時為1，拌和機滿負荷生產(chǎn)。本發(fā)明提供的方法可以精確控制拌和機的生產(chǎn)率以及拌和機的啟停，使生產(chǎn)的瀝青料既能滿足施工需要，又不會造成物料積壓帶來的資源浪費。本發(fā)明提供的控制方法在實際施工中可減少自卸車的數(shù)量，降低施工成本。
文檔編號G05B13/02GK1851570SQ20061001379
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權日2006年5月19日
發(fā)明者王洪禮, 高強, 郭龍, 任煒 申請人:天津大學