大型土石方碾压作业进入“无人驾驶”时代
5月17日,由水电五局与同济大学联合研制的首批5台高性能无人驾驶振动碾正式投入大渡河长河坝水电站高坝建设,并实现了国内首批高性能无人驾驶振动碾集群化作业,这标志着土石方碾压作业正式进入“无人驾驶”时代。
大渡河长河坝水电站大坝位于甘孜藏族自治州康定县境内,为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站,具超高心墙堆石坝、河床深厚覆盖层、高地震烈度、狭窄河谷四大难度于一体,振动碾无人驾驶作业技术研究于2013年6月份立项后,先后经历了实地考察、方案制定、样机改造、实验室调试、现场调试、试运行、机群改造、集群作业等过程,使无人振动碾分层次、分步骤的不断完善与进取,最终实现了多台无人驾驶碾集群作业。
无人驾驶的振动碾及碾压施工方法,采用自动操作系统与原系统并联的设计方式,可实现人工驾驶与自动驾驶两种模式任意快速切换,并且互不干扰。自动操作系统通过电控液压转向系统、作业速度控制系统、GPS导航与自动作业控制系统实现振动碾于无人驾驶状态下完成规定仓位的碾压作业,同时包含触屏监控功能、障碍物检测功能和紧急制动功能。无人驾驶振动碾基于现有GPS技术进行设计,工作中可利用GPS系统对振动碾进行路径导航与速度反馈,实现振动碾作业速度的自动控制,以满足不同工作面工况的要求;障碍物检测功能通过超声波传感器能够自动检测车身周围是否有物体靠近,当在一定范围内检测到有物体靠近时,振动碾能自动停止作业,待物体远离后能继续作业,保证施工安全性;操作人员可以通过手持监控终端对振动碾的工作状态进行监控,根据施工要求,对碾压速度、碾压路径、碾压遍数以及碾压换行搭接宽度进行实时调整,实现过程可控,保证碾压质量。
无人驾驶振动碾集群化作业,使土石坝碾压作业不再是繁重、重复的高强度人工作业,而是只需在上位机的屏幕上轻轻点击,输入碾压区域的角点坐标值和碾压参数,然后点击启动键的简单作业了,碾压作业完成后无人振动碾自动停车;当设定碾压区域和碾压参数后,无人振动碾会自己寻找碾压区域进行碾压,自行更换轨迹、自动转换静压和振动模式等;无人碾在行驶过程中遇到人、车等障碍物时,其会自动规避。碾压边界分析、碾压轨迹计算、障碍物识别与规避、碾压作业统统由总控电脑自行操作机械完成。
无人振动碾集群化的成功应用,将成本、进度、质量、安全、劳动保护等效率的大幅提升。在成本上,可减少低速、重复碾压;在进度上可缩短间歇时间,延长工作时间约20%;在质量上,可实现技术参数的零误差;在安全上,可降低人为影响和夜间施工安全风险;在劳动保护上,可有效减少振动环境下对人体损伤,减少人力资源的浪费。
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