[发明专利]铺路机控制装置和方法

说明书

相关专利申请的交叉参考

没有。

关于联邦资助的研究或开发的陈述

没有。

技术领域

本发明涉及对于铺路机的改进的控制装置和机器运行的方法，更具体地，涉及用于控制具有被牵引经过铺路区域的表面、修整表面外形的、一体化的整平板(screed)的铺路机的这样的控制装置和方法。

背景技术

这种类型的铺路机典型地包括拖拉机或牵引车，它在要铺路的路基上在整平板前面移动。铺路机在路基上涂覆一层沥青或其它铺路材料，沥青层的厚度和外形由在牵引车后面的被牵引的“浮动的”整平板确定。整平板在它的下表面上具有平板，它在牵引车后面在被涂覆的沥青上移动。整平板包括一对向前延伸的牵引臂，它们在牵引点处被连接到牵引车。牵引点由牵引车的液压缸进行提升和下降。当牵引点提升时，整平板的平板的前边缘被提升，以及整平板的平板的攻角(theangle of attack)被改变成使得平板向上整平正好在整平板前面的被涂覆在路基上的沥青。这导致沥青层的顶面高度上升，并导致在路基上更厚的沥青层。相反，当牵引点降低时，整平板的平板的前边缘也降低，调整平板到向下的平面，降低沥青层的顶面。将会意识到，整平板将平滑铺路材料层的顶面，而同时，控制这个面的垂直位置和沥青层的厚度。

铺路机把铺路材料涂覆在路基上，以使得铺路材料的顶面仿照想要的立面图外形(elevation contour)。在某些情形下，沥青的顶面相对于相邻的基准表面进行外形修整。例如，当沥青的第二带条挨着沥青的第一带条被涂覆在路床上时，希望这两个带条的表面高度在它们互相毗邻的接缝处精确地匹配。作为另一个例子，当沥青层挨着现有的路缘被涂覆在路基上时，可能希望沥青表面的高度可以相对于路缘进行精确地控制。在其它的情形下，沥青被修整成匹配于由勘测员设置的基准。例如，勘测员可能以前勘测过要被铺设的路或其它表面，并设置一系列标桩，具有从一个标桩的顶部连到下一个标桩的顶部的基准细绳。在所有的这些事例中，被涂覆的铺路材料的顶面的垂直位置必须相对于某种基准进行精确地控制，这需要牵引臂的牵引点被精确地控制。在其它铺路操作中，铺路表面的想要的外形在三维数据库中被规定，铺路机的位置，包括整平板，借助于GPS接收机、激光接收机、自动化总站系统、或类似的系统被监视。在这些情形下，铺路机工作时涂覆铺路材料层，这些材料层在外形上和厚度上与在数据库中规定的参数相匹配。

铺路机整平板由许多方式进行控制。当沥青表面的水平要遵循与要铺路的区域相邻的基准面，诸如，以前铺路的表面或由勘查员定位的细绳时，通常用一个或多个传感器来测量基准面的垂直位置。传感器确定离基准面的距离，这些距离可被使用来控制牵引点的高度。在铺路机的相反端处的牵引点可以被提升或降低相同的量，或它可以通过使用其它传感器被独立地控制。

将会意识到，如果铺路机没有在移动，则仅仅提升牵引点不会造成在整平板的平板的后缘处的沥青水平的改变。沥青的顶面的水平的任何改变必须缓慢地和没有过冲地完成，以便保持沥青的平滑的、无波纹的表面。结果，通常沿整平板在别处测量垂直基准高度。然而，这个方法可能需要随时间人工地调节整平板的水平。

用于这种类型的整平板的控制系统感受到不同的测量增益，取决于基准高度传感器被放置在整平板的哪个地方。例如，如果高度传感器位置接近于整平板牵引臂的牵引点，则系统将更善于在铺路机在不平的地面上移动时使得牵引点保持在恒定的高度。可以预期这将导致在整平板后面的平滑的沥青表面。然而，高度精度或在整平板背后的沥青垫层的厚度的控制可能不是非常好，因为这取决于既没有直接也没有间接控制的整平板攻角。由于对于这样的装置，在传感器与整平板的后缘之间有很大的距离，整平板的攻角的误差被放大为整平板的后缘处的高度误差。相反，如果高度传感器被放置在靠近整平板的后缘，则整平板退出(exit)高度可被看作为更接近于目标高度或垫层厚度，因为整平板的攻角的误差不被传播到这么大的距离。然而，在这种情形下，反馈增益是相当低的(即，响应于牵引点高度的相当大的改变，传感器只检测到小的移动)，因此，任何传感器测量误差将导致牵引点液压缸的更大的移动。这又减小最终得到的沥青表面的平滑度。

希望能够测量在整平板的平板的后缘处的沥青的高度，并且不需要由操作员人工控制而作出适当的调节。因此，可以看到，需要一种改进的铺路机控制装置和机器控制的方法。

发明内容