大數據背景下道路工程施工智能化攤鋪應用探討

鄭勝偉

（聊城市市政工程管理處，山東 聊城252000）

1 引言

隨著公路和城市道路的高速發展，道路路面基層和面層的攤鋪在整個道路工程施工環節中越來越重要。在大數據的背景下，用智能自動攤鋪系統指導攤鋪施工將成為道路路面施工的一個方向，本文對道路工程施工的智能化攤鋪在工程中的應用進行探討，對道路工程施工實現智能化的前景進行瞻望。

2 對下承層表面的高程數據進行采集整理

目前，公路和城市道路待攤鋪層下的下承層一般為已具備攤鋪條件的路床或通過平地機等整平設備平整壓實到規定密實度符合攤鋪條件的底基層。采取智能化攤鋪設備攤鋪前，首先要對已具備攤鋪條件的下承層表面的現狀高程進行水準測量，通過電子手簿對擬鋪下承層的現狀高程進行數據采集。數據采集應結合道路寬度和每臺攤鋪設備的擬攤鋪寬度進行，縱向應沿道路中心線或攤鋪設備行走中心線即平行于道路中心線的位置取點采集；橫向應盡量沿垂直于縱向點的法線方向上取點采集；在道路交叉、站臺位置，城區道路的集水井周圍或道路外側進行鋸齒形邊溝設計的折點處應對數據點進行加密。整個數據采集的過程也是攤鋪前建立下承層電子平面的過程。采集的下承層平面數據經過平差改正后，攤鋪前下承層的虛擬電子平面也就建立了。

3 建立用于道路智能化攤鋪的三維坐標系

建立用于道路智能化攤鋪的三維坐標系是實際應用的前提，即先明確智能化攤鋪設備如何走和怎么走的問題，這就需要向裝有智能化操作系統的設備輸入行走中心線的縱向坐標和熨平板下表面的行走控制高度數據。

道路智能化攤鋪三維坐標系的建立要與道路中心線的平曲線長度和實際寬度相結合，坐標系與傳統數學或測量坐標系不同，為方便設備的行走，同時，做到坐標系上對應點的唯一性，取道路的實際中心線（實際為平曲線）或攤鋪設備行走中心線即平行于道路中心線為該坐標系的縱坐標xi，即建立的道路智能化攤鋪縱坐標實際是一條變化的曲線，結合道路樁號點位置取與該中心線垂直的法線方向為橫坐標yi，平面坐標（xi，yi）建立后，主要與全球定位系統進行對接解決攤鋪設備平面位置如何走的問題，而橫坐標建立后依據道路的設計橫坡和路面數據采集計算解決熨平板走多高的問題。也就是如何確定空間坐標系的高度坐標zi。在下承層的虛擬電子平面建立后，假設某一點（xi，yi）處的虛擬下承層表面高程為h0；路面設計攤鋪厚度為d，路面施工的攤鋪松鋪系數為k，則可以計算出該點的空間高度坐標為：

這樣該道路智能化攤鋪行走路線上任一點的三維空間坐標系就建立起來了，從而為道路智能化攤鋪的空間路徑提供了數據支撐，使道路建設關鍵的攤鋪階段智能化成為現實[1]。

4 攤鋪智能化系統的安裝、采集數據的傳輸和基于全球定位系統的縱向攤鋪路線的控制

隨著5G 通信技術的普及，基于全球定位系統的車輛實時導航精度大幅提升，加之攤鋪設備自身攤鋪行走速度較慢的特點，將為智能化攤鋪建立起的三維空間坐標系與全球定位系統對接，即可實現對攤鋪設備的實時導航。為實現這種對接和對攤鋪設備實現智能化控制，需要在現有傳統攤鋪設備微電腦控制終端系統中安裝智能攤鋪控制系統。該系統應包括3 大功能：（1）攤鋪機械設備自動精準行走功能；（2）攤鋪設備熨平板的高度自動調整功能；（3）傳統攤鋪設備控制終端已具備的其他功能。

攤鋪智能化系統建立后，需要將采集的基于全球定位系統的道路攤鋪三維坐標系數據輸入智能化攤鋪控制系統。智能化攤鋪系統通過數據信息采集、信息輸入、信息處理和控制指導攤鋪設備按照設計要求進行自動化攤鋪施工，從而實現道路的智能化攤鋪施工。

5 智能自動攤鋪系統路面攤鋪效果和傳統路面攤鋪效果的對比

將智能自動攤鋪系統路面攤鋪效果與傳統路面攤鋪效果進行對比，得到以下結論：

1）智能自動攤鋪系統可以從最大程度上提高實際攤鋪效果，基本可以做到實際攤鋪平面與設計攤鋪表面的最大符合，消除了人為調節對攤鋪平整度的影響，保證攤鋪層上表面的平整度精度，從而取得最佳的攤鋪效果和建成后的行車舒適度。

2）智能自動攤鋪系統突破了傳統平衡梁系統采集數據的局限性。大數據背景下，智能自動攤鋪系統對完成后的下承層表面信息的獲取量更大、更全面、更科學、更合理，從而使平整度和縱坡變化的連續性更好。

3）智能自動攤鋪系統提高了攤鋪作業施工效率，節省了人力資源成本，避免了材料浪費，降低了企業的施工成本。

4）智能自動攤鋪系統實現了竣工后路面高程與設計高程的高度吻合，提高了行業內的道路攤鋪作業標準。

5）大數據背景下，智能自動攤鋪系統的應用探討和思路將對道路工程施工實現數字化起到一定的引領推動作用。

6 結語

道路工程建設一直是我國建設工程管理中的重點內容，路面攤鋪施工質量一定程度上影響城市經濟發展，綜合利用大數據攤鋪技術成為路面質量控制的重點。加強對施工技術的改進，不斷地將新工藝，新材料以及新的機械設備引進并應用到路面的攤鋪施工中去，進而提高路面的耐久性和行車舒適性，延長路面的使用壽命，實現工程建設經濟效益與社會效益并收，是每一位工程技術人員新時代的使命和擔當。