陳思茹 陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710018

導(dǎo)語(yǔ)：

日益增強(qiáng)的計(jì)算能力不但改善了分析，而且開(kāi)始主導(dǎo)各行各業(yè)的決策。說(shuō)起“大數(shù)據(jù)”的例子，很多人可能會(huì)想到職業(yè)球隊(duì)、社交媒體平臺(tái)或者像亞馬遜這樣的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，卻鮮有人提及瀝青行業(yè)。

大數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)入瀝青行業(yè)?！按髷?shù)據(jù)”是一個(gè)相對(duì)較新的流行語(yǔ)，用于描述極大的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，被用于識(shí)別模式和趨勢(shì)。

日益增強(qiáng)的計(jì)算能力不但改善了分析，而且開(kāi)始主導(dǎo)各行各業(yè)的決策。說(shuō)起“大數(shù)據(jù)”的例子，很多人可能會(huì)想到職業(yè)球隊(duì)、社交媒體平臺(tái)或者像亞馬遜這樣的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，卻鮮有人提及瀝青行業(yè)。

事實(shí)上，數(shù)字時(shí)代帶來(lái)智能系統(tǒng)的發(fā)展，使用戶(hù)可以在任意位置實(shí)時(shí)監(jiān)控瀝青混合料的攤鋪與壓實(shí)，也給人們創(chuàng)造了利用這些信息來(lái)改善路面質(zhì)量的機(jī)會(huì)。

壓實(shí)度是用于評(píng)估路面質(zhì)量的主要參數(shù)。美國(guó)聯(lián)邦公路管理局(FHWA)最近進(jìn)行的研究表明，壓實(shí)度提高1個(gè)百分比，路面壽命會(huì)相應(yīng)地延長(zhǎng)10%。壓實(shí)度會(huì)受到材料和工藝的影響，傳統(tǒng)的做法卻僅基于最終路面的局部測(cè)量結(jié)果來(lái)評(píng)估它。智能化施工系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控施工期間的混合料運(yùn)輸和壓實(shí)，提供鋪路過(guò)程的全局視圖，并激勵(lì)施工人員采取最佳做法(best practices)。

諸如安裝在攤鋪機(jī)上的熱分析裝置(Paver Mounted Termal Profling，簡(jiǎn)稱(chēng)PMTP)和智能壓實(shí)技術(shù)(Intelligent Compaction，簡(jiǎn)稱(chēng)IC)，自2000年代中期以來(lái)在各種示范和試驗(yàn)項(xiàng)目中使用之后，都獲得了在實(shí)際工程中應(yīng)用的機(jī)會(huì)。

攤鋪機(jī)熱分析裝置和智能壓路機(jī)需要在項(xiàng)目中使用GPS來(lái)監(jiān)控施工的各個(gè)方面，并將其與空間位置關(guān)聯(lián)。它們還包含一個(gè)安裝在設(shè)備上的數(shù)字顯示器。數(shù)據(jù)收集是一個(gè)涉及至少三個(gè)數(shù)據(jù)源的連續(xù)過(guò)程。來(lái)自設(shè)備的讀數(shù)和位置數(shù)據(jù)將被直接導(dǎo)出到云端，并輸入到名為Veta的軟件中。Veta是一種基于地圖的工具，用于查看和分析地理空間數(shù)據(jù)，目前由明尼蘇達(dá)州運(yùn)輸部和TPF-5(334) 聯(lián)合基金項(xiàng)目資助。

Veta是一種基于地圖的工具，用于查看和分析地理空間數(shù)據(jù)。

該軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定結(jié)果是否符合與鋪層溫度分布和壓實(shí)相關(guān)的規(guī)范。相對(duì)于當(dāng)前的做法，該過(guò)程代表了顯著的進(jìn)步，因?yàn)樗梢栽跊](méi)有任何用戶(hù)交互的情況下處理和分析來(lái)自機(jī)器的信號(hào)。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)允許手動(dòng)輸入傳統(tǒng)的單點(diǎn)數(shù)據(jù)(比如通過(guò)取芯測(cè)得的壓實(shí)度)，因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)可以與來(lái)自智能化施工系統(tǒng)的全局信息相結(jié)合。

PMTP系統(tǒng)用于跟蹤攤鋪機(jī)的運(yùn)動(dòng)和路面鋪層溫度的分布，從而量化溫度離析。獲得理想的壓實(shí)度，需要在適當(dāng)?shù)臏囟认聰備伜蛪簩?shí)。不均勻(比如發(fā)生了溫度離析)的鋪層溫度極有可能引起壓實(shí)度的變化。在最近的一份規(guī)范中，明尼蘇達(dá)州運(yùn)輸部為溫度離析控制設(shè)定了獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn)。圖1為均勻的溫度分布與溫度離析剖面的視覺(jué)對(duì)比。兩張熱剖面圖都是從2018年的項(xiàng)目生成的，PMTP數(shù)據(jù)均使用基于Web的摩巴“攤鋪?lái)?xiàng)目管理”( Pave Project Manager)應(yīng)用程序進(jìn)行分析。

圖1 均勻的溫度分布與溫度離析剖面對(duì)比

基于溫度差異的規(guī)范為公路部門(mén)保證了路面質(zhì)量的一致性，并激勵(lì)施工承包商改進(jìn)攤鋪實(shí)踐。溫度離析數(shù)據(jù)與PMTP系統(tǒng)收集的其他信息相結(jié)合，提供了攤鋪的最佳做法(例如使用物料轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)、不在料斗干燥時(shí)運(yùn)行攤鋪機(jī)和保持均勻的攤鋪機(jī)速度)的切實(shí)驗(yàn)證。隨著行業(yè)的勞動(dòng)力日趨年輕，這些信息成為有價(jià)值的教學(xué)工具，向他們展示良好的攤鋪?lái)?xiàng)目的特點(diǎn)以及不遵循最佳實(shí)踐的后果。

雖然控制混合料的運(yùn)輸與攤鋪很重要，但是這只是成功了一半。智能壓路機(jī)通過(guò)提供測(cè)量底層支撐條件的工具，并從壓實(shí)過(guò)程中消除主觀性，才得以完成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)度的一致性。攤鋪后的預(yù)壓密實(shí)度可能只有85%～88%，需要經(jīng)過(guò)一系列壓路機(jī)的碾壓，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度才能達(dá)到目標(biāo)值(92%～94%)。

傳統(tǒng)的做法是在項(xiàng)目早期設(shè)定壓路機(jī)的碾壓模式，然后通過(guò)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度來(lái)驗(yàn)證。壓路機(jī)操作員有責(zé)任統(tǒng)計(jì)碾壓次數(shù)，并記錄壓路機(jī)的啟動(dòng)和停止，這就存在由于人為錯(cuò)誤而導(dǎo)致壓實(shí)不均勻的風(fēng)險(xiǎn)。智能壓路機(jī)通過(guò)跟蹤給定區(qū)域的碾壓次數(shù)來(lái)提高一致性。它還包含一個(gè)剛度計(jì)，可以在開(kāi)始攤鋪之前找到施工區(qū)域的薄弱點(diǎn)。通過(guò)換上更穩(wěn)定的材料可以改善這些區(qū)域的支撐條件，也有助于壓實(shí)。

圖2表明了我們?yōu)槭裁葱枰悄軌簩?shí)技術(shù)。如圖所示，目標(biāo)碾壓模式?jīng)]有實(shí)現(xiàn)。大部分路面區(qū)域僅被碾壓一或兩遍，并且在整個(gè)車(chē)道寬度上的壓路機(jī)覆蓋范圍也不一致。智能壓路機(jī)可以顯著地提高一致性——每碾壓一遍，操作員都會(huì)看到軟件界面改變顏色；在達(dá)到目標(biāo)覆蓋范圍時(shí)，也能看到指示。

智能壓路機(jī)可以用作施工承包商的質(zhì)量控制工具，或用于驗(yàn)收。FHWA的智能壓實(shí)聯(lián)合基金項(xiàng)目(Transportation Pooled Fund Program)的規(guī)范建議，對(duì)目標(biāo)碾壓覆蓋率低于70%的任何子區(qū)域采取抑制措施。迄今為止，剛度測(cè)量主要用作施工前的繪圖工具。

這些技術(shù)的實(shí)施得到了FHWA的954號(hào)聯(lián)合基金項(xiàng)目的支持。該基金項(xiàng)目于2008年啟動(dòng)，參與者包括12個(gè)州運(yùn)輸部、設(shè)備制造商和施工承包商。兩個(gè)主要的可交付成果是AASHTO分別針對(duì)PMTP和IC的標(biāo)準(zhǔn)(PP-80和PP-81)。執(zhí)項(xiàng)目之牛耳的，是公認(rèn)的智能壓實(shí)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者——明尼蘇達(dá)州運(yùn)輸部。該州運(yùn)輸部從2014年開(kāi)始逐步在長(zhǎng)度超過(guò)4英里的工程部署了PMTP和IC技術(shù)，并于2018年完成。

其他州紛紛效仿。截至2017年，有23個(gè)州針對(duì)瀝青路面智能壓實(shí)的規(guī)范處于不同的發(fā)展階段。隨著該技術(shù)的使用變得更加普遍，規(guī)范限制將得到改進(jìn)。初步的結(jié)果已經(jīng)表明，通過(guò)將智能化施工系統(tǒng)整合到路面施工中，對(duì)公路部門(mén)和行業(yè)都有明顯的好處。

圖2 智能壓路機(jī)可以顯著地提高一致性