高速公路施工碾壓設(shè)備安全防護(hù)裝置

嚴(yán)彪 張光琴

摘 要：本文以高速公路為研究視角，對(duì)其施工使用的碾壓設(shè)備加以安全管理，添加有效的安全防護(hù)裝置，使其處于安全工況，減少設(shè)備安全問(wèn)題，維護(hù)公路交通性，帶動(dòng)高速公路交通事業(yè)有序發(fā)展。

關(guān)鍵詞：碾壓設(shè)備;雷達(dá);安全管理

中圖分類號(hào)：U445.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

壓路機(jī)設(shè)備具有體型大、路面施工范圍大等特點(diǎn)。在施工操作壓路機(jī)時(shí)，操作人員需要具備安全施工意識(shí)，熟練掌握安全技能，具有較強(qiáng)的崗位責(zé)任意識(shí)，對(duì)于器械設(shè)備的制動(dòng)、轉(zhuǎn)向反應(yīng)靈敏性加以檢查，確保刮泥板處于平整狀態(tài)，為路面碾壓施工創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)條件。

1 安全防護(hù)裝置使用的必要性

高速公路工程在規(guī)劃建設(shè)時(shí)，工程路面的施工環(huán)節(jié)，需要使用壓路機(jī)進(jìn)行平整與碾壓處理。在基礎(chǔ)工程規(guī)劃建設(shè)的任務(wù)中，壓路機(jī)在路面工程中扮演著較為關(guān)鍵的角色。部分路段中存在野生動(dòng)物路過(guò)、學(xué)生活動(dòng)無(wú)規(guī)律、周邊居民生活行為多樣性等問(wèn)題，對(duì)于公路施工安全性提高了要求。加之部分人員的生活習(xí)慣欠佳，行車時(shí)語(yǔ)音聊天、撥打電話，無(wú)法將全部精力投入在開車活動(dòng)中，極易發(fā)生行車安全問(wèn)題。在此種情況下，壓路機(jī)施工面臨多重風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。對(duì)于壓路機(jī)添加安全防護(hù)設(shè)施，具有重要防護(hù)作用。可添加的安全裝置有：自動(dòng)報(bào)警、智能急停、全角度影像錄制等，以此有效減少安全事故，切實(shí)創(chuàng)造施工單位的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出能力。

2 安全防護(hù)裝置的種類與應(yīng)用

2.1 安全防護(hù)裝置類型

結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)，在壓路機(jī)設(shè)備中加裝各類先進(jìn)技術(shù)，比如監(jiān)控技術(shù)、雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)、防護(hù)裝置等，構(gòu)建一體式防護(hù)結(jié)構(gòu)，組成全方位的防護(hù)體系。在有人員與壓路機(jī)間距處于安全距離以內(nèi)時(shí)，由報(bào)警裝置給出警示，發(fā)出蜂鳴聲。在其他設(shè)備與壓路機(jī)發(fā)生碰撞時(shí)，緊急制動(dòng)裝置給予響應(yīng)，針對(duì)誤入壓路施工區(qū)域的車輛與人員，給予安全警示，有效防范安全事故。

其一，感應(yīng)式雷達(dá)裝置（見圖1）、雷達(dá)監(jiān)控程序，對(duì)于壓路機(jī)施工范圍內(nèi)的障礙物、雜物、行人、車輛進(jìn)行有效識(shí)別，在與目標(biāo)識(shí)別物相距距離較小時(shí)，給予鳴聲提示。

其二，觸碰桿。目標(biāo)識(shí)別物與壓路機(jī)發(fā)生碰撞時(shí)，會(huì)緊急啟動(dòng)制動(dòng)裝置，關(guān)閉電源，停止壓路機(jī)運(yùn)行。

其三，全方位攝像。在壓路機(jī)四個(gè)方位，分別為設(shè)備前方（見圖2）、設(shè)備后方、設(shè)備左側(cè)、設(shè)備右側(cè)，逐一添加攝像裝置，對(duì)碾壓路段進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)控，給予操作人員路況輔助，消除其操作盲區(qū)。

2.2 雷達(dá)安全防護(hù)應(yīng)用

2.2.1 5米探距裝置

5米探距裝置是一種具有可視性的倒車?yán)走_(dá)裝置，可用于壓路機(jī)施工使用。此種雷達(dá)安全防護(hù)裝置，探測(cè)范圍介于0.6米與5米之間，探測(cè)顯示屏為L(zhǎng)CD，屏幕大小為7寸，裝置重量為5公斤，電壓規(guī)格為24伏特，警報(bào)時(shí)間為90 ds，運(yùn)行時(shí)溫度范圍為[-20，70]攝氏度。在壓路機(jī)倒車時(shí)，攝像頭自帶多組LED燈，倒車操作時(shí)燈組自動(dòng)照明，在高分辨率的傳感設(shè)備配合下，能夠有效傳輸壓路機(jī)車位路況，準(zhǔn)確判斷障礙物所在位置，便于駕駛?cè)藛T給予正確判斷，順利完成壓路機(jī)倒車。

此種雷達(dá)安全裝置，在裝設(shè)壓路機(jī)設(shè)備時(shí)，能夠?qū)郝窓C(jī)運(yùn)行路段進(jìn)行盲區(qū)分析，有效回避安全事故。由于壓路機(jī)自身規(guī)格較大，后視反光鏡無(wú)法照看車輛周邊的整體情況。車體具有高大性，車輛行駛?cè)藛T在車內(nèi)無(wú)法肉眼可見車尾近距離位置的物體情況，極易在壓路機(jī)倒車時(shí)發(fā)生事故問(wèn)題。與此同時(shí)，壓路機(jī)在實(shí)際施工碾壓時(shí)，車輛具有較大噪音特點(diǎn)，無(wú)法通過(guò)較小級(jí)別的聲音提示，引起壓路機(jī)操作人員的注意。因此，使用倒車專用雷達(dá)裝置時(shí)，能夠在顯示屏準(zhǔn)確展現(xiàn)車輛尾部的倒車盲區(qū)視野。在此裝置中，添加了車后障礙物位置鎖定功能，應(yīng)用了先進(jìn)的OSD技術(shù)，能夠有效結(jié)合雷達(dá)與視頻技術(shù)，便于壓路機(jī)駕駛?cè)藛T排除車尾盲區(qū)困難。此裝置在生產(chǎn)時(shí)，使用的原材料為金屬航空線材，在壓路機(jī)振動(dòng)、信號(hào)干擾中表現(xiàn)出較強(qiáng)的對(duì)抗性，確保雷達(dá)探測(cè)準(zhǔn)確。

2.2.2 防撞雷達(dá)系統(tǒng)

防撞雷達(dá)系統(tǒng)是借助雷達(dá)技術(shù)，有效測(cè)定壓路機(jī)與周邊障礙物的距離，進(jìn)行安全提示，減少壓路機(jī)與障礙物、行人、車輛發(fā)生碰撞問(wèn)題。此雷達(dá)系統(tǒng)擁有完善的功能，能夠有效保障壓路機(jī)施工安全。

其一，防撞距離設(shè)計(jì)。安全管理人員可結(jié)合施工需求、安全規(guī)范進(jìn)行防撞距離設(shè)計(jì)。使用遙控系統(tǒng)進(jìn)行操作，分別從警示區(qū)、制動(dòng)區(qū)兩個(gè)方面進(jìn)行距離設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)期間，存在的距離參數(shù)相對(duì)關(guān)系有：提示區(qū)間距（1 000米）>警示區(qū)間距（500米）>制動(dòng)區(qū)間距（300米）?？稍O(shè)計(jì)的間距范圍為[0，2 000]米。

其二，報(bào)警響應(yīng)速度等級(jí)設(shè)計(jì)。報(bào)警響應(yīng)等級(jí)可選范圍是[0，9]，在選擇等級(jí)后，可進(jìn)行備注說(shuō)明。備注項(xiàng)目有：行車、超速提示，非法登錄權(quán)限限制，提示區(qū)限速提示，警示區(qū)限速提示等。

此種雷達(dá)防撞系統(tǒng)，具有較高的影像分辨率，能夠有效感應(yīng)收集壓路機(jī)周邊情況，對(duì)于碾壓安全施工具有重要意義。

2.3 防撞系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

2.3.1 系統(tǒng)開發(fā)思路

以壓路機(jī)安全施工為研究起點(diǎn)，加強(qiáng)高速公路防護(hù)。結(jié)合高速公路施工環(huán)境條件、壓路機(jī)的施工特征、往期實(shí)際發(fā)生的事故情況等多重因素，給出了壓路機(jī)有效的防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采取毫米級(jí)別的雷達(dá)遠(yuǎn)程探測(cè)方式，融合立體式傳感器進(jìn)行近距離檢測(cè)，構(gòu)建完整的防撞警報(bào)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，裝設(shè)測(cè)速雷達(dá)裝置，以壓路機(jī)為主體，對(duì)其安全制動(dòng)距離給予有效設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，依據(jù)信號(hào)采集與分析需求，構(gòu)建壓路機(jī)防撞程序的開發(fā)方案，為壓路機(jī)防撞聯(lián)動(dòng)控制體系的構(gòu)建給出理論依據(jù)。

2.3.2 測(cè)距功能分析

在高速公路進(jìn)行碾壓施工時(shí)，施工操作會(huì)形成較大的噪音問(wèn)題。同時(shí)設(shè)備存在的故障問(wèn)題，降低了壓路機(jī)操作與響應(yīng)的靈敏性，削弱了駕駛?cè)藛T對(duì)車輛安全性的判斷，引發(fā)多重事故問(wèn)題。在構(gòu)建防撞安全系統(tǒng)時(shí)，是在駕駛?cè)藛T未有效給出安全制動(dòng)的前提下，主動(dòng)進(jìn)行電路與油路的關(guān)閉處理，強(qiáng)制進(jìn)行壓路機(jī)方向轉(zhuǎn)變處理，具有壓路機(jī)防撞控制效果。為此，在設(shè)計(jì)雷達(dá)遠(yuǎn)程探測(cè)系統(tǒng)時(shí)，需要開發(fā)出的功能是：動(dòng)態(tài)傳送雷達(dá)信號(hào)，有效測(cè)算壓路機(jī)與障礙物的間距，如果間距不大于設(shè)定閾值時(shí)，需要給予制動(dòng)反饋，如果間距大于設(shè)定閾值，不予給出制動(dòng)響應(yīng)。雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)持續(xù)測(cè)算壓路機(jī)與路障之間的間隔，直至碾壓施工完成。

毫米級(jí)別的雷達(dá)裝置，經(jīng)過(guò)天線前端完成信號(hào)傳輸。在信號(hào)檢測(cè)到壓路機(jī)周邊有障礙物時(shí)，將會(huì)反射信號(hào)，反饋的信號(hào)傳送至混頻器。傳送與回波兩類信號(hào)，在混頻器中獲得了有效混合，混合完成的信號(hào)有效傳輸至數(shù)字處理電路中。此種混合信號(hào)在獲得干擾去除、信號(hào)轉(zhuǎn)換后，形成差分頻率信號(hào)，由此獲得壓路機(jī)與目標(biāo)物的相對(duì)距離與相對(duì)方位信息。在終端收到檢測(cè)信息后，給出相應(yīng)聲音警示。

2.3.3 定位功能分析

在立體傳感器系統(tǒng)組成中，含有兩組激光器。激光器發(fā)出的光波會(huì)在耦合作用下形成光束，兩個(gè)光束分別接入標(biāo)準(zhǔn)光纖、掃描探頭中。在掃描探頭中添加了旋轉(zhuǎn)臺(tái)，能夠有效調(diào)整掃描頭的運(yùn)轉(zhuǎn)方向、調(diào)整幅度等參數(shù)。在測(cè)定光束時(shí)，會(huì)路經(jīng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使檢測(cè)光束反射形成回波光束?；厥斋@得的光束會(huì)再次輸入信號(hào)接收程序，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)放大、信息轉(zhuǎn)換等各項(xiàng)處理，處理完成的信號(hào)會(huì)被傳輸至電路控制中心，完成位置鎖定。

定位中心的功能主要表現(xiàn)為：

其一，可添加若干個(gè)帶狀型的監(jiān)測(cè)保護(hù)區(qū)，在有人員、不明車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)區(qū)時(shí)，給予駕駛員提示，提示方式包括聲音與燈光兩種類型，提高駕駛?cè)司X性。

其二，掃描裝置會(huì)對(duì)于監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)各測(cè)量點(diǎn)的間距、高度、位置等參數(shù)，有效回傳信號(hào)處理中心，確保檢測(cè)主體各項(xiàng)參數(shù)顯示準(zhǔn)確。

2.3.4 信號(hào)處理流程

防撞系統(tǒng)裝設(shè)在壓路機(jī)設(shè)備中，其功能的關(guān)鍵在于DSP功能的平穩(wěn)性與準(zhǔn)確性。DSP能夠有效處理各傳感器回傳的信號(hào)。收集的回波信號(hào)表現(xiàn)出類型多樣、信息復(fù)雜等特點(diǎn)，主要包括目標(biāo)障礙物信息、干擾類信號(hào)。為保障信號(hào)處理的高效性與準(zhǔn)確性，在防撞系統(tǒng)中的信號(hào)處理中心，需要添加諧波處理機(jī)制，減少干擾信號(hào)問(wèn)題，繼而對(duì)固定地物形成的信號(hào)干擾、噪音等因素，采取降噪處理，以此保障目標(biāo)障礙物信息處理的集中性，增強(qiáng)檢測(cè)精準(zhǔn)性。

對(duì)各模塊系統(tǒng)進(jìn)行集成處理時(shí)，使用的是嵌入式裝置，集中程序包括供電裝置、信息采集與處理模塊、警報(bào)裝置、制動(dòng)響應(yīng)模塊。供電模塊的有序運(yùn)行，是保障處理器有序運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。信息采集單元能夠高效處理雷達(dá)檢測(cè)回傳的各類信息。處理器結(jié)合危險(xiǎn)信息與壓路機(jī)的間距情況，自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)與制動(dòng)程序，以此保障壓路機(jī)碾壓施工安全。

3 結(jié)論

綜上所述，加強(qiáng)公路施工安全工作落實(shí)，對(duì)碾壓設(shè)備開展安全防護(hù)，以壓路機(jī)為主體融合安全管理思想，合理添加各類先進(jìn)性技術(shù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況加以有效測(cè)定，有效判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況，高效排除各類安全威脅因素，使壓路機(jī)處于安全平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)，安全有序的完成碾壓任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張仁桓.公路橋梁施工質(zhì)量控制體系及安全管理策略[J].交通世界，2020（28）：142-144.

[2]張奉清.碾壓混凝土施工方法與安全管理措施[J].工程技術(shù)研究，2019（22）：205-206.

[3]趙玉昆，田正宏.大升程碾壓混凝土翻升模板施工安全特性研究[J].水電能源科學(xué)，2018（11）：128-131.