浙江高速探索无人化养护新模式

■ 文/图 浙江交投高速公路运营管理有限公司 胡根生 施公佐 陈剑锋

步入“十四五”时期，无人驾驶新技术陆续在全国各地试点推广。高速公路养护工程的无人化施工已按下“加速键”，数字化和无人化施工是未来精细化施工管理的必由之路。

2022年，“营运高速公路路面无人化施工与质量控制技术”科技项目有关单位完成了无人化摊压技术的迭代升级。

面对无人化施工的新时代，浙江交投高速公路运营管理有限公司（以下简称“浙高运公司”）创新提出“沥青路面无人化养护施工”新模式，联合三一重工股份有限公司（以下简称“三一重工”）、浙江顺畅高等级公路养护有限公司、交通运输部科学研究院开展课题研究，聚焦无人化机群协同施工、可视化施工控制、数字化质量管理、物联网设备管理和施工交通安全组织等内容的研究，构建起营运高速公路路面无人化施工质量控制技术，于2020 年至2022 年间陆续在浙江省黄衢南高速公路、龙丽高速公路、金丽温高速公路等高速公路路面养护工程中应用，持续推进无人化摊压质量管控关键技术研究，验证了无人化摊压技术可促进营运高速公路沥青路面养护施工的标准化、数字化、无人化、智慧化。

/ 新形势新挑战 路面养护有五难/

随着通车里程的快速增长和路面服役时间的增加，浙江省高速公路已进入建设与养护并重的时期，越来越多的高速公路进入缺陷责任期后的正常维修养护期，工作量越来越大，工程技术含量越来越高，公众对高速公路行车安全性和舒适性的要求也越来越高。

交通组织难

大流量路段养护作业难以开展，极易造成路段拥堵，且施工效率较低，营运高速公路养护施工交通组织较为复杂。

安全管理难

高速公路沥青路面养护施工时，往往有较多人员涉路作业，多采用劳动密集型作业方式，作业人员涉路安全风险较大。

智能化水平低

路面养护机械设备自动化水平不高，利用信息化技术实现质量管理的程度不高。

夜间施工难

沥青路面夜间施工时，因为照明、人员易疲劳等问题影响，导致存在少压、漏压等质量控制薄弱点。

工人老龄化

养护工人老龄化、缺人现象比较严重。因为沥青路面施工作业环境较差，特别是夏季高温时往往是路面专项施工高峰期，愿意从事高速公路路面养护的年轻人越来越少。

无人摊铺机在龙丽高速摊铺作业

/ 协作发展破难题 研用提升控质量/

根据交通运输部《“十四五”公路养护管理发展纲要》要求，要以数字化引领公路养护管理转型升级，加快无人化养护施工装备研发，研制推广公路养护智能化应用，重点包括基于物联网的养护工程质量管理等应用。

2020 年，针对沥青路面养护工程中存在的“五大难题”，浙高运公司积极开展技术调研，寻求科学的解决方式，最终确定借力三一重工在无人化沥青路面施工机械设备方面的技术优势解决上述养护难题。在大量前期工作基础上，浙高运公司组织相关单位在黄衢南高速采用沥青路面养护无人化摊压施工技术铺筑了570 米试验路，是国内首次在高速公路上养护工程中应用无人智能化集群施工。施工过程中发现仍存在施工准备时间长、机群配合协调程度不顺畅、部分机器施工控制存在停顿、路缘石测贴边距离较远等问题。

技术攻关

2021 年，针对2020 年试验路中遇到的各类问题，浙高运公司联合多家单位针对沥青路面无人化摊压施工技术共同开展《营运高速公路路面无人化施工与质量控制技术》课题研究，该课题于2021 年2 月入选浙江省交通运输厅科技项目，2021 年12 月正式入选交通运输部2021 年交通运输行业重点科技项目清单，旨在通过多方产研合作，基于物联网、高精度定位、自动控制和可视化技术，通过对现有路面养护施工设备的升级改造，进一步提升其无人化施工技术水平，实现公路养护施工质量的实时动态管理。同时，通过聚焦无人化机群协同施工、可视化施工控制、数字化质量管理、物联网设备管理和施工交通安全组织等内容的研究，最终构建起营运高速公路路面无人化施工设备与技术，代替传统人工作业，实现数字化、智能化施工管理，自动完成摊铺、碾压等主要作业。

该课题研究成果既减轻了传统沥青路面机械化施工驾驶对“人”的依赖，保证施工规范性和质量，又降低了人工成本和安全隐患，同时还通过数字化平台监控，达到了沥青路面质量智能监管的目的，进一步提高了工程质量监管水平。

夜间，无人压路机群在金丽温高速执行路面专项连续施工。

工程实施

2022 年，各有关单位以问题为导向，不断寻求解决方案，多次进行试验研究，经过针对设备在质量控制方面的持续技术攻关，完成了无人化摊压技术迭代升级。2022 年8 月3 日9 时，随着最后一台无人驾驶双钢轮压路机开始沥青路面碾压作业，两台无人摊铺机和5 台双钢轮无人压路机实现了无人集群化摊压作业，浙高运公司龙丽高速沥青路面养护成套无人化机械常态化施工在丽向k445+050 点位正式拉开序幕，最终累计实施无人化施工8 天，累计施工长度约4.8 公里，其中白天施工6 天，夜间无人化施工2 天。

在实施过程中，针对养护工程特点研究了贴边压实、防过压漏压、平整度控制、机群加水、夜间施工等一系列质量控制要点。从工后检测结果来看，在施工平整度控制技术、设备协调程度、施工工效等方面对比之前均有较大提升，验证了无人化摊压技术的工程质量可满足现行规范要求，在公路养护工程中已具备推广应用的条件。施工时可在监控后台获取各设备运转情况及实时状态，随时进行路径规划与调度。正常作业时，与普通人工作业相比，可将压路机、摊铺机操作手从超过160 摄氏度的沥青混合料周围“解放”出来。

/ 精细管控有优势 安全高效有突破/

该课题基于物联网和多传感器实现覆盖装备动态、施工管理、质量监测、安全防控、问题溯源的多维度多目标无人化施工质量控制技术。有关设备配备、调试、集成多种传感器，能通过北斗高精度定位技术确定现场施工管理范围、装备动态位置、人员行动轨迹、安全围栏边界等关键参数。同时，围绕北斗高精度定位技术开展公路施工管理的应用创新研究，提升定位接收机的精度、耐候性、适应性等指标，充分发挥高精度定位的技术优势，将其与施工管理、质量评价、安全防控等目标紧密结合。无人化养护施工严格按照设定工艺参数实施，包括摊铺速度、初/复/ 终压路机碾压速度、碾压遍数、搭接宽度等工艺参数，确保在无人化罩面施工过程中，机群摊铺速度能够自适应，碾压过程中不会出现漏压、欠压问题，施工过程控制更加严密、质量更均匀。

环境高精度识别

基于高精度定位技术实现对复杂作业环境下多障碍物（护栏、路缘石、中央分隔带等）的识别，与设备自动控制系统协同应用实现全断面的路面养护无人化施工。

传统设备的传感仪器无法精确识别护栏、路缘石，安全制动系统容易误判引发压路机停机，导致施工设备难以对路侧边缘处进行摊铺碾压，无法实现路面全断面的无人化施工。无人压路机结合高精度定位技术和自动驾驶技术，将行走精度控制在厘米级，可以根据道路线形，在保证施工安全的前提下，实现“零”贴边碾压，有效解决贴边碾压不到位、碰撞路缘石等问题。

多重安全保障

为保证成套智能化设备的自动驾驶作业时设备和人员的安全，系统采用多级安全保障措施，包括：电子围栏、主动避障、车身紧停开关和远程遥控紧停装置。

电子围栏根据道路施工范围，确定无人施工安全作业区域边界，形成安全施工区域，形成电子围栏。结合高精度定位信息，当机群中任意设备的边界超出设定范围后，设备立即停车并报警。

主动避障无人驾驶压路机通过毫米波雷达和激光雷达组合方式实现前后方障碍物检测，在作业过程中实现主动避障功能，可有效识别前后方障碍物，并对障碍物距离精准把控，自动控制减速和停车，解决传统人工视觉盲区隐患，杜绝施工过程安全事故。

车身紧停开关压路机前部左右位置设置有红色紧停开关。

遥控急停可人工通过遥控装置，远程控制无人压路机停止，遥控最大距离约100 米。

三色灯无人压路机车顶安装有红、黄、绿三色灯，用于显示压路机状态。

连续高效施工

无人化施工可实现24 小时连续作业。因为施工过程无需操作工手，施工中途管理人员和辅助人员可以快速轮岗吃饭或休息，实现多班组无缝切换，做到“人停机不停”，提升施工作业效率，减少停机带来的质量问题。成套无人摊压机群采用高精度卫星定位技术，在夜间无照明条件下可以实现高精度碾压作业和贴边碾压作业，有效解决传统施工中夜间视线不好、人员疲劳等问题，大大提高夜间施工质量和可行性。

未来，浙高运公司将联合各有关单位继续深化路面养护无人化设备应用研究，持续强化路面智联管控系统、自动化路况检测设备应用，强化养护数字化管理，有效加强施工过程中事前、事中及事后的管理与控制，力争打造全方位全过程的路面专项数字化管控体系，为行业推广快速、准确、有效的施工质量信息化监测手段提供借鉴，促进营运高速公路沥青路面养护施工的标准化、数字化、无人化、智慧化。

无人压路机群在龙丽高速碾压作业