公路是交通運輸業(yè)的重要根底設(shè)施，推進(jìn)公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化建設(shè)是打造現(xiàn)代化交通運輸體系和建設(shè)交通強(qiáng)國的重要支點。公路建設(shè)是一項龐大而復(fù)雜的工程，路面工程施工作為公路建設(shè)過程中一個重要環(huán)節(jié)，覆蓋了混合料拌合、運輸、攤鋪及碾壓四個關(guān)鍵流程。
傳統(tǒng)施工方式主要依靠人工試驗檢測，受從業(yè)人員職業(yè)素養(yǎng)、技能水平、抽樣檢測等方面影響，質(zhì)量不容易控制。同時，施工管理多采用“事前檢驗、事后把關(guān)”模式，無法提供全面、實時、快速的事中檢測手段，路面不合格會造成返工、工期延誤、成本上升、資源浪費等后果，甚至可能引發(fā)安全問題。
結(jié)合公路路面施工的特點，北京合眾思壯科技股份有限公司（簡稱“合眾思壯”）旗下北京合眾鼎新信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了路面數(shù)字化施工系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過融合北斗/GNSS高精度定位、信息化、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，實現(xiàn)“人機(jī)互聯(lián)”，對路面施工過程全部環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測、及時預(yù)警、記錄溯源等，從而為施工現(xiàn)場提供智能施工導(dǎo)航，提高施工管理水平和效率，確保作業(yè)質(zhì)量，避免人為因素導(dǎo)致的操作失誤。目前，該系統(tǒng)已在山東文萊高速、渝武高速、玉楚高速、華麗高速、雞商高速等多個公路建設(shè)工程項目中取得成功應(yīng)用，顯著降低了施工成本，提升了施工效率。
路面數(shù)字化施工系統(tǒng)
路面數(shù)字化施工系統(tǒng)由以下部分組成：
設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
設(shè)計轉(zhuǎn)換軟件簡稱UDC，是合眾鼎新推出一款工程輔助設(shè)計軟件，具備對導(dǎo)入路面工程CAD設(shè)計文件進(jìn)行分割、輕量化、深化設(shè)計，可結(jié)合路面工程現(xiàn)場工藝工法二次編輯，對施工區(qū)域設(shè)計文件進(jìn)行分層設(shè)計，設(shè)計好的文件三維道路設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，其中工藝參數(shù)包括速度要求、遍數(shù)要求、溫度要求等質(zhì)量指標(biāo)要素。
數(shù)字化監(jiān)控
通過路面數(shù)字化施工管理平臺下發(fā)設(shè)計文件到施工機(jī)械，拌合站拌料生產(chǎn)、車輛裝料到卸料、攤鋪機(jī)和壓路機(jī)按任務(wù)施工，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳數(shù)字化平臺，結(jié)合路面數(shù)字化施工管理平臺可視化顯示，達(dá)到人機(jī)料科學(xué)管理、質(zhì)量管理、安全管理、進(jìn)度管理的目標(biāo)。
智能拌和監(jiān)控系統(tǒng)
混合料作為路面主要鋪筑材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到公路項目的造價預(yù)算、生命周期以及路面質(zhì)量的優(yōu)劣，混合料的控制指標(biāo)級配組成、油石比、拌合時間、生產(chǎn)溫度等都需要嚴(yán)格把控。智能拌合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集拌合站生產(chǎn)過程中材料的計量數(shù)據(jù)與溫度數(shù)據(jù)，并實時傳輸?shù)铰访鏀?shù)字化施工系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對混合料拌合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)的“事前預(yù)控、事中監(jiān)控、事后分析”的全過程控制，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實及可靠性，提供及時準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)據(jù)跟蹤和分析報告，為決策者提供數(shù)據(jù)依據(jù)，實現(xiàn)對拌合站生產(chǎn)質(zhì)量全程監(jiān)管。
車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)
為了避免產(chǎn)生溫度離析，混合料在出料后應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)運達(dá)前場。車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)北斗定位終端，以4G通訊網(wǎng)絡(luò)為載體，有效監(jiān)控運料車運輸，準(zhǔn)確定位，實時回傳車輛行駛前方照片，實現(xiàn)對運料調(diào)度、時間、軌跡、攤鋪位置等運輸全過程信息監(jiān)測，任意位置的路面鋪筑材料信息都能夠溯源追蹤。
攤鋪質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)
混合料運輸車將混合料送到指定位置后，便進(jìn)入重要的路面攤鋪環(huán)節(jié)。路面攤鋪過程中攤鋪軌跡、材料溫度、攤鋪速度等參數(shù)對于路面的均勻性有著重要的影響。智能攤鋪系統(tǒng)通過安裝的北斗高精度定位傳感器、紅外線溫度傳感器，可實時獲得影響路面攤鋪質(zhì)量的速度、溫度、溫度離析、軌跡、攤鋪里程等關(guān)鍵參數(shù)。操作手在車內(nèi)可通過顯示終端，隨時查看系統(tǒng)數(shù)字化、圖像化的作業(yè)全過程顯示，對不合規(guī)的施工工藝進(jìn)行及時調(diào)整糾偏，進(jìn)一步保證路面攤鋪的均勻性和穩(wěn)定性。
智能壓實系統(tǒng)
壓實作業(yè)是其中較為重要的一環(huán)。路面壓實質(zhì)量是影響高速公路長期安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。不密實的路基將會出現(xiàn)整體強(qiáng)度不足、沉降不均勻或變形過大等問題，從而影響路面結(jié)構(gòu)安全。智能壓實系統(tǒng)采用北斗高精度實時定位技術(shù)和壓實傳感器監(jiān)測技術(shù)，通過軟件的實時處理獲知壓路機(jī)鋼輪高精度三維位置及振動壓實值，以數(shù)字化、圖像化的方式實時記錄顯示壓路機(jī)行進(jìn)方向、行進(jìn)速度、VCV(振動壓實值)值、碾壓遍數(shù)等信息，從而引導(dǎo)機(jī)手避免過壓和漏壓，進(jìn)一步提升鋪面整體壓實質(zhì)量。
環(huán)境監(jiān)測
在施工區(qū)域內(nèi)安裝一定數(shù)量的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，在施工過程中自動檢測環(huán)境中污染物的數(shù)量，通過對大氣污染物以及環(huán)境氣象條件的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)回傳施工平臺，在系統(tǒng) 中實時發(fā)出警告，及時開啟降塵設(shè)備、調(diào)配降塵車輛，達(dá)到環(huán)保要求，實現(xiàn)綠色施工的目標(biāo)。系統(tǒng)可記錄24小時*365天的溫度數(shù)據(jù)，為施工檢驗批資料編寫提供真實數(shù)據(jù)。
典型案例
華坪至麗江高速公路（華麗高速）是國家高速公路網(wǎng)上海至成都高速公路成都至麗江聯(lián)絡(luò)線（G4216）的一段，是麗江南連大理通東盟、北接迪慶進(jìn)藏區(qū)、東經(jīng)華坪入川渝、西過保山至南亞的重要大動脈。
系統(tǒng)應(yīng)用地點：云南省麗江市
系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械：雙鋼輪/膠輪壓路機(jī)、攤鋪機(jī)
使用設(shè)備：固定式連續(xù)運行參考站，拌合站數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，UCS300公路壓實系統(tǒng)，攤鋪數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，物料運輸車系統(tǒng)，以及配套的數(shù)據(jù)處理軟件及平臺。
應(yīng)用效果
▲保證路面質(zhì)量的均勻性
實時輸出壓實軌跡、速度和壓實遍數(shù)等壓實數(shù)據(jù)參數(shù)，引導(dǎo)壓實作業(yè)，保證壓實質(zhì)量均勻性、提高檢測合格率，縮短檢測周期。
▲全程數(shù)字化管理，保證資料詳盡可靠
保留完整的施工過程資料，提供質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)、調(diào)整后續(xù)施工方案。
▲節(jié)省管理和施工成本、增加利潤
過程控制、及時發(fā)現(xiàn)問題，減少返工；遠(yuǎn)程實時管理、減少中間環(huán)節(jié)。
▲節(jié)能降耗，實現(xiàn)綠色施工，低碳經(jīng)濟(jì)
提高機(jī)械利用率，降低油耗；提高施工效率，減少人力；施工過程控制，降低返工風(fēng)險，減少資源浪費。
▲降低勞動強(qiáng)度，減少人為誤差
實時指導(dǎo)操作機(jī)手作業(yè)，提高壓實質(zhì)量均勻性，減少人為誤差。
▲為后期道路養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)
實現(xiàn)對施工全過程質(zhì)量實時無損監(jiān)測、智能預(yù)警、實時反饋、動態(tài)評價、全面檢驗，為數(shù)字化養(yǎng)護(hù)管理提供重要支撐。
基于以上優(yōu)勢，合眾鼎新公路路面工程數(shù)字化施工系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對路面施工全過程進(jìn)行“事中監(jiān)測、事后追溯”，幫助解決壓實施工質(zhì)量管理痛點。相較于傳統(tǒng)路面工程，能使施工效率提升25-30%，同時使施工成本降低20%左右。
近年來，國家先后出臺《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，為當(dāng)前和今后一個時期交通運輸發(fā)展指明了方向。交通運輸部《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》也明確提出，提升交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施運行效率和運輸服務(wù)品質(zhì)，讓數(shù)字交通發(fā)展成果惠及人民。在加快建設(shè)交通強(qiáng)國的征程中，通過科技創(chuàng)新引領(lǐng)公路建設(shè)快速邁向數(shù)字化施工新時代，是公路交通高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。
面向未來智能高速公路技術(shù)體系與發(fā)展趨勢，合眾思壯以北斗高精度技術(shù)為基礎(chǔ)，融合物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、5G通信、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)，積極探索數(shù)字施工技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)的應(yīng)用場景，為全國高速公路數(shù)字化建設(shè)貢獻(xiàn)更多思壯經(jīng)驗。