Эффективное управление дорожными машинами в процессе уплотнения асфальтобетонных смесей имеет решающее значение для обеспечения нормативных сроков службы дорожных покрытий автомобильных дорог. Традиционно уплотнение смесей осуществляет отряд дорожных машин – асфальтоукладчик и катки легкого, среднего и тяжелого типов. Технологические процессы укладки и уплотнения слоев асфальтобетонных дорожных покрытий в Российской Федерации могут быть усовершенствованы за счет автоматизации и оптимизации организации процессов уплотнения асфальтобетонных смесей укладчиками и дорожными катками на базе достижений в области цифровизации и искусственного интеллекта. Рассмотрены теоретические основы нового класса организационно-технических систем – интеллектуальных систем управления уплотнением, принципы функционирования которых предусматривают обеспечение заданного качества уплотнения асфальтобетонных смесей в процессе строительства автомобильных дорог. Разработка систем этого класса обусловлена в первую очередь переходом к цифровым, интеллектуальным и неразрушающим технологиям в дорожном строительстве. Представлены результаты анализа технологического процесса строительства асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, теоретических положений взаимодействия асфальтоукладчиков и катков с дорожными материалами при уплотнении. Определены факторы процесса уплотнения, оказывающие основное влияние на качество дорожных покрытий. Обосновано использование методов искусственного интеллекта для разработки интеллектуальных систем управления уплотнением асфальтобетонных смесей.
Effective management of road machines in the process of compaction asphalt mixtures is crucial to ensure the standard service life of asphalt pavements. Traditionally, the compaction of asphalt mixtures is carried out by a detachment of road vehicles – an paver and rollers of light, medium and heavy types. Technological processes of laying and compacting layers of asphalt road surfaces in the Russian Federation can be improved by automating and optimizing the organization of the processes of compacting asphalt mixtures by pavers and road rollers based on advances in digitalization and artificial intelligence. The theoretical foundations of a new class of organizational and technical systems – intelligent compaction control systems, the principles of functioning which provide for ensuring a given quality of compaction asphalt concrete mixtures in the process of road construction are considered. The development of systems of this class is due, first of all, to the transition to digital, intelligent and non-destructive technologies in road construction. An analysis of the technological process of construction the upper layers of asphalt pavements roads, theoretical provisions of the interaction pavers and rollers with road materials during compaction is carried out. The factors of the compaction process, which have the main impact on the quality of road surfaces, have been determined. The use of artificial intelligence methods for the development of intelligent control systems for the compaction of asphalt mixtures has been substantiated.
1. Захаренко А.В., До С.Т., Чан В.Л. Рабочий орган асфальтоукладчика // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2013. № 10 (81). С. 157–161.
2. Захаренко А.В., Пермяков В.Б., Молокова Л.В. Дорожные катки: теория, расчет, применение: монография. СПб.: Лань, 2018. 328 с.
3. Böhmer P. Untersuchunger uber die Verdichtung – swirkung von Schwarzdeckenfertigern. Baumaschine und Bautechnik. 1974. № 7–8. P. 233–238.
4. Леонович И.И., Буртыль Ю.В. Взаимозависимости ровности покрытия и прочности дорожной одежды // Строительная наука и техника. 2011. № 1. URL: http://www.bsc.by/story/vzaimozavisimosti-rovnosti-pokrytiya-i-prochnostido-rozhnoy-odezhdy (дата обращения: 10.10.2022).
5. Иванченко С.Н. Научные основы формирования рабочих органов дорожных машин для уплотнения асфальтобетонных смесей: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.05.04. СПб., 1997. 37 с.
6. Яромко В.Н. О совершенствовании методов оценки качества уплотнения асфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. 2015. № 2. С. 3–5.
7. Костельов М.П., Пахаренко Д.В., Бринкс З.К. Как правильно выбрать и настроить асфальтоукладчик // Дорожная техника – 2007: кат.-справ. СПб.: ООО «Славутич», 2007. Вып. 70.
8. Костельов И.П., Пахаренко Д.В. Чем уплотнять асфальтобетон в покрытиях при смене его типа, состояния и толщины слоя // Каталог-справочник «Дорожная техника и технология» СПб., 2007. С. 70–85.
9. Остроух А.В. Интеллектуальные системы: монография. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2020. 316 с.
10. Autonomous rollers: (R)evolution in asphalt construction. 2021. URL: https://www.wirtgen-group.com/en-us/news-and-media/hamm/autonomous-rollers/ (дата обращения: 10.10.2022).
11. Zhang Q., Liu T., Zhang Zh., Huangfu Z., Li Q., An Z. Unmanned rolling compaction system for rockfill materials. Autom. Constr. 2019. № 100. P. 103–117. DOI: 10.1016/j.autcon.2019.01.004.
12. Wolf P., Vierling A., Husemann J., Berns K., Decker P. Extending Skills of Autonomous Off-Road Robots on the Example of Behavior-Based Edge Compaction in a Road Construction Scenario. In: Berns K. et al. (eds), Commercial Vehicle Technology 2020/2021. Proceedings. Springer Vieweg, Wiesbaden. 2021. DOI: 10.1007/978-3-658-29717-6_5.
13. Пермяков В.Б., Шапошников А.В. Исследование влияния температуры смеси и высоты образцов на прочность и плотность асфальтобетона // Образование. Транспорт. Инновации. Строительство. II Национальной науч.-практ. конф. 2019. С. 421–427.
14. Волков М.И., Смирнов В.М. К вопросу о физико-химических основах технологии асфальтового бетона // Труды ХАДИ. 1961. Вып. 26. С. 3–9.
15. Золотарев В.А., Корюк В.П. Качественная оценка влияния структурных и технологических факторов на уплотнение асфальтобетонных смесей // Вестник ХНАДУ. 2017. № 79. С. 94–100.
16. Edelmann M. Analytische Untersuchung zur energieeffizienten Nutzung nichtlinearer Systeme zur Asphaltverdichtung. Tätigkeitsbericht des Institutes für Automation FHNW. 2016. P. 8–11.
17. Wiss D. and Anderegg R. Efficient road compaction based on nonlinear dynamics. Int. Conf. on Innov. Tech., IN‐TECH 2016. Prague. 2016. P. 55–58.
18. Wan Y., Jia J. Nonlinear dynamics of asphalt–screed interaction during compaction: Application to improving paving density. Constr. Build. Mater. 2019. № 202. P. 363–373. DOI: 10.1016 /j.conbuildmat.2018.12.205.
19. Peiling W., Nguyen V., Jianrun Zh. Experimental research and optimal control of vibration screed system (VSS) based on fuzzy control. J. Vibroeng. Vol. 22. Is. 6. 2020. P. 1415–1426. DOI: 10.21595/jve.2020.21560.
20. Калужский Я.А., Батраков О.Т. Уплотнение земляного полотна и дорожных одежд. М.: Транспорт, 1971. 160 с.
21. Носов С.В. Моделирование эволюции деформаций и напряжений в дорожно-строительных материалах на основе реологического подхода // Научный журнал строительства и архитектуры. 2019. № 1 (53). С. 73–83.
22. Богомолов В.А., Жданюк В.К., Разницын И.Л., Богомолов С.В. Учет температурных деформаций и напряжений в вязкоупругих 3D моделях // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2015. № 69. С. 65–69.
23. Bogomolov V., Zhdanyuk V., Tsynka A. Viscoelastic structural model of asphalt concrete // Автомобильный транспорт (Харьков). 2016. № 38. С. 117–125.
24. Богомолов В.А., Жданюк В.К., Разницын И.Л., Богомолов С.В., Цинка А.А. Критерий долговечности асфальтобетонных слоев дорожных одежд // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2017. № 76. С. 74–79.
25. Богуславский А.М., Богуславский Л.А. Основы реологии асфальтобетона. М.: Высшая школа, 1972. 199 с.
26. Баловнев В.И. Оптимизация и выбор инновационных систем и процессов транспортно-технологических машин. М.: Техполиграфцентр, 2014. 392 с.
27. Баловнев В.И. Подобие и моделирование в системе проектирования дорожно-строительных машин. М.: МАДИ, 2014. 148 с.
28. Справочник по асфальтоукладчикам Vögele: Советы и указания по укладке асфальтобетона асфальтоукладчиками. Wirtgen International. URL: http://www.wirtgen.ru (дата обращения: 10.10.2022).
29. Костельов М.П. Функциональные достоинства и недостатки виброкатков для уплотнения асфальтобетона // Дорожная техника – 2009: кат.-справ. СПб.: ООО «Славутич», 2009. С. 42–52.
30. Хархута Н.Я., Капустин М.И., Семенов В.П., Эвентов И.М. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Л.: Машиностроение, 1976. 472 с.
31. European Standard for Road Rollers and Soil Compactors. European Standard for Vibrating Plates and Tampers. Committee for European Construction Eguipment (CECE), VDMA. Frankfurt, West Germany, 1975, 1976.
32. Носов С.В. Анализ исследований взаимодействия грунтов земляного полотна и дорожных одежд с дорожными катками // Научный журнал строительства и архитектуры. 2018. № 3 (51). С. 72–82.
33. Филиповский В.М. Системы управления в пространстве состояний. СПб., 2022. 75 с.
34. Прокопьев А.П., Емельянов Р.Т., Иванчура В.И., Турышева Е.С. Автоматизация неразрушающего контроля уплотнения дорожных материалов: монография. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2021. 156 с.
35. Xu G., Chang G.K. Continuous Compaction Control – Mathematical Models and Parameter Identification. In book: Information Technology in Geo-Engineering, Proceedings of the 3rd International Conference (ICITG), Guimarães, Portugal. 2019. DOI: 10.1007/978-3-030-32029-4_49.
36. Прокопьев А.П., Набижанов Ж.И., Емельянов Р.Т., Иванчура В.И. Новый метод нейросетевой системы контроля уплотнения асфальтобетонных смесей // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и Технические Науки. 2021. № 9. С. 65–69. DOI: 10.37882/2223-2966.2021.09.21.
37. Прокопьев А.П., Набижанов Ж.И. Нейросетевая система управления процессом уплотнения дорожных материалов асфальтоукладчиками // Инженерный вестник Дона. 2021. № 10. 10 с. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2021/7235 (дата обращения: 10.10.2022).
38. Прокопьев А.П., Набижанов Ж.И., Иванчура В.И., Емельянов Р.Т. К вопросу создания системы непрерывного
39. контроля уплотнения дорожных материалов для асфальтоукладчиков // Программная инженерия. 2021. Том 12. № 8.
40. С. 413–419. DOI: 10.17587/prin.12.413-419.
39. Прокопьев А.П., Емельянов Р.Т., Янаев Е.Ю., Турышева Е.С., Потапов А.Е. Полевое исследование процесса укладки асфальтобетонной смеси с компонентами автоматизации технологии неразрушающего контроля уплотнения // Инженерный вестник Дона. 2022. № 2. 8 с. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/7465 (дата обращения: 10.10.2022).
40. Прокопьев А.П. Киберфизическая система для управления отрядом дорожных машин в инфраструктурных проектах автомобильного транспорта // Инженерный вестник Дона. 2022. № 8. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2022/7848 (дата обращения: 10.10.2022).