自動駕駛技術在運梁過隧道施工中的應用
技術應用
作者：李明 李進 戴誌兵
摘要：文章依托西寶陳倉項目，論述了自動駕駛技術在運梁車運梁過程中的必要性和可行性，並重點論述了自動駕駛係統的技術先進性。該技術成果為高速鐵路建設相關的類似作業工況提供了切實可行的技術方案。
關鍵詞：自動駕駛；運梁車；過隧道過程
中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0064-02
根據目前國內的高速鐵路向西延伸，過隧道後架梁工況已日趨普及，過隧道架梁的箱梁架設的施工作業中，運送900t箱梁通過隧道是首要解決的關鍵問題，目前國內市場上的絕大部分運梁車均不能滿足運梁900t箱梁過隧道的要求（隻有最近針對運梁過隧道生產的運梁車可以滿足過隧道要求），即使在隧道設計施工過程中進行一定的施工處理，在理論上運梁車可在最低狀態運送箱梁通過隧道，且運送箱梁過程中箱梁兩側離隧道內壁的間距極小，人工駕駛模式根本不能保證運梁過隧道過程中不對箱梁和隧道內壁造成損壞。根據所能查到的資料顯示，目前還沒有哪家施工生產單位針對運梁過隧道這一特殊工況有過成功的實踐經驗。設計研究運梁車過隧道自動駕駛技術可從根本上解決運梁車運送900t箱梁過隧道的技術難題。
1 運梁車運梁過小村隧道狀態分析
1.1 施工現場環境
運梁車為中鐵武橋重工生產的型號為MBEC900t的運梁車，其運行最低平台高度為3.10m。
小村隧道，隧道全長903m，淨空最大寬度13.3m，最大高度9.6m，考慮運梁要求，路麵往下開挖了80cm，理論最大高度為10.40m。隧道位於R-8000m圓曲線上，洞內縱坡為11‰和3‰的人字坡。
預製箱梁尺寸：長32m，寬12m，高3.05m。
1.2 狀態分析
由於運梁車運梁至隧道進口前需經過5個路基段，隧道後需經過3個路基段，考慮到路基段與橋台之間存在一定的高差，為保障運梁時的安全，運梁車在中位狀態下運梁至隧道口，在隧道口調整運梁車至最低位狀態（保證油缸有不少於5cm的行程），運梁車在低位狀態運梁通過小村隧道，在小村隧道出口處，將運梁車調整至中位狀態，運梁車在中位狀態運梁至架橋機。
運梁車在空載調整至中位狀態時，運梁車台車頂麵離運梁車行走地麵的距離為3300mm，油缸伸出量為150mm。此時，運梁車離地麵間隙為700mm。
運梁車在中位狀態裝梁以後，運梁車台車頂麵離地距離變為3200mm，變化量為100mm。其一是油缸變形量為30mm（油缸伸出量為120mm），則運梁車台車頂麵下降了30mm×2=60mm；其二為輪胎變形，變化量為降低了40mm。所以重載後，整機下降為100mm，運梁車離地麵間隙為700mm-100mm=600mm。箱梁離地的高度為6250mm。
調整運梁車，保留運梁車懸掛油缸70mm的安全伸縮空間，將運梁車油缸縮回120mm-70mm=50mm，則運梁車整體下降為50mm×2=100mm，此時，運梁車的狀態為：運梁車台車頂麵離地距離變為3200mm-100mm=3100mm，運梁車離地麵間隙為600mm-100mm=500mm。箱梁離地的高度為6250mm-100mm=6150mm。
2 運梁車運梁過隧道自動駕駛的必要性
根據運梁車裝梁後的低位運行狀態可知，如果對箱梁不做處理，運梁過隧道時，箱梁離隧道內壁最小的理論距離隻有10.7cm，要安全順利地通過903m長的小村隧道，根本是無法實現的事情，即使以箱梁進行簡單的處理，將箱梁預埋件外側螺栓不安裝以及將最外側的預埋鋼筋向箱梁內側折彎，箱梁離隧道內壁的距離在理論上也隻有19.5cm，通過人工駕駛長38m的運梁車安全運送箱梁通過隧道也是非常困難的事，必須設計運梁車自動駕駛係統，才能為運梁車運送箱梁過隧道提供安全可靠的保障。