零事故智慧施工——无人碾压安全避障技术原理与落地案例

　　随着我国交通运输基础设施建设与水利工程建设向智能化、数字化、绿色化转型，碾压施工作为公路路面施工的核心环节，直接决定工程路面特性、耐久性与使用安全，传统人工驾驶碾压设备存在人为影响因素强、安全作业风险高等问题。无人碾压技术以人工智能、物联网、北斗高精度定位、多传感器融合为核心支撑，将无人驾驶技术与工程施工工艺深度结合，实现碾压设备的自主路径规划、施工参数自适应调节、集群协同作业与全维度安全防护，彻底改变了传统碾压施工的作业模式。

　　一、无人碾压技术整体系统构成与工作原理

　　无人碾压技术是由一套集感知、决策、控制、通讯、监控于一体的复杂智能施工系统，由定位基准系统、数据采集与传输系统、无人驾驶碾压机群、远程监控调度中心四大核心模块组成，各模块协同配合，实现碾压施工的全流程无人化运行。

　　(一)核心系统构成

　　
图：无人碾压技术整体系统构成

　　1.定位基准系统

　　采用北斗RTK高精度定位+GPS基准站组合模式，该系统可实现碾压设备平面和高程精准定位。

　　2.数据采集与传输系统

　　数据采集端安装于摊铺机，实时采集施工数据，通过微波通讯、无线局域网将数据上传至远程监控中心;同时，监控中心与碾压机群之间采用双向无线通讯，实现施工参数、导航坐标、控制指令的实时下发与设备运行数据的回传。

　　3.无人驾驶碾压机群

　　压路机搭载集成控制系统、行驶子系统、振动子系统、喷洒系统、转向系统、安全避障系统。

　　4.远程监控调度中心

　　远程监控中心搭载无人驾驶碾压监控系统软件，具备轨迹规划、参数设置、集群调度、数据监控、紧急控制等功能。操作人员可在监控中心实时查看每台碾压设备的位置、速度、振动频率、碾压遍数、燃油水温等运行数据，同时可远程修改施工参数、启动/停止设备、触发紧急制动，实现对机群的全方位管控。

　　(二)技术工作原理

　　无人碾压技术的运行遵循“数据采集→指令下发→自主作业→实时反馈→动态调整”的闭环逻辑，具体流程如下：

　　三、安全避障功能原理与实现工艺

　　安全避障是无人碾压技术的核心安全保障功能，也是设备实现无人化作业的前提。无人碾压技术通过多传感器融合感知、智能决策算法、多重安全防护、集群协同避障四位一体的体系，实现了全场景、全时段的安全防护，彻底消除现场人员安全风险。

　　(一)安全避障系统的技术架构

　　无人碾压安全避障系统由感知层、决策层、执行层、防护层四个层级构成，各层级协同工作，形成“实时感知-快速决策-精准执行-冗余防护”的安全闭环：

　　1.感知层：多传感器融合感知

　　采用毫米波雷达+激光传感器+视觉传感器组合模式，覆盖碾压设备周身360°无死角感知：

　　毫米波雷达：可识别10米内的障碍物;

　　激光传感器：精准测距，定位障碍物位置、尺寸、距离，精度达厘米级;

　　视觉传感器：辅助识别障碍物类型，区分静态障碍物与动态障碍物。

　　2.决策层：智能避障算法运算

　　决策层搭载嵌入式智能避障算法，对感知层传输的环境数据进行实时分析：

　　判定障碍物距离、位置、移动趋势，区分危险等级;

　　结合碾压设备行驶速度、轨迹、作业状态，计算最优避障策略：远距离减速、中距离绕行、近距离紧急制动;

　　与集群通讯系统联动，若单台设备触发避障，立即向机群其他设备发送信号，实现集群协同避障。

　　3.执行层：安全动作精准执行

　　执行层根据决策层指令，快速驱动设备执行安全动作：

　　距离障碍物10米时，设备自动减速;

　　距离障碍物5米时，触发紧急制动;

　　4.防护层：多重冗余安全保障

　　为避免单一系统故障导致安全风险，无人碾压技术设置三重冗余防护：

　　远程急停：监控中心操作人员可一键触发所有设备或单台设备的紧急停止;

　　本地物理急停：现场人员可直接按下物理急停按钮。触发制动;

　　通讯断联防护：若设备与监控中心通讯中断，设备立即自动停车、停振，防止失控。

　　(二)集群作业安全避障规则

　　无人碾压多为机群协同作业，设备间的安全避障是重点，系统预设严格的集群安全规则：

　　1.平行作业的碾压设备，横向安全距离保持5米以上，避免侧向碰撞;

　　2.前后作业的碾压设备，纵向保持5米搭接安全距离，初压、复压、终压设备依次推进，互不干扰;

　　3.设备折返、转弯时，自动降低速度，禁止急停急起，避免轨迹偏移导致碰撞;

　　4.机群内设备实时共享位置数据，一台设备触发避障，相邻设备同步减速，形成联动防护。

　　(三)安全避障功能实践效果

　　自无人碾压技术应用以来，安全避障系统在各类施工现场经受了复杂环境考验，取得了显著的安全成效：

　　1.实现施工安全“零事故”：所有应用项目均未发生设备碰撞、人员伤亡、边坡坠机等安全事故，彻底将操作人员从高温、粉尘、高空、夜间等危险作业环境中解放出来，实现“人机分离”安全作业;

　　2.全天候安全作业能力：避障系统不受光线、天气影响，可实现24小时不间断安全施工，解决了传统夜间施工安全风险高、效率低的难题;

　　3.复杂工况适配性强：在高速公路窄路基、大坝陡坡、市政道路狭小作业面等复杂场景中，避障系统可精准识别障碍，稳定执行安全动作，保障设备与工程结构安全;

　　4.安全防护响应及时：传感器感知延迟<0.1秒，制动响应时间<0.5秒，可有效规避突发安全风险，防护成功率100%。

　　四、无人碾压技术典型应用案例及成效

　　无人碾压技术自研发落地以来，天津市国省道、市政道路等多个项目施工落地，形成了标准化、可复制的应用模式。以下结合典型项目，总结技术在施工质量、作业效率、安全管控、成本控制、数字化管理五大维度的应用效果。

　　(一)典型应用案例概况

　　首次在津歧公路(东风大桥-南堤路)拓宽改造工程二标段(省道)应用4台无人碾压机，成为天津市“人工智能+交通运输”智慧施工典型案例;2025年在周良街道(京津新城)珠江北环东路道路维修工程(市政道路)和G104京岚线(津霸线-津静复线)养护工程(国道)分别应用4台无人压路机施工。均取得了良好效果，经济和社会效益良好。

　　(二)整体应用效果总结

　　1.施工质量显著提升，标准化作业落地

　　无人碾压技术通过高精度定位与自主轨迹规划，彻底解决了传统人工碾压的漏压、过压、遍数不足、搭接不均等问题：

　　压实度、平整度等关键指标达标率100%，路面压实度离散度降低30%以上;

　　碾压轨迹偏差≤2厘米，碾压遍数精准可控，沥青路面平整度、耐久性大幅提升;

　　施工参数全程数字化控制，不受人工操作水平、疲劳状态影响，实现全路段施工质量均匀一致。

　　2.作业效率大幅提高，工期有效缩短

　　无人碾压机群可实现24小时不间断作业，夜间作业效率较人工提升50%以上;

　　集群协同作业避免设备等待、轨迹重复，整体施工效率提升25%-40%;

　　免除人工操作、现场指挥等环节，单项目施工工期缩短15%-20%。

　　3.安全管控全面升级，人员风险归零

　　实现“人机分离”，操作人员无需进入施工现场，彻底消除碾压施工的安全隐患;

　　安全避障系统100%规避设备碰撞、边坡坠机风险，所有项目实现安全零事故;

　　多重冗余防护机制，应对通讯中断、设备故障等突发情况，保障施工全过程安全。

　　4.施工成本有效降低，经济效益凸显

　　减少现场操作人员80%以上，大幅降低人工成本、安全管理成本;

　　施工质量达标率提升，减少返工成本、材料浪费，材料利用率提高5%-10%;

　　设备运行参数优化，燃油消耗降低10%左右，长期运营成本显著下降。

　　5.数字化管理升级，实现全流程可追溯

　　所有施工数据自动存储，形成数字化施工档案;

　　监控中心实时监控施工全过程，实现远程调度、质量管控、问题溯源，提升工程管理精细化水平;

　　数据可对接工程管理平台，为工程验收、后期养护提供完整数据支撑