本发明涉及具有用于压实摊铺材料的摊铺熨平装置的道路摊铺机，以及用于控制这种道路摊铺机的方法。
背景技术
已知的道路摊铺机包括材料料斗，该材料料斗用于相对于摊铺行进方向在道路摊铺机的前部处接收摊铺材料。在摊铺期间，摊铺材料经由道路摊铺机的合适输送设备从材料料斗供给到在摊铺机后面牵引以用于压实摊铺材料的摊铺熨平装置。已知摊铺熨平装置在两侧都设有横向延伸部分。通过垂直于道路摊铺机的行进方向横向地延伸或缩回延伸部分，由摊铺熨平装置覆盖的摊铺宽度可被调节为适应要被摊铺的道路的几何形状。熨平装置的摊铺作业宽度通常由在摊铺熨平装置的左侧或右侧的摊铺熨平装置操作人员通过延伸或缩回每侧的延伸部分来手动控制。
当用摊铺机在摊铺进行期间摊铺弯道时，摊铺机围绕垂直偏航轴线旋转(偏航运动)。在具有履带行走机构的道路摊铺机中，偏航轴线大致位于道路摊铺机的重心位置。在具有轮式行走机构的道路摊铺机中，偏航轴线位于后轴的非转向轮之间。这意味着在两种情况下偏航轴线都相对于摊铺行进方向位于摊铺熨平装置的前方。由于摊铺熨平装置及其延伸部分相对于摊铺行进方向位于摊铺熨平装置偏航轴线的后方，因此在弯道上行驶时它们会一起枢转。具体地，在弯道内侧的摊铺熨平装置的延伸部分的横向最外侧后部点从弯道内侧的目标道路的边缘朝向弯道外侧的道路边缘旋转。这导致在弯道内侧的道路边缘中出现阶梯。在实践中，通过调节(延伸)摊铺熨平装置的延伸部分在弯道内侧的横向延伸位置以补偿摊铺熨平装置的任何偏移，由摊铺机操作人员手动控制该阶梯。这需要操作人员的注意力，而操作人员还必须执行其他任务，诸如为驾驶员提供指导，特别是当道路摊铺机围绕弯道行驶时。由于操作人员只能在摊铺熨平装置的偏移已经发生时手动地控制道路边缘中的阶梯，因此即使有经验的摊铺机操作人员也会始终存在偏移，从而导致路面中出现缺陷。在弯道的外侧，摊铺熨平装置也有偏移，在此特别是在相对于待摊铺道路的向外方向上存在偏移。通常情况下，对于操作人员而言不可能快速且准确地调节摊铺熨平装置的延伸部分在两侧的延伸位置。
从ep3106562a1已知一种道路摊铺机，该摊铺机配备有传感器，该传感器检测待在其上摊铺路面的地面上的线。基于传感器信号，确定该线与摊铺熨平装置的侧板之间的距离。该距离用于调节侧板相对于该线的延伸位置。例如，所检测的线可以是待被扩宽道路的一部分的边缘或张紧的准绳。该系统的缺点是，必须在摊铺开始之前确保由摊铺熨平装置的侧板所遵循的参考线对应于期望的摊铺走向或者确保必须费劲地安装准绳。
ep0620319b1还公开了基于到地面水平处的参考线的测量距离来调节摊铺熨平装置的横向延伸部分的延伸位置。在该系统中，在摊铺熨平装置的延伸部分上设置沿着摊铺机的行进方向间隔开的两个传感器，每个传感器都检测到参考线的距离。根据被摊铺道路的区域是否变窄、变宽或宽度恒定，使用由后部传感器或前部传感器测得的到参考线的距离来设置摊铺熨平装置延伸部分的延伸位置。这样做是为了使得延伸单元的延伸位置更好地适应于道路走向。该系统还需要存在明显可检测到的遵循期望摊铺走向的参考线。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于操作道路摊铺机的方法和道路摊铺机，其中当道路摊铺机围绕弯道行驶时能够显著避免摊铺机熨平装置的偏航运动对道路质量或摊铺序列的负面影响而无需进行费劲的操作，特别是无需沿着计划的道路走向设置外部参考线。
该目的通过权利要求1和9的主题来解决。从属权利要求指出本发明的有利实施例。
根据本发明的操作道路摊铺机的方法包括用道路摊铺机沿着路基摊铺路面。在该过程中，道路摊铺机的摊铺熨平装置沿着摊铺行进方向在路基上被拖动以压实路面。具体地，摊铺熨平装置可通过牵引杆铰接到道路摊铺机的两侧并且在摊铺期间由待被压实的摊铺材料支撑而浮动。
道路摊铺机的弯道校正单元确定限定道路摊铺机转向角的值。考虑到道路摊铺机的已知参数，该值允许确定、特别是明确地确定道路摊铺机的转向角。基于检测到的限定道路摊铺机转向角的值，道路摊铺机的弯道校正单元计算由于以由所确定的值限定的转向角进行转向时道路摊铺机的偏航运动而存在的摊铺熨平装置的预期偏移。基于所计算出的摊铺熨平装置的预期偏移，道路摊铺机的弯道校正单元自动校正摊铺熨平装置的至少一个横向延伸部分的横向延伸位置，以便补偿摊铺熨平装置的偏移。
根据本发明，基于限定道路摊铺机转向角的值来自动校正摊铺熨平装置的偏移。对于所需的计算而言，可以使用道路摊铺机的已知机器几何形状。当摊铺机处于弯道中时，摊铺熨平装置处的操作人员不再需要手动校正摊铺熨平装置的延伸部分的横向延伸位置，而是可以自由地执行其他任务，例如，为驾驶员提供指导。通过根据本发明的方法可特别精确地补偿摊铺熨平装置的偏移，因为对于转向角而言可以最优地计算出延伸位置的适当调节，并且不必通过操作者“按感觉”进行调节。根据本发明的方法不依赖于外部参考的存在，诸如现有的道路边缘或准绳，并且因此可以普遍使用。
在具有轮式行走机构的道路摊铺机的情况下，限定道路摊铺机转向角的值例如可以是道路摊铺机的一个或多个转向轮、特别是转向前轮的转向角。具体地，可以使用道路摊铺机的选定的转向轮的转向角或道路摊铺机的所有转向轮的转向角的平均值。
备选地，对于具有轮式行走机构的道路摊铺机而言，道路摊铺机的左侧轮相对于摊铺方向的速度与道路摊铺机的右侧轮相对于摊铺方向的速度之间的差值可用作限定摊铺机转向角的值。
然而，也可以设想到替代性地将道路摊铺机的左侧轮相对于摊铺方向在一段时间内行驶的距离与道路摊铺机的右侧轮相对于摊铺方向在该段时间内行驶的距离之间的差值用作限定道路摊铺机转向角的值。
如果道路摊铺机是具有履带行走机构的道路摊铺机，例如可以将道路摊铺机的左侧履带相对于摊铺方向的速度与道路摊铺机的右侧履带相对于摊铺方向的速度之间的差值用作限定道路摊铺机转向角的值。
但是，也可以设想到替代性地将道路摊铺机的左侧履带相对于摊铺方向在一段时间内行驶的距离与道路摊铺机的右侧履带相对于摊铺方向在该时间段内行驶的距离之间的差值用作限定摊铺机转向角的值。
道路摊铺机的一个或多个转向轮的转向角、道路摊铺机的右侧驱动装置和左侧驱动装置之间的速度差，以及右侧驱动装置和左侧驱动装置在一段时间内所行驶的距离之间的差值是道路摊铺机的实际转向角的非常可靠的指标，因此是用于计算摊铺熨平装置的至少一个横向延伸部分的延伸位置的适当校正的可靠起点。此外，这些值可以容易地确定，并且在理想情况下已经可以任何方式用于其他目的。
然而，也可以设想到使用除了限定道路摊铺机转向角的值以外的值，例如道路摊铺机的方向盘的设定位置。
限定道路摊铺机转向角的值可以利用道路摊铺机的传感器单元来测得，或者可以从由道路摊铺机的传感器单元所测得的测量值来计算。这确保限定道路摊铺机转向角的值也指示道路摊铺机上的实际情况。
例如，传感器单元可具有用于确定道路摊铺机的转向轮的转向角的转向角传感器。传感器单元还可包括旋转传感器，以确定摊铺机的左侧轮相对于摊铺行进方向的速度和道路摊铺机的右侧轮相对于摊铺行进方向的速度。两个轮的测得速度之间的差值可用作限定道路摊铺机转向角的值。也可设想到传感器单元包括距离测量系统，该距离测量系统用于确定道路摊铺机的左侧轮相对于摊铺行进方向在一段时间内行进的距离以及道路摊铺机的右侧轮相对于摊铺行进方向在该段时间内行进的距离。测得的距离之间的差值可用作限定道路摊铺机转向角的值。
备选地，传感器单元可具有旋转传感器，以确定道路摊铺机的左侧履带相对于道路摊铺机的摊铺行进方向的速度和道路摊铺机的右侧履带相对于道路摊铺机的摊铺行进方向的速度。两个履带的测得速度之间的差值可用作限定道路摊铺机转向角的值。也可设想到传感器单元包括距离测量系统，该距离测量系统用于确定由道路摊铺机的左侧履带在摊铺行进方向上在一段时间内行进的距离以及由道路摊铺机的右侧履带在摊铺行进方向上在该段时间内行进的距离。测得距离之间的差值可用作限定道路摊铺机转向角的值。
限定道路摊铺机转向角的值也可以从用于控制道路摊铺机的用户输入或者从用于控制道路摊铺机行驶的控制信号获得。
例如，由道路摊铺机操作人员以任何方式设定的方向盘位置可以用作限定道路摊铺机转向角的值。为了使得道路摊铺机转向，方向盘位置的位置必须由道路摊铺机以任何方式处理，因此无需采取额外的措施来确定方向盘的位置。
例如，用于调节道路摊铺机的转向轮的转向角的控制信号不仅可以被馈送到相应的转向致动器，而且可以被馈送到道路摊铺机的弯道校正单元，该弯道校正单元校正在弯道上行驶时横向延伸部分的延伸位置。根据这样的实施例，无需在道路摊铺机上设置额外的传感器单元来确定限定道路摊铺机转向角的值。
也可以设想到限定道路摊铺机转向角的值可以通过用户输入来直接输入。具体地，道路摊铺机的转向角本身可以由用户输入。
当在弯道上行驶时，优选基于摊铺熨平装置的预期偏移来至少校正在弯道内侧或外侧的摊铺熨平装置的横向延伸部分的横向延伸位置。
在弯道内侧的延伸部分的延伸位置的校正是特别重要的，因为由于道路摊铺机的偏航运动而导致在弯道内侧的延伸部分的最后面的横向外部点经受在朝向弯道外侧的道路边缘的方向上偏移，并且因此待摊铺的路面如果不被校正则将不会被摊铺到弯道的内部目标边缘处和/或不会被摊铺熨平装置压实。备选地或附加地，在弯道外侧的摊铺熨平装置的延伸部分的延伸位置也可以基于计算出的摊铺熨平装置的预期偏移来校正。基于预期偏移，在摊铺熨平装置上的相对于道路摊铺机行进方向的右侧的摊铺熨平装置的延伸部分的横向延伸位置和相对于道路摊铺机行进方向的左侧的延伸部分的横向延伸位置优选地被被校正，以实现在两侧对弯道的最优适应。
右侧延伸部分的横向延伸位置的校正和左侧延伸部分的横向延伸位置的校正优选补偿至零，以使得摊铺熨平装置的总宽度保持恒定。以这种方式，可以实现一致的道路宽度。在这种情况下，只需要计算摊铺熨平装置的其中一个横向延伸部分的延伸位置的校正，该校正也可以用于互补地校正另一个延伸部分。
确定限定道路摊铺机转向角的值、计算预期偏移并且校正摊铺熨平装置的至少一个横向延伸部分的横向延伸位置可以按规则的间隔来执行，使得能够在任何时候对道路摊铺机转向角的变化做出反应。例如，两次相继间隔运行之间的时间间隔可以小于1秒、小于10秒、小于20秒或小于30秒。考虑到道路摊铺机的摊铺速度很慢，每分钟只有几米，因此可以对变化的转向角实现几乎瞬时的反应。
根据本发明，还提供一种道路摊铺机。该道路摊铺机配置成、设计成并适合于执行本发明的方法。关于该方法描述的特征可以适用于道路摊铺机，以及反之亦然。
根据本发明的道路摊铺机包括用于接收摊铺材料的材料料斗，其相对于摊铺行进方向位于道路摊铺机前部。此外，道路摊铺机配备有用于压实摊铺材料的摊铺熨平装置，其相对于摊铺行进方向设置在道路摊铺机后部。摊铺熨平装置包括至少一个横向延伸部分。摊铺熨平装置优选地包括在摊铺行进方向右侧的延伸部分和在摊铺行进方向左侧的延伸部分。
根据本发明的摊铺机还包括弯道校正单元。弯道校正单元配置成确定限定道路摊铺机转向角的值。此外，弯道校正单元配置成基于所确定的值来计算在以由所确定的值限定的转向角进行转向时由于道路摊铺机的偏航运动而导致的摊铺熨平装置的预期偏移。弯道校正单元还配置成基于计算出的预期偏移来自动校正摊铺熨平装置的至少一个横向延伸部分的横向延伸位置以补偿偏移。
根据本发明的道路摊铺机的有利实施例可由以上关于该方法论述的特征得出。
在下文中，利用实施例参考附图来解释本发明。
附图说明
图1示出根据本发明的在具有履带行走机构的实施例中的道路摊铺机的示意性侧视图；
图2示出根据本发明的在具有轮驱动的实施例中的道路摊铺机的示意性侧视图；以及
图3示出当摊铺道路弯道时在两个相继位置中的道路摊铺机的示意性平面视图，以图示摊铺熨平装置的横向偏移的校正。
具体实施方式
图1和图2分别以示意性侧视图示出根据本发明的道路摊铺机1。在摊铺方向f上在道路摊铺机1的前部设置有用于接收摊铺材料的材料料斗3。在道路摊铺机1的相对于摊铺行进方向f的两个横向侧分别经由可调高度的枢转点7保持牵引杆5。枢轴点7的高度可以通过道路摊铺机1上的枢轴液压缸9进行调节。在道路摊铺机1的后侧，牵引杆5经由可调高度的后部液压缸11再次安装在道路摊铺机1的两侧。用于压实摊铺材料的摊铺熨平装置13从牵引杆5的后端悬吊。在摊铺期间，摊铺熨平装置13在道路摊铺机1的后部通过牵引杆5在摊铺材料上牵引于浮动位置上。道路摊铺机1的操作者平台15给一个操作人员提供空间并且包括操作单元17，通过该操作单元17可以进行输入以控制道路摊铺机1。
如图1中所示，道路摊铺机1包括履带行走机构19，其相对于摊铺行进方向f在道路摊铺机1的左侧和右侧各具有一个履带21。只有左侧履带21在图1中可见。
在如图2中所示的替代实施例中，道路摊铺机1包括轮式行走机构23而不是履带行走机构19，轮式行走机构23包括一对非转向后轮25和一对转向前轮27，以及第二对前轮29，在所示的实施例中第二对前轮29可以转向或可以不转向。
两个实施例的道路摊铺机1的摊铺熨平装置13都在相对于摊铺行进方向f的两侧各包括一个横向延伸部分31、33。延伸部分31、33优选在其每个横向外端处具有侧板32、34以在横向上限制摊铺宽度。在图1和图2中，相对于摊铺行进方向f仅可看到左侧延伸部分31。根据所示实施例的道路摊铺机1在相对于摊铺行进方向f的右侧也包括延伸部分，特别是以类似方式形成的延伸部分33(参见图3)。横向延伸部分31、33可以经由设置在摊铺熨平装置13上的致动器向左或向右延伸和缩回，以便改变道路摊铺机1的摊铺宽度。延伸部分31、33的延伸位置可以由在摊铺熨平装置13处的操作人员经由摊铺熨平装置操作人员平台35上的输入元件设置，例如以便在摊铺期间实现不同宽度的路段之间的过渡。摊铺熨平装置13的延伸部分31、33和不可延伸单元优选包括用于压实摊铺材料的压实元件，例如压条和/或振动设备。
图3在示意性平面视图中示出在两个相继位置中沿路基摊铺路面的道路摊铺机1。道路摊铺机1可以是图1或图2所示类型的道路摊铺机1。图3中的道路摊铺机1的左侧示出道路摊铺机1处于摊铺状态下，其中在所述摊铺状态下其已经摊铺了路面的笔直路段g并且将要形成弯道以摊铺与笔直路段g相邻的弯道路段k。在所示的示例中，在摊铺笔直路段g之后，道路摊铺机1移动通过弯道，该弯道具有恒定弯道半径r和弯道中心m。图3中右侧所示的道路摊铺机1的图示示出与左侧图示相比在稍后时间位于弯道上的道路摊铺机。为了在弯道上行驶，道路摊铺机1可以由在操作人员控制台15中的摊铺机操作人员通过适当的操作单元17(诸如方向盘18)转向。在具有履带行走机构19的道路摊铺机1的情况下，可以设定道路摊铺机1的特定转向角并因此设定弯道半径r，这特别是通过设定道路摊铺机1的履带21(左侧履带21和右侧履带21)的速度差来进行。在轮式道路摊铺机1上，可以设定道路摊铺机1的转向角并因此设定弯道半径r，这特别是通过调节道路摊铺机1的转向轮27的转向角来进行。
当道路摊铺机1被转向以沿弯道行驶时，道路摊铺机1围绕通过道路摊铺机1的固定偏航点p的竖直轴线进行偏航运动。具有履带行走机构19的道路摊铺机1的偏航点p大致位于道路摊铺机1的重心，以及具有轮式行走机构23的道路摊铺机1的偏航点p位于后轴的非转向轮25之间。由于摊铺熨平装置13在两种情况下都位于偏航点p的后方，所以在转弯时它会向外摆。由于道路摊铺机1的偏航运动，摊铺熨平装置13的相对于道路摊铺机1的摊铺行进方向f的弯道外侧最外面最后面的点经受远离弯道内侧的偏移，即相对于弯道外侧道路边缘朝向外侧的偏移。在如图3中所示的左侧弯道的情况下，摊铺熨平装置13的左侧延伸部分31的最后面的点朝向道路中心偏移。摊铺熨平装置13的右侧延伸部分33的横向最外侧的后面的点经受远离路面的中心朝向外侧的偏移。
以前，由转弯时道路摊铺机1的偏航运动引起的摊铺熨平装置13的偏移必须由操作人员在摊铺熨平装置控制台35处通过手动调节来调节。这需要操作人员的注意力，从而操作人员不能执行其他任务，至少在转弯开始时不能执行其他任务。操作人员通常不能同时检查摊铺熨平装置13的两个延伸部分31、33的延伸位置，并且必须忽略两个延伸部分31、33中的一个。当手动调节偏移时，同样成问题的是只能在已经发生了可见偏移时才可以调节偏移。因此，即使在有经验的操作人员进行操作时，道路上也存在缺陷。
为了图示在转弯期间摊铺熨平装置13的偏移，图3中在道路摊铺机1的右侧位置中示出摊铺熨平装置13的延伸部分31、33的延伸位置未被校正的情况(即，由用于侧板32、34的虚线所示)，即延伸位置与道路摊铺机1的左侧位置相同。另外，示出两个延伸单元31、33的延伸位置都已经相应地进行了校正的情况(即，由用于侧板的连续线所示)。如图所示，为了进行弯道校正，弯道内侧的延伸单元31必须进一步延伸，并且弯道外侧的延伸单元33必须缩回。基于图3，几何形状方面的考虑表明，在不对弯道内侧和外侧的延伸部分31的延伸位置进行校正的情况下，在以弯道半径r转弯期间可以使用下面的公式来计算在摊铺熨平装置13的弯道内侧的延伸部分31的最后面最外侧的点到由偏航点p所经过的弯道的距离a：
a＝r-((r-b)2+i2)^(1/2)
b是弯道行驶开始前在弯道内侧的延伸部分31的最后面最外侧的点与偏航点p所经过的弯道之间的距离，以及i是相对于摊铺行进方向f道路摊铺机1的偏航点p与延伸部分31的后部外端之间的距离。i和b是已知的或可作为道路摊铺机1的机器参数确定并且可作为待摊铺道路的特征参数确定。弯道半径r可以从道路摊铺机1的转向角来计算。结果是摊铺熨平装置13的在弯道内侧的延伸部分31必须延伸b-a的量(偏移量)来校正弯道：
b-a＝b-r+((r-b)2+i2)^(1/2)
根据本发明的道路摊铺机1包括弯道校正单元38，其用于在道路摊铺机1转弯时自动校正由于偏航运动导致的摊铺熨平装置13的偏移。弯道校正单元38可以形成为具有适当硬件的控制单元，并且例如包括用于程序指令的处理器和存储器。在所示的实施例中，弯道校正单元38装配到摊铺熨平装置13。然而，也可以设想到的是，弯道校正单元38可以安装在道路摊铺机1的其他地方，或者弯道校正单元38的各个部件可以分布在道路摊铺机1上。弯道校正单元38配置成确定限定道路摊铺机1转向角的值。
在具有履带行走机构19的摊铺机1的情况下，左侧履带21相对于摊铺方向f的速度与右侧履带21相对于摊铺方向f的速度的差值可以用作限定道路摊铺机1转向角的值。例如，这可以通过弯道校正单元38经由设置在履带行走机构19上用于履带21速度的传感器41来确定。但是也可以设想到的是，弯道校正单元38从用于控制道路摊铺机1的用户输入或用于控制道路摊铺机1的履带行走机构19的控制信号接收履带21的速度之间的差值。
同样可以设想到的是，具有传感器41的距离测量系统设置成用于确定由道路摊铺机1左侧履带21相对于摊铺方向f在一段时间内行进的距离以及由道路摊铺机1右侧履带21相对于摊铺方向f在同一时间段内行进的距离。所测得的距离之间的差值可用作限定摊铺机1转向角的值。
在具有轮式行走机构23的道路摊铺机1的情况下，可以将一个或多个转向轮27的转向角用作限定道路摊铺机1转向角的值。这可以由弯道校正单元38经由设置在轮式行走机构23上的传感器43来确定，或基于用于控制道路摊铺机1的用户输入(诸如道路摊铺机1的方向盘角度)或用于控制道路摊铺机1的轮式行走机构23的控制信号将其传送到弯道校正单元38。
备选地，传感器43也可以用于确定道路摊铺机1的左侧轮25、27、29相对于摊铺行进方向f的速度以及摊铺机1的右侧轮25、27、29相对于摊铺行进方向f的速度。两个轮25、27、29的测得速度之间的差值可用作限定道路摊铺机1转向角的值。
还可以设想到的是，具有传感器43的距离测量系统设置成用于确定由道路摊铺机1的左侧轮25、27、29相对于摊铺行进方向f在一段时间内行进的距离以及由道路摊铺机1的右侧轮25、27、29相对于摊铺行进方向f在该时间段内行进的距离。所测得的距离之间的差值可用作限定道路摊铺机1转向角的值。
基于限定道路摊铺机1转向角的值，可以确定由道路摊铺机1所行驶的弯道的弯道半径r。这使得能够例如利用上述公式来计算摊铺熨平装置13的偏移，该偏移是由于在转向期间道路摊铺机1的偏航运动而在由所确定的值限定的转向角处预期的偏移。弯道校正单元38配置成基于计算出的预期偏移来自动校正摊铺熨平装置13的至少一个横向延伸部分31、33的横向延伸位置。为此目的，弯道校正单元38可以控制相应的致动器以便使得摊铺熨平装置13的延伸部分31、33移动。可设想到的是，弯道校正单元38将仅自动地校正摊铺熨平装置13的一个延伸部分31、33(例如内侧延伸部分31)相对于弯道的延伸位置。但是，自动校正两个延伸部分31、33的延伸位置是优选的。
根据优选实施例，仅计算两个延伸部分31、33其中之一的延伸位置的校正。然后可以按互补的方式校正第二延伸部分31、33，使得摊铺熨平装置13的总宽度保持恒定。例如，如果弯道内侧的延伸部分31延伸特定量，则弯道外侧的延伸部分33可以缩回相同的量而无需任何进一步的计算。
弯道校正单元38可配置成以规则的时间间隔、特别是以小于1秒、小于10秒、小于20秒或小于30秒的间隔来确定限定道路摊铺机1转向角的值、计算预期偏移并校正横向延伸位置。