本发明总体上涉及一种控制系统，具体涉及一种用于协调铣削机和摊铺机的控制系统。
背景技术：
沥青面道路建造来促进车辆的行进。道路的表面最终会发生变形，然后变得无法支撑轮载，这取决于使用密度、基础条件、温度变化、水分含量和/或物理老化。为了修复道路以供车辆继续使用，需移除废沥青，从而为路面重整作准备。
冷铣刨机(有时也被称作道路粉碎机或翻路机)用于在路面重整操作期间破碎并移除沥青道路层。冷铣刨机通常包括由履带式或轮式驱动单元推进的机架。机架支撑发动机、操作者站、铣削滚筒以及输送机。装配有切削头的铣削滚筒通过发动机旋转穿过合适的界面以破碎道路表面。破碎的道路材料通过铣削滚筒堆积在输送机上，该输送机将破碎材料传送至拖运卡车中，以从工地移除。摊铺机以期望的距离跟随在冷铣刨机后面，并通过新鲜沥青覆盖铣削表面。从拌合厂运载新鲜热沥青的拖运卡车定期在摊铺机与冷铣刨机之间经过，以将额外沥青输送至摊铺机。重复该过程，直至路面重整操作完成。
生产后，新鲜沥青逐渐冷却，直至其最终铺摊在铣削道路表面上。若从生产到铺摊至道路之间的时间过长，则新鲜沥青可能会冷却至使其变脆从而无法使用的温度。因此，路面重整操作的监督者可能希望使新鲜沥青的输送与摊铺机使用沥青的实际速率相协调，从而最大程度地减少冷却时间以及沥青浪费。然而，当摊铺机前面的冷铣刨机在操作期间停止操作时(例如，停止操作以等待空载拖运卡车)，或当铣削滚筒上的切削头需要更换时，摊铺机可能需要减慢速度或停止操作，在此期间，新鲜沥青可能已降低至其可用温度之下。
于2009年6月23日授予Hall等人的美国第7,549,821B2号专利(“821’专利”)公开了一种协调铣削操作和摊铺操作的尝试。特别地，821’专利公开了一种路面再循环机器，该机器用于从表面破碎旧路面、使破碎路面与其他材料相混合，以及将混合物重新涂敷至该表面。该机器包括机架，该支架支撑用于为液压系统提供动力的发动机。液压系统驱动牵引装置以使机器移动，并驱动旋转铣削头以破碎道路表面上的路面。破碎路面在经由出口分散至道路表面、找平以及夯实之前可与再生材料和/或辅助骨料材料相混合。具有多个传感器的闭环控制系统基于参数设置点以及来自传感器的反馈信号监测并控制机器的操作参数。传感器生成指示机器位置、机器速度、旋转铣削头的位置及转速、路面温度、再生材料温度以及整平板设置的信号。
虽然821’专利的系统可在某种程度上实现铣削过程与摊铺过程之间的协调，但其可能不适用于路面重整操作，在这些路面重整操作中，铣削机和摊铺机是独立的，且新鲜沥青在远离作业现场的位置处进行制备。
本发明的控制系统解决了上述问题和/或本领域中的其他问题中的一种或多种。
技术实现要素：
在一个方面中，本发明涉及一种用于协调冷铣刨机和铺摊机的系统。系统可包括配置成生成指示冷铣刨机的位置的第一信号的第一传感器、与冷铣刨机相关联并配置成确定冷铣刨机的铣削速率的生产监测系统、配置成在冷铣刨机与铺摊机之间交换信息的通信装置以及与第一传感器、生产监测系统和通信装置电子通信的控制器。控制器配置成经由通信装置接收指示铺摊机的位置的第二信号以及指示铺摊机的铺摊速率的第三信号。控制器还配置成基于第一和第二信号确定冷铣刨机与铺摊机之间的当前距离、基于当前距离以及铣削速率与铺摊速率之间的比较值确定冷铣刨机与铺摊机之间的目标距离，以及确定目标距离与当前距离之间的差值。
在另一方面中，本发明涉及一种用于协调冷铣刨机和铺摊机的方法。方法可包括接收指示冷铣刨机的位置的第一信号、经由与冷铣刨机相关联的生产监测系统确定冷铣刨机的铣削速率，以及经由通信装置接收指示铺摊机的位置的第一信号以及指示铺摊机的铺摊速率的第二信号。方法可进一步包括基于冷铣刨机的位置以及铺摊机的位置确定冷铣刨机与铺摊机之间的当前距离、基于当前距离以及铣削速率与铺摊速率之间的比较值确定冷铣刨机与铺摊机之间的目标距离，以及确定目标距离与当前距离之间的差值。
在又一方面中，本发明涉及一种冷铣刨机。冷铣刨机可包括机架、连接至机架的铣削滚筒、可枢转地连接至机架并配置成将铣削材料装入容纳装置的输送机、配置成生成指示冷铣刨机的位置的第一信号的第一传感器、与冷铣刨机相关联并配置成确定冷铣刨机的铣削速率的生产监测系统、设置在冷铣刨机的操作者站内的显示装置、配置成在冷铣刨机与铺摊机之间交换信息的通信装置以及与第一传感器、生产监测系统和通信装置电子通信的控制器。控制器配置成经由通信装置接收指示铺摊机的位置的第二信号以及指示铺摊机的铺摊速率的第三信号、基于第一和第二信号确定冷铣刨机与铺摊机之间的当前距离、基于当前距离以及铣削速率与铺摊速率之间的比较值确定冷铣刨机与铺摊机之间的目标距离、确定目标距离与当前距离之间的差值，以及在显示装置上生成指示冷铣刨机与铺摊机之间的目标距离与当前距离之间的差值的图形用户界面。
附图说明
图1是示出了具有示例性公开的冷铣刨机和摊铺机的路面重整操作的示例性作业现场的示意图；
图2是示出了图1的冷铣刨机的剖视图；以及
图3是示出了可用于协调图1的冷铣刨机和摊铺机的操作的示例性公开的系统的图解示意图。
具体实施方式
出于本发明的目的，术语“沥青”被定义为骨料与沥青胶结料的混合物。沥青胶结料是一种棕黑色的固定或半固体沥青混合物，其作为石油蒸馏的副产物获得。沥青胶结料可加热并与骨料相混合，以用于铺摊道路表面，在这些道路表面上，混合物在冷却后发生硬化。“冷铣刨机”被定义为用于从现有道路移除硬化沥青层的机器。可构想的是，所公开的冷铣刨机还可用于或可选地用于移除胶结料以及其他道路表面，或移除非道路表面材料(例如，在采矿操作中)。
图1示出了在工地12处(例如，在道路路面重整操作中)采用的冷铣刨机10。作为路面重整操作的一部分，冷铣刨机10可铣削道路的表面14，并将铣削材料传送至一辆或多辆第一拖运卡车16(仅示出一辆)中。当满载后，拖运卡车16可离开冷铣刨机10以将铣削材料输送至储存场地(未示出)，且空载拖运卡车16可靠近冷铣刨机10以代替满载拖运卡车16，从而实现连续的铣削过程。
摊铺机器(“铺摊机”)18可跟随在冷铣刨机10后面，并可在表面14由冷铣刨机10铣削之后将一层铺摊材料(例如，新鲜沥青)堆积在该表面上。一辆或多辆第二拖运卡车20(仅示出一辆)可定期在铺摊机18与冷铣刨机10之间经过，以将额外沥青输送至铺摊机18，从而实现连续的铺摊过程。当确定需要额外沥青时，可从沥青拌合厂(未示出)或配送站调用装载有新鲜沥青的额外拖运卡车20。
图2示出了示例性冷铣刨机10，其中，该冷铣刨机具有由一个或多个牵引装置24支撑的机架22、可旋转地支撑在机架22的机腹下方的铣削滚筒26以及安装至机架22并配置成驱动铣削滚筒26和牵引装置24的发动机28。牵引装置24可包括连接至致动器30的轮子或履带，这些轮子或履带适于相对于表面14可控制地升高和降低机架22。值得注意的是，在所公开的实施例中，机架22的升高和降低还可作用来改变铣削滚筒26对表面14的铣削深度。在某些实施例中，如果需要的话，相同或不同的致动器30还可用于使冷铣刨机10转向，并且/或者调整牵引装置24的行进速度(例如，使牵引装置24加速或制动)。输送机系统32可在前端处以可枢转的方式连接至机架22，并配置成将材料从铣削滚筒26运送至容纳装置(例如，拖运卡车16)中(参见图1)。如果需要的话，也可使用其他类型的容纳装置。
机架22还可支撑操作者站34。操作者站34可容纳任意数量的用于控制冷铣刨机10的界面装置36。在所公开的示例中，除了其他部件以外，界面装置36还可包括显示器38、报警装置40以及输入装置42(装置38-42仅示出在图3中)。在其他实施例中，操作者站34可位于冷铣刨机10之外。例如，操作者站34可体现为远程控制器，例如，手持式控制器、蜂窝式电话、平板电脑、膝上型计算机或任何其他类型的移动装置，这些移动装置可由操作者使用来在工地12的任何地方或远离该工地对冷铣刨机10进行控制。可选地，操作者站34可体现为用于计算机的软件程序以及用户界面，而且其还可包括硬件和软件的组合。在其他实施例中，冷铣刨机10可以是独立的，并且可不包括操作者站34。
参照图3，显示器38配置成呈现出冷铣刨机10(例如，铣削滚筒26)相对于作业现场的特征(例如，表面14的铣削和/或未铣削部分)的位置，并将数据和/或其他信息显示给操作者。报警装置40配置成通过音频方式和/或视频方式向冷铣刨机10的操作者发出关于铣削滚筒26接近工地特征的警告，并且/或者在某些数据超过相关联的阈值时向操作者发出警告。输入装置42配置成接收数据以及/或者来自冷铣刨机10的操作者的控制指令。其他界面装置(例如，控制装置)也是可能的，且上述界面装置中的一个或多个可在需要的情况下组合成单个界面装置。
例如，输入装置42可为经由一个或多个按钮、开关、拨盘、手柄等接收控制指令的模拟输入装置。输入装置42还可包括或可选地包括数字部件，例如，一个或多个软键、触摸屏和/或视频显示器。输入装置42配置成基于从操作者接收到的输入生成一个或多个指示各种与冷铣刨机10和/或其周围环境相关联的参数的信号。
再次参照图2，输送机系统32可包括邻近铣削滚筒26的第一输送机46，该第一输送机配置成将铣削材料传送至第二输送机48。输送机48可以可枢转地附接至机架22，从而使得可调整铣削材料离开输送机48的高度。换言之，输送机48在垂直方向上的枢转定向可被调整来升高和降低输送机48。输送机48还可以可枢转地附接至机架22，从而使得可调整铣削材料离开输送机48的横向位置。换言之，输送机48在水平方向上的枢转定向可被调整来使输送机48从一侧移动至另一侧。
输送机46和48均可包括皮带50，该皮带支撑在多个滚轮组件52上，并由马达54进行驱动。例如，马达54可体现为由液压系统(未示出)提供动力的液压马达54。在其他实施例中，马达54可为电动马达或另一类型的马达。马达54可由发动机28或另一动力源提供动力。
如图3所示，控制系统56可与冷铣刨机10相关联，并可包括各种元件，这些元件配合来监测并分析铣削材料到拖运卡车16的传送，并促进冷铣刨机10与铺摊机18之间和/或冷铣刨机10与拖运卡车16、20之间的通信。例如，控制系统56的元件可配合来确定冷铣刨机10的铣削速率。冷铣刨机10的铣削速率可为冷铣刨机10排入拖运卡车16的铣削材料的质量流率和/或体积流率如所期望的，铣削速率可相对于时间、距离或另一参考参数进行确定。控制系统56还配置成确定在铣削时间内所铣削和/或传送的材料总量(例如，总重量W或总体积V)、拖运卡车16的装填水平Σ、在拖运卡车16装满之前的剩余时间量TF和/或其他统计信息。
控制系统56的元件可包括界面装置36、速度传感器58、深度传感器59、一个或多个材料测量传感器60a-c(“传感器”)、定位装置62、钻头磨损传感器64、通信装置66以及与其他元件中的每一个电子连接的控制器44。控制系统56的元件配置成生成指示与冷铣刨机10相关联的操作参数的信号，这些信号可由控制器44使用来供进一步处理。信息(其包括质量流率体积流率总重量W、总体积V、装填水平Σ以及剩余时间TF)可经由显示器38显示给冷铣刨机10的操作者，并可由操作者和/或控制器44使用来调节冷铣刨机10的操作参数(例如，行进速度、滚筒转速、铣削深度、铣削速率等)，以及/或者派遣拖运卡车16、20。该信息和/或其他数据可在冷铣刨机10之外经由通信装置66进行发送以供铺摊机18或拖运卡车16、20的操作者或作业现场管理人员使用，并且/或者供后勤部门进行分析。
控制器44配置成在质量流率体积流率和/或铣削材料的总重量W或总体积V的基础上结合拖运卡车16的已知特征(例如，几何形状、体积容量、形状、空车重量、重量限制等)确定拖运卡车16的装填水平Σ。通过该信息以及来自传感器60a-c中的一个或多个的信号，控制器44配置成确定在拖运卡车16装满(即达到阈值、达到期望装填水平等)之前的剩余时间TF。例如，控制器44可在运送时间内将质量流率体积流率总重量W和/或装填水平Σ与拖运卡车16的重量限制、体积容量和/或目标装填水平进行比较，并确定在运输车辆装满之前的剩余时间。该信息可用于确定将空载拖运卡车16派遣至冷铣刨机10的时间，或确定将运载有新鲜铺摊材料的满载拖运卡车20派遣至铺摊机18的时间。
速度传感器58配置成生成指示皮带50的线性皮带速度的信号。例如，速度传感器58可为附接至输送机系统32的滑轮68的轴驱动传感器。滑轮68可与皮带50相接触，并可由马达54进行驱动(参照图2)。可选地，滑轮68可为单向转动滑轮，例如，惰轮、张紧器或其他类型的滑轮。可选地，速度传感器58可直接附接至马达54的轴上，且其信号还可指示马达54的速度。在某些实施例中，可使用多个速度传感器58，且其输出由控制器44进行处理，以减少由皮带50的滑动引起的不精确性。速度传感器58可通过磁感测元件、光感测元件、脉冲感测元件或其他类型的感测元件检测轴或轮子的速度。速度传感器58所生成的信号可传达至控制器44，并可使用来供进一步处理。
深度传感器59配置成生成指示铣削滚筒26在表面14以下的深度D的信号。换言之，深度传感器59可生成指示冷铣刨机10的切削深度的信号。在某些实施例中，深度传感器59可与致动器30相关联，并配置成生成信号，该信号可由控制器44使用来在致动器30的位置的基础上结合已知信息(例如，机架22与铣削滚筒26之间的已知偏移)确定深度D。在其他实施例中，深度传感器59配置成生成指示铣削滚筒26相对于机架22或冷铣刨机10的另一参考部件的相对位置的信号。
传感器60a-c可包括一个或多个传感器和/或传感器系统，该一个或多个传感器和/或传感器系统配置成生成指示被铣削和/或经由输送机48传送入拖运卡车16的材料量的信号。例如，传感器60a可为皮带秤。换言之，传感器60a可包括力变换器，该力变换器配置成测量由输送机48上的材料重量施加至皮带50的法向力。传感器60a所生成的信号可由控制器44结合速度传感器58和/或其他传感器(例如，测斜仪)所生成的信号一起使用来确定传送入拖运卡车16的铣削材料的质量流率和/或体积流率
传感器60b配置成生成指示操作参数的信号，该信号可用于确定用于驱动输送机48的动力大小。例如，传感器60b配置成测量马达54的液压差、电压或另一参数。传感器60b所生成的信号可由控制器44结合其他参数(例如，液压流体流率、马达速度、马达排量、电阻、电流等)一起使用来确定用于驱动输送机48的动力。用于驱动输送机48的动力以及其他参数(例如，滑轮68的尺寸和速度、输送机48的倾斜角等)可由控制器44使用来确定冷铣刨机10的铣削速率(例如，质量流率和/或体积流率)。
传感器60c可体现为配置成在不接触输送机48的任何移动部件的情况下确定输送机48所传送的材料量的传感器或系统。例如，传感器60c可包括放射性检测系统、激光扫描系统、光扫描器、摄像机、超声波传感器或另一类型的配置成生成指示铣削滚筒26所铣削的材料的长度(例如，宽度、高度、深度等)、面积或体积的信号的传感器。如果需要的话，也可使用其他类型的传感器或感测系统。传感器60a-c所生成的信号可由控制器44结合其他参数(例如，皮带速度)一起使用来确定冷铣刨机10的铣削速率(例如，铣削材料的质量流率和/或体积流率)。
定位装置62配置成生成指示冷铣刨机10相对于本地参考点、与作业区域相关联的坐标系、与地球相关联的坐标系或任何其他类型的2-D或3-D坐标系的地理位置的信号。例如，定位装置62可体现为配置成与一个或多个卫星进行通信的电子接收器或用于确定其自身的相对地理位置的本地无线电或激光发射系统。定位装置62可接收并分析来自多个位置的高频低功率无线电或激光信号，以对相对的3-D地理位置进行三角测量。随后，指示该地理位置的信号可从定位装置62传达至控制器44。
钻头磨损传感器64配置成检测附接至铣削滚筒26的一个或多个切削头65超过磨损阈值的时间。切削头65配置成经由一个或多个设置在各切削头65内的发射器67发出至少一个信号。发射器67可为消耗性部件，其在切削头65内设置在外表面下方的特定深度处，从而使得发射器67可在切削头65被磨损(即其磨损超过阈值)之前保持完整无缺并发出信号。当切削头65超过磨损阈值时，发射器67可暴露出来。一旦暴露出来，发射器67就会被损毁，并停止发出信号或从切削头65脱落。例如，各发射器67可为发出指示ID的信号的射频标识(RFID)标签。钻头磨损传感器64配置成检测各发射器所发出的信号，并将这些信号传达至控制器44。如果需要的话，发射器67可为另一类型的配置成从切削头65的内部生成信号的发射器。
通信装置66可包括使得配置成在控制器44与车外实体之间发送和接收数据消息的硬件和/或软件。如所期望的，数据消息可经由直接数据链路和/或无线通信链路进行发送和接收。直接数据链路可包括以太网连接、相连局域网(CAN)或另一本领域中已知的数据链路。无线通信可包括如下通信中的一种或多种：卫星通信、蜂窝通信、蓝牙通信、WiFi通信、红外通信以及任何其他类型的使得通信装置66配置成交换信息的无线通信。
通信装置66配置成经由电子连接至铺摊机18的控制器72的通信装置70与铺摊机18进行通信。以此方式，冷铣刨机10的控制器44配置成接收来自铺摊机18的控制器72的输入及其他信息。例如，此类输入可包括一个或多个信号，该一个或多个信号指示铺摊机18的位置、铺摊机18的铺摊速率、可供铺摊机18使用的可用铺摊材料量和/或与铺摊机18所执行的铺摊过程相关的其他信息。例如，铺摊机18可包括配置成生成指示铺摊机18的位置的信号的定位装置74。定位装置74所生成的信号可指示绝对位置(例如，GPS坐标位置)或冷铣刨机10与铺摊机18之间的相对距离(例如，基于激光、超声波或无线电基测量系统)。
铺摊机18还可包括一个或多个配置成生成指示各种参数的信号的传感器76，这些信号可用于确定铺摊机18的铺摊速率。例如，传感器76可包括与附接至铺摊机18的整平板78的部件相关联的位置传感器。传感器76所生成的信号可指示或用于确定整平板78在表面14上方的高度、整平板78的宽度和/或一个或多个整平板相对于表面14的角度。根据这些信号，并结合其他信息(例如，铺摊机18的地速、铺摊材料的密度等)，控制器72或控制器44配置成确定铺摊机18的铺摊速率(例如，体积流率、质量流率等)。铺摊机18的铺摊速率可为相对于参考参数(例如，时间或距离)铺摊在表面14上的铺摊材料量(例如，重量、质量、体积等)。
可用铺摊材料量可为铺摊机18的装料斗80内可用的铺摊材料量、拖运卡车20内可用的材料(参照图1)或铺摊材料拌合厂在给定周期内(例如，特定日、轮班或项目)可供给的材料。在某些情况下，可用材料量可从拌合厂处的通信装置发射至铺摊机18，并随后发射至冷铣刨机10。在其他情况下，可用铺摊材料量可直接发射至冷铣刨机10。
可用铺摊时间量可由工地的工作人员确定，或由作业限制(例如，消费者或管理部门所规定的时间量)决定。例如，铺摊时间可限制至早高峰时段与晚高峰时段之间的时间、非高峰使用时间、白天或晚上等。可用铺摊时间量可经由与铺摊机18相关联的界面装置82或冷铣刨机的界面装置36进行输入，或可由车外实体(例如，车外计算机84)提供。铺摊机18的其他操作参数(例如，地速、前进方向、操作状态(例如，正在运行、停止运行、发生故障等)或其他信息)也可从铺摊机18传达至冷铣刨机10。
值得注意的是，经由通信装置66提供至冷铣刨机10的任何信息都能够可选地由车外计算机84提供。例如，铺摊机18所生成的任何信息(例如，铺摊机18的位置、铺摊速率及速度)可从铺摊机18传达至车外计算机84，并随后从车外计算机84传达至冷铣刨机10。与铺摊过程相关的其他信息(例如，可用铺摊时间量及可用铺摊材料量、铺摊材料密度、作业现场计划等)还可从车外计算机84直接提供至或可选地提供至冷铣刨机10。车外计算机84可为任何类型的后勤计算机、膝上型计算机、蜂窝式电话、个人数字助理、平板电脑、专用硬件装置或其他类型的配置成经由有线或无线连接传达信息的固定或移动计算装置。
控制器44可体现为包括用于监测操作者输入和传感器输入并基于该输入响应性地调整冷铣刨机10的操作特性的装置的单个微处理器或多个微处理器。例如，控制器44可包括存储器、二级存储装置、时钟以及处理器(例如，中央处理单元或任何其他用于实现与本发明一致的任务的装置)。许多从市场上购得的微处理器都配置成执行控制器44的功能。应理解的是，控制器44可容易地体现为配置成控制许多其他机器功能的通用机器控制器。各种其他已知的电路可与控制器44相关联，这些电路包括信号调节电路、通信电路以及其他合适的电路。如所期望的，替代或除了包括计算机系统以外，控制器44还可以以通信的方式进一步与外部计算机系统进行联接。
控制器44配置成有助于确保冷铣刨机10所铣削的表面14的任何部分都可在路面重整操作的限制内由铺摊机18进行铺摊。例如，控制器44配置成有助于确保冷铣刨机10在铺摊机18前方的足够距离处进行操作，从而允许铺摊机18以其期望的铺摊速率不间断地进行操作，而且与此同时，其还确保冷铣刨机10所铣削的表面14不会多于可通过当天或该作业可用的时间及材料重新铺摊的表面。例如，工作人员可能希望铺摊机18以大体上恒定的铺摊速率进行操作，这就需要铺摊机18与冷铣刨机10之间具有足够的空间，以在不减慢铺摊机18的速度的情况下允许冷铣刨机10进行操作并执行维护功能(例如，定期更换磨损切削头65)。然而，若其间的距离过大，则铺摊机18可能不具有可用于铺摊其与冷铣刨机10之间的空间的足够铺摊材料或铺摊时间。
为了有助于在路面重整操作期间控制铺摊机18与冷铣刨机10之间的距离，控制器44配置成先确定冷铣刨机10与铺摊机18之间的当前距离DC。控制器44可基于来自定位装置62和74的信号确定当前距离DC。例如，控制器44配置成基于它们相应的GPS位置计算冷铣刨机10与铺摊机18之间的距离。在其他实施例中，冷铣刨机10和铺摊机18可以以已知的间隔距离开始操作，且控制器44配置成在操作时间内追踪冷铣刨机10与铺摊机18之间的地速差值。根据该差值，控制器44配置成将冷铣刨机10与铺摊机18之间的相对距离计算为当前距离DC。
随后，控制器44配置成基于当前距离DC以及铣削速率与铺摊速率之间的比较值确定冷铣刨机10与铺摊机18之间的目标距离DT。例如，当铺摊机18以已知的速率(例如，200吨/小时)进行铺摊，而冷铣刨机10以200吨/小时的速率进行铣削时，则冷铣刨机10和铺摊机18的生产速率是相同的。然而，当冷铣刨机停止操作以等待空载拖运卡车16或进行维护程序(例如，更换切削头、燃料加注、润滑等)时，铺摊机18可能会继续进行铺摊操作，并减少其与冷铣刨机10之间的距离。冷铣刨机10与铺摊机18之间的距离增加或减少的速率可基于铺摊速率与铣削速率之间的差值而发生改变。换言之，当铣削速率大于铺摊速率时，冷铣刨机10与铺摊机18之间的距离可在这两辆机器进行操作时增加。相反，当铣削速率小于铺摊速率时，冷铣刨机10与铺摊机18之间的距离可在这两辆机器进行操作时减少。
控制器44可结合铣削速率和铺摊速率分别追踪冷铣刨机10和铺摊机18的位置，以确定当前距离DC相对于铣削速率与铺摊速率之间的差值的改变速率。以此方式，控制器44配置成在这两辆机器运行时以及在冷铣刨机10或铺摊机18暂停操作时确定当前距离DC的变化。根据冷铣刨机10与铺摊机18之间的当前距离DC的变化速率以及其他已知信息，控制器44可确定目标距离DT。例如，其他可影响目标距离DT的确定的已知信息可包括期望最小距离或最小时间间隙、执行维护操作所需的时间量、在下一空载拖运卡车16到达之前的时间量和/或其他信息。
例如，控制器44配置成基于冷铣刨机10的一个或多个操作参数确定目标距离DT，该一个或多个操作参数随时间变化，并要求冷铣刨机10定期停止操作以进行维护、检查、检修或其他程序。随后，控制器44可确定操作参数达到阈值之前的剩余时间量TT，并基于该剩余时间量TT确定目标距离DT。例如，如上所述，工作人员可定期对切削头65进行检查和/或更换，这使得冷铣刨机10需要停止铣削一段时间。为了确保在冷铣刨机10停止操作时铺摊机18与冷铣刨机10之间保持有足够的距离，控制器44可基于在需要进行维护之前的剩余时间以及检查和/或更换切削头65所需的时间量确定目标距离DT。
通过追踪钻头磨损传感器64在一段时间内检测到的由发射器67生成的信号，控制器44配置成确定在需要进行维护之前的剩余时间。例如，钻头磨损传感器64所检测到的信号可指示切削头65的磨损程度(其随时间变化)，通过这些信号，控制器44可以推测在切削头65完全磨损之前的时间量TT。检查和/或更换磨损切削头65所需的时间量可为存储在控制器44的存储器中的预定或估计时间量，该时间量还可基于需要进行检查或更换的切削头65的数量而增加或减少，该数量由从钻头磨损传感器64接收到的信号确定。
如果需要的话，控制器44在确定目标距离DT时还可考虑或可选地考虑其他操作参数。例如，控制器44可接收来自与冷铣刨机10相关联的其他传感器(例如，燃料液面传感器、油位传感器、油压传感器、冷却液温度传感器和/或其他传感器)的信号。控制器44可追踪这些其他传感器中的一个或多个在一段时间内生成的信号，并推测在这些参数达到阈值之前的剩余时间量TT，当达到该阈值时，需要进行与所检测到的参数相关联的维护程序。例如，此类程序可包括燃料加注程序、润滑程序、检修程序或另一维护任务。控制器44还可基于存储在其存储器中或由工作人员经由界面装置36输入的已知时间值计算执行这些程序的所需时间。
在确定当前距离DC以及目标距离DT之后，控制器44可确定当前距离DC与目标距离DT之间的差值，并基于该差值生成控制信号。控制信号配置成将信息传递给操作者、发起自动控制过程或执行另一类型的操作。例如，作为对控制信号的响应，控制器44配置成生成具有指示当前距离DC与目标距离DT之间的差值的图形对象的图形用户界面86，并经由显示器38将图形用户界面86显示给操作者。以此方式，控制器44可允许操作者以视觉的方式呈现出冷铣刨机10应减速或加速以获得目标距离DT的范围。随后，操作者可根据需要手动调整冷铣刨机10的速度，并由此调整其铣削速率，从而获得目标距离DT。在某些实施例中，控制信号可引导至一个或多个致动器(例如，致动器30)，以使冷铣刨机10的速度和/或铣削速率进行自动调整，从而获得目标距离DT。
控制器44还配置成基于表面14上已被铣削但尚未被铺摊机18铺摊的空间量确定目标距离DT和/或其他信息。这种信息可由控制器44使用来确定替换由冷铣刨机10从表面14移除的材料所需的新鲜铺摊材料以及时间(例如，结合铺摊机18的已知铺摊速率)。通过基于分配给路面重整项目的材料及时间所能够完成的铺摊作业量设定阈值距离，控制器44可利用该信息来确定和/或控制目标距离DT。
例如，控制器44配置成在铣削时间内基于铣削滚筒26的深度D、铣削滚筒的宽度以及冷铣刨机10的位置生成待铺摊机18进行装填的空间的模型。换言之，控制器44可连续追踪铣削滚筒26的深度D，并使深度D与铣削滚筒26的宽度相乘(所得的值可为存储在存储器中的已知值)以连续确定铣削滚筒26的切削面积。切削面积可与冷铣刨机10的行进距离变化相乘以确定切削体积，其中行进距离变化由定位装置62所生成的第一位置信号与随后位置信号之间的差值确定。切削体积的迭代计算可在铣削时间内进行执行，并相对于冷铣刨机10的位置进行汇集，以生成冷铣刨机10所铣削的空间的体积模型，该空间由铺摊机18进行装填。该模型可指示待铺摊的空间总体积，并可沿着模型空间的长度包括详细的深度数据及宽度数据。
根据该模型，控制器44配置成确定装填待铺摊机18进行铺摊的空间所需的铺摊材料量以及装填该空间所需的时间量。例如，通过使模型空间的总体积与已知铺摊材料密度相乘，控制器44配置成确定铺摊冷铣刨机10所铣削的空间所需的材料量(例如，以重量计)。控制器44还配置成将铺摊空间所需的材料总量除以铺摊机18的铺摊速率，以确定铺摊冷铣刨机10所铣削的空间所需的时间量。可存在有其他用于确定所需铺摊材料量以及所需铺摊时间量的方式。
如上文所讨论的，控制器44还可经由通信装置66接收指示可用铺摊材料量以及可用铺摊时间量的信号。可用铺摊材料量以及可用铺摊时间量可为针对特定周期(例如，特定轮班、日期或作业)的材料及时间的实际或施加限制。随后，通过该信息，控制器44还配置成确定所需铺摊材料量与可用铺摊材料量之间的差值以及所需铺摊时间与可用铺摊时间之间的差值。随后，控制器44可基于这些差值中的一个或多个生成控制信号，以确保目标距离DT得以保持，并且/或者确保表面14被铣削的范围与可在可用时间内重新铺摊的范围一致。
例如，如上所述，控制器44可通过模型追踪冷铣刨机10在铣削时间内所铣削的材料总量。控制器44还可推测铣削材料的总体积的积聚速率，以确定铣削材料的总量达到或超过可用铺摊材料量的时间。根据铣削材料的量和/或积聚速率，控制器44配置成生成用于调整冷铣刨机10的铣削速率的控制信号。在某些实施例中，控制信号可引导至一个或多个致动器(例如，致动器30)，以使冷铣刨机10的速度和/或铣削速率进行自动调整。例如，当铣削材料的总量(例如，通过模型确定)等于或超过可用铺摊材料量时，控制信号可由控制器44生成来自动降低铣削速率(例如，降低至零)以防止进一步对表面14进行铣削。可选地，在控制器44确定了铣削材料量达到可用铺摊材料量的时间的情况下，控制器44可生成控制信号以自动调整冷铣刨机10的铺摊速率，从而在达到上述时间之前维持目标距离DT。
在其他实施例中，控制器44可生成控制信号以在显示器38上生成图形对象，该图形对象指示所需铺摊材料量与可用铺摊材料量之间的差值。图形对象可包括任何类型的配置成以定量或定性方式传递所需铺摊材料量与可用铺摊材料量之间的差值的图形特征，例如，数字、杆、拨盘、色标等。以此方式，操作者可被允许手动控制冷铣刨机10的铺摊速率，同时以视觉的方式呈现出针对冷铣刨机10进行的调整是如何相对于可用铺摊材料量对材料积聚量和/或速率产生影响的。图形对象还可或可选地配置成基于铣削材料的积聚量和/或速率传递当前距离DC与目标距离DT之间的差值，以允许操作者手动控制当前距离DC，从而使其不超过某一点，当超过该点时，铺摊机18将无法重新铺摊冷铣刨机10所铣削的所有空间。
类似地，根据所需铺摊时间量与可用铺摊时间量之间的差值，控制器44配置成生成控制信号以使冷铣刨机10的铣削速率进行自动调整。例如，当控制器44确定所需铺摊时间量等于或已超过可用铺摊时间量时，控制器44所生成的命令信号可自动降低冷铣刨机的铣削速率(例如，降低至零)，以防止进一步对表面14进行铣削。可选地，在控制器44确定了所需铺摊时间量不超过可用铺摊时间量的时间的情况下，控制器44可生成控制信号以自动调整冷铣刨机10的铺摊速率，从而维持目标距离DT，直至期望量的材料已被铣削。
在其他实施例中，控制器44可生成控制信号以在显示器38上生成图形对象，该图形对象指示所需铺摊时间量与可用铺摊时间量之间的差值。图形对象可包括任何类型的配置成以定量或定性方式传递所需铺摊时间量与可用铺摊时间量之间的差值的图形特征，例如，数字、杆、拨盘、色标等。以此方式，操作者可被允许手动控制冷铣刨机10的铺摊速率，同时以视觉的方式呈现出针对冷铣刨机10进行的调整是如何相对于可用铺摊时间量对所需铺摊时间量产生影响的。图形对象还可或可选地配置成基于所需铺摊时间与可用铺摊时间之间的差值传递当前距离DC与目标距离DT之间的差值，以允许操作者手动控制当前距离DC，从而使其不超过某一点，当超过该点时，铺摊机18将无法在可用时间内重新铺摊冷铣刨机10所铣削的所有空间。
工业实用性
所公开的控制系统可与任何冷铣刨机一起使用，其中在路面重整操作期间，重要的是在摊铺机前面维持期望或最佳的距离。系统内的控制器可接收指示冷铣刨机和摊铺机的位置及生产速率的信号，并基于其位置及生产速率的比较值确定需要维持的目标距离。控制器还可基于冷铣刨机和铺摊机的生产速率确定铺摊冷铣刨机10所铣削的空间所需的铺摊材料量及铺摊时间量。通过该信息，控制器可生成铣刨机所铣削的空间的模型，并基于该模型生成用于控制冷铣刨机10的铣削速率以及铺摊机与冷铣刨机之间的距离的控制信号。控制信号可使冷铣刨机的铣削速率自动进行调整，并且/或者在图形用户界面86上形成图形对象，这些图形对象能够传递关于当前距离与目标距离之间的差值或所需铺摊时间量及材料量与可用铺摊时间量及材料量之间的相应差值的视觉指示。现将解释说明控制系统56的示例性操作。
在路面重整操作开始时，冷铣刨机10可在铺摊机18开始重新铺摊铣削表面之前通过以期望的铣削速率铣削出一片表面14来开始操作。一旦冷铣刨机10位于铺摊机18前方的期望距离处，铺摊机18就可以以期望的铺摊速率进行铺摊。冷铣刨机10和铺摊机18的铣削速率及铺摊速率可分别以材料量/单位时间(例如，吨/小时)进行测量。如所期望的，可选的是可使用其他基于重量或体积/单位时间或距离的生产速率。
在冷铣刨机10和铺摊机18以其各自的生产速率进行操作时，控制器44可从定位装置62、74接收分别指示冷铣刨机10和铺摊机18的位置的信号。控制器44可对来自定位装置62、74的信号进行比较，并确定冷铣刨机10与铺摊机18之间的当前距离DC。控制器44可将当前距离DC存储在其存储器中以供进一步处理。
随后，控制器44可基于来自传感器58以及传感器60a-c中的一个或多个的信号确定冷铣刨机10的铣削速率，并经由通信装置66从控制器72接收指示铺摊机18的铺摊速率的信号。在对铣削速率与铺摊速率进行比较之后，控制器44可确定铺摊机18和冷铣刨机10接近彼此的速率或在当前距离DC下的偏离速率，这种接近或偏离指的是铺摊机和冷铣刨机在其间的空间和/或其总生产率的差值(即铣削材料总量对堆积的新鲜铺摊材料总量)上的接近和/偏离。控制器44可同时接收来自其他传感器(例如，钻头磨损传感器64)的维护信号，并基于这些信号确定在冷铣刨机10停止操作以进行维护之前的剩余时间。这些维护信号还可包括信息，例如，冷铣刨机10在空载拖运卡车16到达工地12以使其可继续对表面14进行铣削之前所需等待的时间量。
根据当前距离DC、铣削速率与铺摊速率之间的差值和/或冷铣刨机10的预计后期延迟，控制器44可随后确定可使冷铣刨机10与铺摊机18间隔开的目标距离DT，从而确保铺摊机18在路面重整操作期间不会赶上冷铣刨机10。在确定目标距离DT之后，控制器44可将当前距离DC与目标距离DT进行比较，并随后基于该差值生成命令信号。例如，当当前距离DC与目标距离DT不相等时，控制器44可基于差值将命令信号发送至一个或多个与冷铣刨机10相关联的致动器，以自动调整冷铣刨机10的铣削速率，从而使得当前距离DC接近于或等于目标距离DT。以此方式，冷铣刨机10与铺摊机18之间的目标距离DT可轻易地获得和/或维持。
可选地，控制器44可生成致使图形对象显示在显示器38上的控制信号，这些图形对象指示当前距离DC与目标距离DT之间的差值。通过这些图形对象，冷铣刨机10的操作者可快速而容易地以视觉的方式呈现出针对冷铣刨机10的操作的调整(例如，地速调整)是如何对当前距离DC与目标距离DT之间的差值产生影响的。这使得操作者可更加准确地控制冷铣刨机10，并且无需依靠观察员、测量员和/或其他工作人员。
当冷铣刨机10对表面14进行铣削时，控制器44还可不断地追踪铣削滚筒26的深度D和宽度，并生成冷铣刨机10在铣削操作期间的行进距离所形成的铣削空间的模型。模型可为准确地计算待铺摊机18进行装填的空间体积的3-D模型。以此方式，测量员无需在路面重整操作期间不断地确定冷铣刨机10的进程。
控制器44还可结合其他已知信息(例如，新鲜铺摊材料的密度)利用铣削空间的模型来确定需要装填入铣削空间的铺摊材料量是否超过可用铺摊材料量。例如，控制器44可经由通信装置66从材料生产厂房、车外计算机84或铺摊机18接收指示可用铺摊材料量的信号，并确定该可用铺摊材料量是否足以填满冷铣刨机10所铣削的空间体积。当可用铺摊材料量不足时，控制器可自动降低冷铣刨机10的铣削速率，或在显示器38上生成指示所需铺摊材料量与可用铺摊材料量之间的差值的图形对象。以此方式，控制器44可自动地防止或操作者可被辅助来手动防止所铣削的材料多于可更换的材料。
控制器44还可结合其他已知信息(例如，铺摊机18的铺摊速率)利用铣削空间的模型来确定填满铣削空间所需的时间量是否超过可用铺摊时间量。例如，控制器44可经由通信装置66从工地监督者、车外计算机84或铺摊机18接收指示可用铺摊时间量的信号，并确定该可用铺摊时间量是否足以填满冷铣刨机10所铣削的空间体积。当可用铺摊时间量不足时，控制器可自动降低冷铣刨机10的铣削速率，或在显示器38上生成指示所需铺摊时间量与可用铺摊时间量之间的差值的图形对象。以此方式，控制器44可自动地防止或可辅助操作者来手动防止所铣削的材料多于可在可用时间内更换的材料。
若干优点可与所公开的控制系统相关联。例如，由于控制器44可基于冷铣刨机10和铺摊机18的位置及生产速率的比较值确定需要维持的目标距离DT，因此可减少或消除这种情况，即：铣削延迟所引起的铺摊延迟导致新鲜铺摊材料冷却至其合适温度之下。此外，由于控制器44还可生成冷铣刨机所铣削的空间的模型，因此可生成用于控制冷铣刨机10的铣削速率以及铺摊机18与冷铣刨机10在目标距离DT下的距离的控制信号。以此方式，铺摊机18和冷铣刨机10的生产速率以及其间的距离可在路面重整操作期间维持在较佳水平下，而不会导致所铣削的表面14多于可通过可用铺摊时间及材料重新铺摊的表面。
对于本领域技术人员而言，显然的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对所公开的控制系统进行各种修改和变化。通过对本说明书的研究以及对本文所公开的控制系统的实践，控制系统的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本说明书及示例应被认为仅仅是示例性的，其中本发明的真正范围由以下权利要求书及其等同物予以指明。