[发明专利]用于设计运输道路的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总的涉及运输道路的设计，更具体地，涉及用于根据在运输道路上操作的机器的性能来设计运输道路的系统和方法。

背景技术

运输道路设计是很多工作环境的效率和生产力的重要方面。较差的运输道路设计，特别是在采用重型机器的工作环境中不仅会造成在该道路上操作的机器性能缓慢且效率低下，而且可能引起机器传动系统部件上的不当应力和应变，从而尤其损害承载重有效载荷的机器。

在广泛使用计算机之前，运输道路设计是相对密集的手工过程，需要训练有素的工程专业人员和施工人员的专门知识来确保所做的设计在结构上是可靠的。该设计过程不仅是劳动和时间密集型的，而且还非常昂贵，因为需要很多工时来形成该设计和核实该设计符合全部的必要标准和规章。

在计算机发展后，专门研究的计算机辅助设计(CAD)软件程序为工程师和建筑专家提供了帮助设计运输道路的工具。通过利用计算机的处理能力，很多这些CAD程序能够在几秒钟内执行与设计相关的复杂结构计算。这些CAD程序不仅显著节省了时间，而且减少了与人工计算技术相关的可能人为错误，从而能够得到更加可靠的设计。

除了很多性能高效的处理和计算功能外，这些CAD工具还提供了帮助布局运输路线、形成运输道路蓝图和施工规格并在施工前测试/分析运输道路设计的界面。虽然这些常规的CAD工具通过提供了一种在设计运输道路后执行很多必须的外围功能，例如分析、制图、草拟设计的方案而极大地简化了运输道路设计，但它们尚不足够精密以形成或发展运输道路设计。因此，为了降低对复杂且高度专业化的人工运输道路设计技术的依赖，需要一种根据使用者限定的设计参数来产生运输道路设计的交互式软件工具。

Yamamoto的美国专利申请公开文献No.2002/0010569(′569公开文献)中描述了至少一种这样的交互式道路设计软件工具。′569公开文献描述了一种基于软件的道路设计系统，其接收由使用者限定的设计条件，根据该设计条件和任何适用的路面设计规则和标准生成道路设计并输出计算机生成的道路设计的三维示意图。该基于软件的道路设计系统还可以与多个客户系统联网，从而允许多个使用者经互联网或其他共享通信网络访问并操作该设计系统。

尽管一些常规的路面设计工具，例如′569公开文献中描述的系统，可以提供根据使用者限定的路面设计参数来产生路面设计的软件系统，但它们具有很多缺点。例如，常规的软件设计系统在路面设计中没有考虑各个机器或机器组的具体性能参数。由于很多种重型机器具有执行起来最有效的特定操作区，因此，通过常规系统设计的没有考虑机器性能的运输道路会限制机器的效率和生产力。

而且，很多工作环境可能要求运输道路被设计成满足特定的性能目标。例如，在矿山环境中，由于提高的燃料价格和/或排放标准引起的对燃料消耗的关注，将运输道路设计成使其有助于在其上操作的机器的燃料消耗最小化是有利的。然而，由于很多常规的路面设计系统，包括′569公开文献中描述的系统可能没有将各个机器或机器组的特定性能参数考虑在内，因此运输道路设计者可能无法确定一项道路设计在特定的机器组满足预期的燃料消耗要求方面是否是有效的。

当前公开的用于设计运输道路的系统和方法旨在克服上述的一个或多个问题。

发明内容

根据一方面，本发明提供一种用于根据机器性能设计运输道路的方法。该方法可包括接收一个或多个运输道路参数并确认待在所述运输道路上操作的至少一种机器。可以选择与至少一种机器相关的至少一个目标操作参数并可对至少一种机器的性能进行模拟，以预测与至少一个目标操作参数对应的操作值。如所预测的操作值未处于对应的目标操作参数的阈值范围内，则可调节一个或多个运输道路参数。

根据另一方面，本发明提供一种用于根据与待在运输道路上操作的一个或多个机器相关的性能数据来定制运输道路的实际坡度的方法。该方法可包括为至少一个机器限定目标操作参数并通过改变与至少一个机器相关的总有效坡度值来对至少一个机器进行性能模拟，以根据模拟为目标操作参数生成预测操作值。确认使得预测操作值落入目标操作参数的阈值范围内的总有效坡度值，确定与总有效坡度值相关的实际坡度。该方法还包括生成运输道路设计概要，该设计概要包括一个或多个模拟性能结果和实际坡度值。