[发明专利]混凝土坝仓面振捣机械施工仿真方法

摘要

本发明提供一种混凝土坝仓面振捣机械施工仿真方法，包括以下步骤：针对建立判断规则和仿真模型中涉及到的参数进行数据采集和整理；建立产生式判断规则；建立以满足工期最短为目标函数的决策函数，所述的决策函数需满足约束条件；建立仓面振捣任务分配仿真模型；通过以上步骤实现对包括机械施工主体和人工施工主体优化的仓面振捣任务分配。本发明能指导仓面施工机械和振捣工人的配置，合理划分振捣机械和人工振捣区域，为机械和人工配置提供有利参考，也是未来实现智能化任务分配的前置条件，同时避免了因为任务分配不合理带来的振捣机械对其他施工构件的破坏，提高了施工安全。

主权项

1.一种混凝土坝仓面振捣机械施工仿真方法，其特征是包括以下步骤：S1.振捣机械可通过性仿真判断：指机械在受状态约束的仓面能否通行的判断；使用多边形m来表示浇筑仓，浇筑仓上的结构构件使用多边形n_i(i＝1,2,…,i,…,j,…,s)来表示；Location＝{L₁,L₂,...,L_i,...,L_j,...,L_s}表示所述结构构件的位置向量，表示结构构件到浇筑仓边的最短距离，表示两个结构构件之间的最短距离，用W_v表示振捣机械的最大宽度，根据不同结构构件之间以及结构构件与浇筑仓边之间的距离大小进行浇筑仓面振捣机械的可通过性判断：1)当时，振捣机械在结构构件n_i和n_j之间可通过；2)当时，振捣机械在结构构件n_j和n_j+1之间可通过；3)当时，振捣机械在结构构件n_i与浇筑仓边之间可通过；4)当时，振捣机械在结构构件n_i和n_j之间无法通过；5)当时，振捣机械在结构构件n_j和n_j+1之间无法通过；6)当时，振捣机械在结构构件n_i与浇筑仓边之间无法通过；S2.施工仓面上振捣机械空间可达性仿真判断：仿真过程中，机械振捣是振捣机械的振捣棒作用于某一施工区域的混凝土的过程，施工仓面上振捣机械空间可达性的影响因素包括振捣机械作业空间和施工仓面状态；振捣机械的最大作业空间根据振捣机械工作装置各铰点之间的设计尺寸及转动范围确定，混凝土坝块浇筑仓面上振捣机械的可达空间通过基于D‑H法的运动学分析和仿真来计算；将振捣机械可达空间作为已知条件，在此基础上，施工仓面状态对机械空间可达性的影响包括：1)仓面的基本属性状态；2)仓面结构构件的布设状态；振捣机械在仓面上的空间可达性用如下(0,1)分布函数来表示：式(1)中，x为仓面上某点，U_m为某仓面上振捣机械的可达空间；浇筑仓面振捣机械的空间可达性判断方式为：1)当振捣机械在其仓面可达空间域中，认为振捣机械空间可达；2)当振捣机械不在其仓面可达空间域中，认为振捣机械空间不可达；S3.可条带施工性仿真判断：是对振捣机械在仓面能否按照条带顺序完成振捣任务的判断；可条带施工即振捣过程中振捣机械不需要借助吊车频繁搬运，通过振捣机械的转向情况来判断机械能否条带施工，将振捣机械最小转向半径作为机械能否条带施工的判断指标；振捣机械为履带式行走车辆，振捣机械最小转向半径由两履带轨距和履带转向轮最大偏转角决定，振捣机械履带转向半径计算方式为：式(2)中，R_wb为振捣机械履带转向半径；W_b为两履带轨距；α_max为履带转向轮最大偏转角；当振捣机械为纯履带车时，R_wb＝0；获取振捣机械外形尺寸、振捣悬臂摆动、履带转向之间的几何关系，O为振捣机械转向中心，O₁为掘进机行走装置的形心，O₂为振捣悬臂回转中心；当R_wb＝0时，振捣机械原地转向；振捣机械外观尺寸、振捣悬臂摆动、履带转向几何关系如下：考虑振捣机械外形尺寸、振捣悬臂摆动对转弯半径的影响，通过式(2)和(3)，获得振捣机械的最小转向半径计算公式：式(4)中，R为振捣机械最小转向半径；l为振捣悬臂水平投影长度；d₀为振捣机械行走装置形心到振捣悬臂回转中心的距离；β为振捣悬臂与振捣机械水平夹角；将振捣机械最小转向半径minU_mt与振捣机械施工面宽度W_c进行比较以判断是否能够条带施工：1)当minU_mt≤W_c时，振捣机械在施工面可转弯，认为振捣机械能够条带施工；2)当minU_mt>W_c时，振捣机械在施工面不可转弯，认为振捣机械不能条带施工。