Page 10 - 2024年第55卷第3期

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式中：Ｄ为条带整体压实质量评价，ｇ?ｃｍ ，０表示该条带整体压实质量不符合要求，１表示该条带整
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体压实质量符合要求；ｄ 为现场通过压实试验确定的压实质量合格标准，ｇ?ｃｍ ；ｎ为条带平行碾压
方向的元胞数量。应用上述条带整体压实质量评价方法可评价图 ４所示条带整体压实质量为未达标，
要继续碾压时，碾压机需在未达标分段进行振动碾压。

４ 基于强化学习的碾压作业路径规划方法

４．１ 碾压作业路径规划原则 规划的碾压作业路径需要满足碾压工艺，因此规定碾压作业路径规划
原则：
（１）根据堆石坝现场实际施工情况，碾压机在作业过程中，条带之间存在搭接区域，搭接部分是
两个条带的重复部分，因此碾压机之间需要至少间隔一个条带施工，保证碾压机在条带上正常碾压过
程中不互相碰撞。如果碾压机当前作业的条带或其相邻条带上没有其他碾压机作业，则碾压机允许碾
压该条带。
（ ２）在碾压作业时碾压机不允许与障碍物发生碰撞。如果碾压机沿碾压方向与障碍物之间的距离
大于安全距离，则此时不需要考虑避障行为，只需继续作业；如果碾压机沿碾压方向与障碍物之间的
距离小于安全距离，则此时需要触发避障策略，具体方法为：若障碍物为静态障碍物则往反向碾压，
若障碍物为动态障碍物则停车原地等待。
（ ３）碾压作业过程中碾压机不驶出填筑仓面。
（４）根据 ３．３节计算的条带整体压实质量结果对预先设定的碾压遍数进行动态调整，若条带整体
压实质量为达标，则碾压机转移至下一条带进行施工，若压实质量尚未达标，则在当前条带上继续碾
压，并且在未达标的分段进行振动碾压。
（ ５）在碾压过程中，如果碾压机数量减少，则未完成碾压的部分由剩余的碾压机共同碾压；如果
碾压机数量增加，则新增碾压机点对点移动至可碾压条带进行碾压。
４．２ 碾压机群状态集和动作集分析
４．２．１ 状态集分析 碾压机的状态由其所处的位置和当前条带的整体压实质量组成，具体如式（１２）
所示。
Ｓ＝ ｛ｓ，Ｄ｝ （１２）
ｎ ｎ ｉ
ｓ＝ ｛ｎ，ｉ，ｙ｝ （１３）
ｎ
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式中：Ｓ 为第 ｎ台碾压机当前的状态；Ｄ 为第 ｉ个条带的整体压实质量，ｇ?ｃｍ ；ｓ为第 ｎ台碾压机的
ｎ
ｎ
ｉ
位置；ｉ为仓面上的第 ｉ个条带；ｙ为碾压机在该条带上的具体坐标。
４．２．２ 动作集分析 根据碾压作业特点，将碾压机的动作集 Ｍ 分为前进、后退、停车等待、条带转
移，如式（ １４）表示。
Ｍ＝ ｛Ｆ，Ｂ，Ｗ，Ｔ｝ （１４）
式中：Ｆ为前进；Ｂ为后退；Ｗ 为停车等待；条带转移表示为 Ｔ，条带转移分为错距至相邻条带和转
场至不相邻条带。
错距指碾压机沿着平滑曲线从当前条带转移至相邻条带，如图 ５所示，假设碾压机转弯最小半径
为 Ｒ，碾压机完成当前条带碾压后从 Ｂ点移动至 Ｃ点，再从 Ｃ点沿圆 Ｏ、圆 Ｏ两段圆弧移动至另一
１ ０ ０ ２ １
条带起点 Ｂ，从而完成错距动作。
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若当前条带两侧没有可碾压区域，碾压机需选择转场至可碾压条带。碾压机转场路径上可能存在
静态障碍物，因此需应用点对点路径规划算法为碾压机规划一条避障转场路径。
点对点路径规划算法主要有 Ａ 算法、Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法、Ｄ 算法、ＲＲＴ算法等。建立一个典型场景
对比上述算法，如图 ６所示，其中蓝点表示碾压机，绿色虚线框表示可碾压条带，绿点表示条带两
端，灰色方块表示静态障碍物。考虑碾压机滚轮宽度，需要为碾压机转场设置安全避障距离，将障碍
物大小增加 ０．５倍滚轮宽度的安全距离。以碾压机当前位置为起点，条带两端为终点，将上述几种算

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