基于CA-RL的堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划

作     者：崔博 钟航 王佳俊 谭添文 林威伟 佟大威 CUI Bo;ZHONG Hang;WANG Jiajun;TAN Tianwen;LIN Weiwei;TONG Dawei

作者机构：天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第3期

页      面：253-265页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主　　题：堆石坝填筑 仓面碾压作业 动态路径规划 元胞自动机 强化学习 

摘      要：碾压作业是堆石坝填筑仓面施工的关键工序,科学合理规划碾压路径能够在保障碾压质量的前提下提高碾压效率。在当前路径规划研究基础上进一步考虑碾压机数量变化、压实质量感知等动态要素可以提高路径规划模型面对复杂动态的仓面施工环境的适应性。本文通过建立基于元胞自动机的填筑仓面信息模型、提出条带整体压实质量评价方法,解决压实质量等仓面信息的储存更新的问题;通过建立基于强化学习的碾压作业路径规划模型、构建碾压机状态集和动作集、设计奖励函数和探索利用策略,解决碾压机数量变化的路径分配的问题;耦合上述两种模型,实现堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划。结合国内某堆石坝工程开展了工程应用,结果表明:本方法可动态考虑碾压机数量变化、压实质量感知等要素,路径规划结果在保障碾压质量的前提下路径长度相较现场施工实际路径平均缩短22.3%,能够有效提升碾压效率。