Инновации в развитии конструкций дорожных катков
«Плюсы» интеллектуальных систем
Один из самых мощных стимулов к использованию интеллектуальных систем контроля уплотнения – недостаток квалифицированных операторов катков. С помощью интеллектуальных технологий даже оператор-новичок сможет уплотнять материалы точно по заданию с высоким качеством. Компании-разработчики интеллектуальных систем стремятся сделать использование их инстинктивно понятным, не требующим долгого изучения. Дилер может установить на каток систему «интеллектуального контроля уплотнения» и обучить оператора на ней работать в течение менее чем четырех часов, это просто. Захóдите в меню системы на экране, задаете контрольные величины, и это практически всё – машина готова к работе. Система сама «подсказывает» оператору, что нужно делать.
Инженеры компании Caterpillar разработали систему интеллектуального управления процессом уплотнения Cat Compaction Control, которая обеспечивает улучшение целого ряда рабочих характеристик катка. Система подсчитывает количество проходов и составляет схему участка с указанием температур уплотненного материала. В составе системы имеются навигационное спутниковое оборудование GPS для построения карт участков и инфракрасные датчики температуры. Система предоставляет оператору картинку, на которой в наглядной форме в режиме реального времени указываются температуры уплотняемого слоя асфальта, местоположение машины, количество выполненных проходов и какая площадь участка уже обработана. Система очень помогает при работе в темное время суток точно выполнять проходы, архивирует данные о работе катка для составления аналитических отчетов и оценки качества работы.
При использовании интеллектуальных систем контроля уплотнения производительность и качество процесса уплотнения материалов намного повышается. Интеллектуальные системы контроля уплотнения «рекомендуют» оператору, какие следует установить настройки, на основе измеренных в реальном времени физико-механических свойств уплотняемого материала. На экране оператор видит в реальном времени схему проходов и значения степени уплотнения материала, и таким образом, он может выполнить работу с равномерной плотностью материала по всему участку и без пропусков между проходами, избыточное и недостаточное уплотнение отдельных участков исключается, энергия уплотнения вибрационного или осциллирующего катка всегда приводится в соответствие с потребностями материала.
Места со слабым грунтом вследствие некачественного проведения подготовительных работ или отклонения в составе асфальтовой смеси своевременно выявляются, и там обеспечивается должное качество уплотнения. Расчеты производятся интеллектуальной системой с учетом заданного значения жесткости материала, которую нужно обеспечить. Подчеркнем, что интеллектуальная система измеряет жесткость, а не плотность. На экране дисплея система показывает оператору скорость в км/ч, с которой должен двигаться каток, и уровень вибрации или осцилляции, который нужно установить. Ему остается лишь выполнять все рекомендации системы. Дорожное покрытие гарантированно получается гладким, высококачественным и долговечным. Оператор может видеть, когда цель достигнута и нужно прекратить работу. Исключаются ошибки оператора, лишние проходы катка, что ведет к уменьшению времени уплотнения и расхода топлива. Повышается срок службы машин, поскольку при интеллектуальном управлении агрегаты работают в оптимальном режиме, а оператор своевременно предупреждается о вхождении вибрационного или осциллирующего вальца катка в опасные режимы работы.
Кроме всех преимуществ для оператора, которые дают поступающие в режиме реального времени показания, интеллектуальные системы контроля уплотнения обеспечивают строительной компании сплошной контроль результатов уплотнения по всей площади участка, тогда как выборочный контроль, осуществляемый в соответствии со СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги», позволяет оценивать только около 0,021% от общей площади уплотнения.
Поскольку используются навигационные системы GPS/ ГЛОНАСС высокой точности, данные интеллектуальной системы можно сравнить с результатами испытаний отобранных кернов асфальтобетона. Некоторые интеллектуальные системы контроля уплотнения совместимы с системами позиционирования на базе электронных тахеометров, что позволяет использовать машины в местах, где не проходят сигналы от навигационных спутников, например, между высотных зданий в городе.
К тому же метод отбора проб уплотненного материала сопряжен с необходимостью разрушения дорожного покрытия, что в дальнейшем приводит к ускоренному разрушению покрытия в местах отбора кернов, а в некоторых случаях, например, на покрытиях автомобильных мостов и эстакад, такой отбор проб может привести и к нарушению прочности несущих конструкций. Поэтому современные неразрушающие методы измерения «интеллектуальными системами» являются предпочтительными. Процедура определения значения коэффициента уплотнения грунта, с помощью которого происходит контроль качества работ, занимает до двух суток, а результаты носят точечный характер. Поэтому операторы катков при работе больше полагаются на свой опыт и субъективные ощущения, чтобы понять, достаточно или недостаточно уплотнен материал.
К настоящему времени дорожно-строительная отрасль еще не может отказаться от разрушающих методов испытаний путем отбора кернов. Но с развитием и распространением методов интеллектуального контроля постепенно все дорожно-строительные организации перейдут на выгодные и прогрессивные неразрушающие методы. В странах Запада власти все чаще вводят требования по обязательному использованию подобных интеллектуальных систем на катках при выполнении дорожных работ и постепенно отказываются от отбора проб-кернов.
Системы предоставляют компании очень полезные возможности: заранее быть уверенным, что работа будет выполнена с высоким качеством, и точно знать, в какие сроки она будет выполнена. В Европе, получая подряд на строительство дороги, компании дают гарантию на исправность дорожного покрытия в течение 5–10 лет, и поэтому им интересны все новые технологии, помогающие обеспечить гарантию и как можно точнее определить качество уложенного покрытия, чтобы быть уверенными, что оно прослужит указанный в контракте срок.
В условиях России оборудование и методы «интеллектуального контроля уплотнения» могут принести большую пользу компаниям, занимающимся дорожным строительством и ремонтом. Сезон работы между холодными зимними периодами в наших широтах довольно короткий, а постоянные «переходы температур через ноль» и агрессивное воздействие шипованных шин оказывают на асфальт разрушающее действие, так что дорожники никогда не остаются без работы. В таких условиях приобретает особое значение укладка асфальта с равномерным уплотнением, которая увеличивает продолжительность службы дорожного покрытия. Не удивительно, что именно в скандинавских странах, как и в северных штатах США, на электронное оснащение дорожно-строительной и дорожно-ремонтной техники отпускаются немалые бюджетные средства.
Беспилотные (автономные) катки
Один из опрошенных нами специалистов дорожно-строительного сектора утверждал: «В данной отрасли отчетливо прослеживается тенденция широкого внедрения автоматических систем и автономных (беспилотных) машин, не требующих присутствия оператора, они помогают выполнять работу, повышают ее качество и безопасность на строительной площадке.
Недавно компания BOMAG представила опытный образец инновационного беспилотного асфальтового двухвальцового катка Robomag BW 154 массой 7 т, самым необычным в его внешнем виде является отсутствие кабины. Система управления машиной с использованием технологий спутниковой GPS-навигации обеспечивает работу в автоматическим режиме без участия оператора в заданной ограниченной зоне. Датчики, установленные со всех сторон машины, выявляют препятствия на пути катка, система управления может остановить машину или направить ее в объезд препятствия, предотвращая аварию. Мод. BW 154 также оснащена интеллектуальной системой контроля уплотнения BOMAG Asphalt Manager 2. Эта футуристическая машина пока не готова для выхода на рынок, одним из серьезных факторов, препятствующих ее продвижению, является отсутствие законодательства, которое регламентировало бы использование таких машин.
Еще один ведущий участник рынка – компания Hamm также ведет работы по созданию беспилотных катков. Испытания опытных образцов проводятся на собственном тестовом полигоне компании, расположенном возле завода.
Выбор катка
Специалисты дали ряд советов по выбору дорожных катков. Так, рекомендуется выбирать двухвальцовые виброкатки по возможности с максимально универсальными возможностями. В частности, с возможностью задавать разную амплитуду вибрации.
Например, Завод «Дорожных машин» выпускает двухвальцовый вибрационный самоходный дорожный каток мод. DМ-07-VD, у которого имеется два режима вибрации: при частоте 40 Гц амплитуда может составлять 0,36 или 0,65 мм, а центробежная сила вибровозбудителя 35 или 60 кН соответственно.
В кабине катка с двумя удобными дверями установлено два сиденья оператора для улучшения обзора при работе, опционно кабина может быть оборудована кондиционером. Также по отдельному заказу предлагаются механизм обработки кромки АБС (в комплекте с отрезным диском), диск уплотнения кромки и ролик укаточный.
Каток имеет шарнирно-сочлененную раму, ширина уплотняемой полосы составляет 1500 мм, машина может работать без дозаправки в течение 14 часов, уплотнять асфальт у бордюров высотой до 550 мм.
К факторам универсальности специалисты относят возможность изменять усилие уплотнения, чтобы уплотнять материал за минимальное количество проходов, и оснащение дорожных катков дополнительным оборудованием.
Так, грунтовый вибрационный каток на шарнирно-сочлененной раме мод. АМКОДОР 6811 массой 18,8 т от белорусского ОАО «АМКОДОР» оснащен механизмом двухамплитудной вибрации с бесступенчатым управлением, системой непрерывного измерения относительной степени уплотнения поверхности грунта с электронным жидкокристаллическим табло на приборной панели в кабине, на котором оператор может видеть также частоту вибрации и скорость движения катка. В систему измерения входит преобразователь вибрации, установленный на опоре вальца. Частота колебаний вибратора – 30 и 36 Гц. Ширина уплотняемой полосы – 2200 мм. Также машина поставляется с бульдозерным отвалом, а гладкий валец может оснащаться кулачковым бандажом. Эти особенности расширяют возможности машины.
Катки отличаются небольшим радиусом поворота и низким уровнем шума. С применением кулачкового бандажа улучшаются и тяговые возможности катка, что позволяет повысить угол преодолеваемого подъема и дает возможность применить на катке бульдозерное оборудование. Применение бульдозерного оборудования повышает эффективность работы катка при отсыпке и уплотнении насыпей, позволяет распределять и уплотнять щебень при формировании верхних слоев автодорог, снижает необходимость применения бульдозеров и автогрейдеров после выгрузки грунта самосвалом. В качестве сменного оборудования предлагается еще механизм обрезки кромки.
Специалисты советуют: обращайте внимание на надежность машин и наличие послепродажной поддержки техники от производителя и дилера, в том числе на возможность проведения техобслуживания прямо на месте эксплуатации катков и на то, как производитель и дилер реагируют на ваши обращения по поводу ремонта катков.
Так, АО «РАСКАТ» (г. Рыбинск) обеспечивает полным пакетом обслуживания всю производимую на предприятии технику как в гарантийный, так и в последующий периоды через сеть аттестованных сервисных центров: консультации по технике, гарантийное и постгарантийное обслуживание, поставка запасных частей, продажа и установка дополнительного оснащения, обучение технического персонала.
В 2019 г. предприятие представило новую разработку – тандемный каток RV-14DD массой 14 т с экономичным двигателем ЯМЗ-53442, предназначенный для уплотнения верхних слоев дорожного покрытия по технологии ЩМА. Маневренность катка RV-14DD обеспечивается за счет небольшого радиуса поворота, который составляет 6 м. Каток имеет возможность передачи регулируемой вибрации на оба вальца сразу или на каждый по отдельности. Тандемные катки этого класса производятся в нескольких версиях с рабочей шириной уплотняемой полосы от 2000 до 2150 мм и рабочей массой 12, 13 или 14 т.
Прежде всего выбирайте машину, у которой вальцы могут смещаться один относительно другого в поперечном направлении. Такая способность важна по двум причинам. При уплотнении асфальта на дороге или другом участке большой площади важно, чтобы проходы выполнялись вплотную один к другому. Если ваш каток позволяет располагать вальцы и ровно один за другим, и со смещением, вы можете выполнять проходы с перекрытием до 150 мм, чтобы между проходами гарантированно не оставалось промежутков. Возможность смещения вальца очень полезна при уплотнении материалов, особенно при уплотнении асфальта возле бордюров, вблизи строений и других препятствий. Кроме того, возможность смещать вальцы обеспечивает уменьшение радиуса разворота катка, такая повышенная маневренность удобна при работе в условиях тесноты в пешеходных зонах и на ограниченных частных территориях. Все ведущие производители дорожных катков имеют в своем ассортименте модели со смещающимися катками.
В 2019 г. компания Ammann отметила свою 150-ю годовщину. Дорожный каток на жесткой раме мод. ARP 95 ST5 оснащен механизмом смещения вальцов, который обеспечивает рабочую ширину уплотнения до 3070 мм. Ammann заявляет, что это самая большая рабочая ширина среди катков в данном классе.
Все катки Ammann для российского рынка комплектуются двигателями Deutz и Cummins экологических классов Tier 2/ 3. Они зарекомендовали себя как более надежные и менее требовательные к качеству топлива. Асфальтовые катки по заказу для комфортной работы оператора оборудуются кондиционерами, а грунтовые машины, работающие круглогодично, предпусковым подогревателем, а также дополнительным автономным отопителем кабины и фильтром-сепаратором для удаления воды из топливной системы.
Одним из основных факторов для выбора дорожного катка специалисты называют простоту в использовании и экономичность, малый расход топлива.
Надежное орошение катков водой имеет большое значение для предотвращения повреждений поверхности асфальта при уплотнении. Рекомендуется выбирать системы орошения под давлением, с фильтрацией воды.
Руководители компаний при выборе должны обращать внимание на особенности конструкции катков, которые помогают операторам выполнять уплотнение дорожного покрытия с высоким качеством. Практика показывает, что использование вальцов большого диаметра способствует повышению гладкости уплотняемой поверхности. Чем больше диаметр вальца, тем меньше нагрузка на поверхность. Уменьшение нагрузки предотвращает образование канавок на поверхности асфальта в поперечном направлении.
Современные усовершенствованные дорожные катки имеют намного большую производительность по сравнению с машинами предыдущего поколения. У новых моделей выше качество работы и лучше дизайн, более комфортные условия работы.
