Автоматизация управления автогрейдером

Мало найдется дорожно-строительных машин, где от оператора требовалась бы такая высокая квалификация, как при управлении автогрейдером. И мало найдется таких дорожно-строительных машин, неэффективное использование которых может так сильно повлиять на общее замедление темпа строительных работ, как плохая работа автогрейдера.

Управление автогрейдером – высокое искусство, и порой требуются многие годы, чтобы его освоить. Более того, быть оператором автогрейдера – это особый талант владения уникальным набором навыков. Оператор должен контролировать все органы управления машины, а также ситуацию на строительном участке вокруг машины. Чтобы успешно справляться со всеми этими задачами сразу, оператор должен обладать немалыми способностями. А производительность работы на автогрейдере, как правило, непосредственно связана с уровнем опытности оператора.

К сожалению, многие специалисты считают, что время высококвалифицированных операторов автогрейдеров безвозвратно прошло. По-настоящему «ювелирные» специалисты работали в период с середины 1950-х до середины 1960-х гг., теперь таких не найдешь. В некоторых строительных компаниях еще работают операторы автогрейдеров – ветераны с многолетним опытом, но рано или поздно все они выйдут на пенсию.

Современные электронные технологии предлагают средство решения этой кадровой проблемы: автоматизированное управление дорожно-строительной техникой.

Автоматизированные технологии помогут оператору работать

Технологии автоматизированного управления дорожно-строительной техникой – любые, от систем автоматического управления движениями бульдозерного и грейдерного отвала до систем нивелирования с GPS/ ГЛОНАСС с программным обеспечением 3D-моделирования – значительно снижают планку требований к квалификации операторов тяжелой дорожно-строительной техники.

Специалисты отмечают: все меньшее количество операторов автогрейдеров способны без помощи автоматизированного управления выполнить работу точно, как указано в проекте. Как уже отмечалось выше, управление автогрейдером – это особый талант. И когда машину оснащают системой автоматизированного управления, она повышает квалификацию и искусство управления даже талантливого оператора. С помощью технологий автоматизированного управления операторы любого уровня квалификации могут повысить точность профилирования. Здесь ключевыми являются слова «любого уровня квалификации». Молодым, малоопытным операторам автогрейдеров автоматизированное управление окажет очень большую помощь в точном выполнении профилирования и повышении производительности и рентабельности работы.

Молодые операторы смогут освоить технологии автоматизированного управления очень легко, считают специалисты. Молодежь с детства знакома с подобными технологиями, она привыкла управлять джойстиками, интуитивно понимает логику работы с электронными системами.

Это отнюдь не означает, что строительные компании могут теперь сажать в кабину кого попало, если автогрейдер оборудован автоматизированной системой управления. Оператор все равно должен иметь определенную квалификацию и навыки, а также желание обучаться работе с новыми системами. Даже самое лучшее автоматизированное управление не превратит плохого оператора в отличного. С помощью автоматизированного управления оператор средней квалификации может стать хорошим оператором, а хороший – первоклассным. Технологии автоматизированного управления совсем не универсальное средство решения всех проблем. Они могут сделать просто хорошего оператора первоклассным, но также могут сделать плохого оператора еще хуже. Наличие автоматизированного управления может стать искушением для плохого оператора пойти по пути наименьшего сопротивления. Плохой оператор не станет изучать, как следует правильно использовать систему управления, а при неправильном использовании управление не будет работать как следует и исправлять ошибки оператора. Работа будет выполняться еще хуже, чем с ручным управлением.

Преимущества автоматизированных систем управления

Строительным компаниям, которые хотят сэкономить средства на работах по планировке, необходимо вкладывать средства в технологии автоматизированного управления машинами.

Откуда возьмется эта экономия средств, объяснить легко. Первый фактор – это более высокая точность и стабильность уровня качества выполнения планировочных работ при использовании автоматизированных систем управления. Такого уровня точности трудно достичь при ручном управлении. А чем выше качество работы компании, тем больше у нее шансов получить выгодные контракты и подряды.

Оператору грейдера приходится работать очень интенсивно: работу автогрейдера часто направляют и контролируют два-три геодезиста, находящихся на земле. Операторам автогрейдеров также приходится давать указания водителям самосвалов, где разгружать материалы. И занимаясь этим, операторам нужно в то же время управлять своей машиной. Автоматизированная система управления уменьшает трудоемкость работы оператора. Если автоматизированная система правильно выбрана и используется, можно уменьшить количество работников, контролирующих планировку с земли, а то и вовсе обойтись без них. Ведь их задача – проверять контрольные точки и углы наклона плоскостей на поверхности планируемого участка.

Далее, экономия рабочего времени. При использовании электронной трехмерной системы автоматизированного управления с GPS/ ГЛОНАСС навигацией геодезистам не нужно выставлять вешки, а это занимает массу времени, особенно если контрольные точки находятся на разной высоте. Электронная система очень быстро выполняет топографическую съемку участка и составляет план работ. Существенно уменьшается количество времени, которое затрачивается на выполнение планировки. Автогрейдеру не нужно делать несколько проходов, чтобы вывести поверхность в точном соответствии с чертежом.

Автоматизированное управление существенно уменьшает количество ошибок при выполнении планировочных работ. А когда нет ошибок, не нужно затрачивать время и средства на их исправление.

Компания Hidromek предлагает на российском рынке автогрейдер MG 330. Машина массой 13 575/ 14 220 кг с шарнирно-сочлененной рамой (угол складывания рамы 26°) оснащена двигателем Mitsubishi мощностью 101 кВт, соответствующим требованиям экологического стандарта Tier 1, регулирующего содержание вредных веществ в выхлопных газах, трансмиссией с шестью передачами переднего и заднего хода, отвалом размерами 3710х610х19 мм (максимальная высота подъема над землей 460 мм), максимальное смещение отвала вправо/ влево – 1900/ 1890 мм, угол поворота отвала 360°, с задним пятистоечным рыхлителем-кирковщиком и рыхлителем-кирковщиком между передней осью и отвалом.

Передняя ось «качается» в вертикальной плоскости на угол ±15°, угол наклона передних колес ±20°. Радиус поворота – 6,6 м.

Гидросистема «с открытым центром» оснащена тремя шестеренными насосами, расположенными друг за другом, то есть тандемом, обеспечивающими производительность 60+60+60 л/мин при давлении 17,2 МПа.

Максимальная скорость движения передним ходом – 42,6 км/ч, задним – 43,3 км/ч.

Для автогрейдера MG 330 предлагается обширный ассортимент рабочего оборудования.

Применение автоматизированного управления дорожно-строительной техникой может помочь строителям, вынужденным работать в ночное время. В темное время видимость на объекте часто бывает недостаточной. Но если автогрейдер оборудован системой автоматизированного управления, качество видимости не имеет такого большого значения, как в том случае, когда автогрейдер управляется вручную. При ручном управлении оператору приходится напряженно всматриваться и работать медленно, чтобы обеспечить необходимую точность планировки.

Автоматизированное управление может даже сэкономить строителям время и деньги на транспортировке строительных материалов. Раньше, когда подобных систем еще не было, строители, например, приблизительно подсчитывали объем материала для отсыпки подстилающего слоя при строительстве дороги. И часто после завершения проекта часть материала оставалась неиспользованной. Строительная компания должна была вывезти остатки материала со строительного участка, и это стоило немалых денег и времени. Такого не случится, если профиль насыпи выводится с применением технологий автоматизированного управления. Будет использовано только такое количество материала, которое необходимо, а значит, и завозить материал «с запасом» не нужно.

В строительной отрасли информация распространяется быстро. Те компании, которые выполняют работу быстро и точно, в том числе и благодаря использованию автоматизированных систем управления, заработают положительную репутацию, необходимую для повышения конкурентоспособности в такой высококонкурентной отрасли, как строительная.

Примеры из мировой практики

Компании, уже внедрившие технологии автоматизированного управления, подтверждают: экономия средств и времени получается значительная. Например, одна строительная компания в течение двух лет выполняла работы по расширению дорожного полотна. В обоих случаях дорога расширялась до пяти полос. Сроки выполнения и объемы работ в обоих случаях были аналогичными. Выполняя первый подряд, компания не использовала технологии автоматизированного управления машинами. Работы начались 1 мая и продолжались до 31 октября.

На следующий год работы проводились уже с применением систем автоматизированного управления на автогрейдере, бульдозере и экскаваторе. Работы начались 1 мая, а закончились к 1 сентября.

Единственным различием между этими двумя проектами было использование во втором случае систем автоматизированного управления, которые дали возможность выполнять планировочные работы в 2–3 раза быстрее. За счет увеличенной производительности эти машины проработали половину или одну треть от времени, затраченного на такие же работы в прошлый раз. При этом было израсходовано меньше топлива, меньше был износ компонентов машин и соответственно меньше времени заняло выполнение всего проекта.

А вот еще один пример того, какой рентабельности может добиться строительная компания за счет оборудования системами автоматизированного управления хотя бы только одних автогрейдеров. В Объединенных Арабских Эмиратах строительная компания прокладывала 80-километровую 4-полосную автомагистраль. Планировка дорожной насыпи выполнялась традиционными методами, без использования систем автоматизированного управления.

Геодезические вешки устанавливались через каждые 25 м вручную. Затраты времени были такими: 23 сек нужно было геодезистам, чтобы пройти отрезок в 25 м. Затем оператор автогрейдера должен был ждать в течение 30 сек, пока три геодезиста измеряли высоту положения данной точки относительно предыдущей, находящейся на расстоянии 25 м. После окончания замера оператору говорили, должен он срезать грунт на этом участке или насыпать.

Хронометраж показал, что 57% времени автогрейдер проводил в ожидании и бездействовал. Если бы машину оснастили автоматизированной системой управления планировкой, она смогла бы работать без этих трех геодезистов, а ее производительность увеличилась бы не менее чем на 57%. А если учесть, что в работах участвовало 24 автогрейдера? Внедрение технологий автоматизированного управления принесло бы компании значительную прибыль.

О внедрении автоматизированных систем управления

При таких очевидных преимуществах технологий автоматизированного управления не удивительно, что многие строительные компании стремятся инвестировать средства в роботизацию и уже внедряют подобные системы на своих автогрейдерах.

Тем не менее некоторые компании все еще воздерживаются от использования технологий автоматизированного управления. Руководителям строительных компаний, имеющим долгий опыт успешного использования машин с ручным управлением, принять новые технологии может быть сложно. Операторы автогрейдеров, которые имеют опыт управления машинами без помощи автоматизированных систем в несколько десятков лет, практически всегда против того, чтобы передавать управление машиной компьютеру. Руководство компаний обычно прислушивается к мнению этих уважаемых работников. В таком случае можно дать попробовать этим операторам поработать на автогрейдере, оснащенном системой автоматизированного управления. Обычно после того, как человек сам попробует поработать с автоматизированным управлением, он уже не хочет возвращаться к управлению вручную.

Завод «Дорожных машин» (Ярославская обл., г. Рыбинск) предлагает шарнирно-сочлененные автогрейдеры среднего класса семейства ДМ-14. Мод. ДМ-14.1 укомплектована двигателем ЯМЗ-236М2, механической КП «Псковского завода механических приводов» (число передач переднего/ заднего хода 6/ 2), мостом «Чебоксарского завода силовых агрегатов» (или балансирной тележкой Meritor с самоблокирующимся дифференциалом типа No-Spin).

Мод. ДМ-14.0 отличается тем, что комплектуется двигателем Cummins 6ВТА5,9 (или ЯМЗ-236М2), гидромеханической КП WG-180 (число передач переднего/ заднего хода 6/ 3) и балансирной тележкой Meritor с самоблокирующимся дифференциалом типа No-Spin.

Кабина цельнометаллическая с защитой ROPS/ FOPS, комфортабельным сиденьем и эргономичной рулевой колонкой, совмещенной с приборной панелью. Предусмотрены предпусковой подогреватель двигателя и мощный отопитель салона кабины с системой вентиляции с раздаточными воздушными соплами, обеспечивающими обдув всех стекол. Бульдозерный отвал усиленной конструкции включен в базовую комплектацию.

Техническая характеристика автогрейдеров семейства DM-14

Эксплуатационная масса (без отвала), т	14,2–15,0
Колесная формула	1х2х3
Мощность двигателя, кВт	128/132
Скорость при движении вперед, км/ч	35,1/39
Скорость при движении назад, км/ч	15/26,8
Длина грейдерного отвала, мм	3660
Опускание отвала ниже опорной поверхности, мм	500
Боковой вынос отвала в обе стороны относительно тяговой рамы, мм	800
Длина бульдозерного отвала, мм	2530
Угол наклона передних колес, град	±17°
Углы поворота передних колес, град	±45°
Угол качания переднего моста, град	±15°
Угол качания балансиров заднего моста, град	±10°
Угол складывания шарнирно-сочлененной рамы, град	±25°

Автогрейдеры предназначены для профилирования и планировки поверхности земляного полотна дорог, площадей, возведения насыпей, разравнивания откосов и перемещения грунта, гравия или щебня.

Для большинства строительных компаний самым главным препятствием для внедрения технологий автоматизированного управления все же остается высокая стоимость приобретения.

Специалисты считают, что, учитывая все преимущества, перечисленные выше, вложения строительных компаний в автоматизацию (роботизацию) управления автогрейдерами окупятся очень быстро.

Те фирмы, которые не спешат пока внедрять у себя технологии автоматического управления, могут в скором времени оказаться в числе отстающих. Компании – производители автогрейдеров отмечают рост спроса на машины, оснащенные системами автоматизированного управления. Основным фактором роста рынка технологий автоматизированного управления дорожно-строительной техникой является доказанная опытом уверенность строителей в том, что, несмотря на большие начальные капиталовложения, в долгосрочной перспективе эти системы позволят сэкономить значительные средства. Требования заказчиков строительных работ возрастают, и скоро строительная компания уже просто не сможет выполнить подряд, если не использует технологии автоматизированного управления. Ведь качество работ с подобными системами повышается. Строительные компании начинают быстро понимать, что без этих инновационных технологий они не смогут сохранять конкурентоспособность.

Будущее за автоматизированными системами управления

Специалисты считают, что в долгосрочной перспективе во всех крупных проектах, таких как строительство автомагистралей, будут применяться автогрейдеры с автоматизированным управлением. Может быть, небольшие площадки по-прежнему будут планироваться с применением простых геодезических приборов, но более сложные и объемные работы все будут выполняться только с применением современных электронных технологий.

Конечно, государственные и частные заказчики строительных работ могут содействовать ускорению внедрения технологий автоматизированного управления. На Западе увеличивается количество заказчиков, которые включают в условия тендера на строительные работы использование в определенной степени при выполнении работ технологий автоматизированного управления. В США растет количество штатов, в которых вводятся законодательные требования к строительным компаниям, выполняющим муниципальные заказы, инвестировать средства в технологии автоматизированного управления.

Таким образом, компании, пренебрегающие инновационными технологиями, не могут претендовать на участие в тендерах. А фирмы, внедрившие у себя технологии автоматизированного управления для того, чтобы участвовать в тендере, быстро начинают понимать, насколько эта технология позволяет увеличить производительность оборудования. Все это медленно, но верно побуждает руководителей строительных компаний использовать подобные системы. Убедившись в их эффективности, компании начинают оснащать системами автоматизированного управления и другое свое оборудование. Очень редки случаи, когда строительная компания продает системы автоматизированного управления после завершения первой работы с их использованием.