Автоматизированные системы контроля в дорожном строительстве
В дорожном строительстве большое внимание уделяют точности нивелирования. Новые приборы и устройства, изобретенные и разработанные в США, к которым относятся лазеры, помогают в решении этой задачи.
Лазерная система является наиболее распространенной разновидностью системы контроля, которая включает в себя отдельно стоящий лазерный излучатель и устанавливаемый на дорожной машине мачтовый приемник. Существует несколько типов лазерных систем. Лазерный излучатель стандартной конструкции (гелий неонового типа) используется обычно для создания уклонов и отвесов. Применяется также диодный лазер, который проецирует невидимый инфракрасный свет. Он используется там, где видимый источник света не нужен. Кроме того, этот лазер проецирует более крупное световое пятно, чем лазеры других типов. Бортовые лазерные приемники дают возможность визуально определять, в каком положении находится рабочий орган: выше или ниже заданного уровня или на заданной (проектной) отметке. Оператор вносит соответствующие корректировки в управление машиной. Лазерная система в сочетании с гидравлической системой машин позволяет вносить корректировки автоматически.
Стоимость автоматической системы в значительной степени зависит от типа гидравлической системы машины. Расходы на ее установку оправдываются постоянным использованием. Более сложные лазерные системы могут контролировать двускатные или сложные профили. Оператор вводит соответствующее задание в систему, при этом съемка местности не производится. Большинству бортовых лазерных систем необходим кабель для соединения приемника, смонтированного на рабочем органе дорожной машины, с блоком управления в кабине. На лазерах современных конструкций кабель не предусмотрен: от приемника к блоку управления посылаются радиосигналы. Лазеры бортовых систем безопасны, питаются от низковольтных источников, максимальная потребляемая мощность 2,5 мВт.
В США разработаны вращающиеся лазеры массой 6-8 кг, устанавливающиеся на треноге, работающие от батареи с напряжением 12 В.
Фирма "Spectra Physics" (США) создала электронный лазерный нивелир EL-1, существенно уменьшающий погрешность в измерениях. Такой легкий электронный нивелир применяют для регулирования положения отвала автогрейдера, что способствует повышению точности и качества работ. Нивелир EL-1, являющийся источником лазерного луча, устанавливают на треноге примерно на высоте кабины автогрейдера. Излучающая головка нивелира вращается, образуя лазерным лучом горизонтальную плоскость. На телескопической стойке отвала автогрейдера устанавливают приемное устройство, которое передает информацию в кабину оператора. Перед началом работы оператор устанавливает треногу с лазерным нивелиром на проектную высоту, ориентируясь по рейке.
Затем приемное устройство на отвале грейдера поднимают до плоскости вращения лазерного луча. Далее точно корректируют отвал по высоте, причем его передняя кромка, на которой находится приемное устройство, устанавливается в требуемое положение автоматически, а положение задней кромки оператор изменяет, руководствуясь световыми сигналами "выше", "ниже", "норма" на информационном табло в кабине.
Лазерный нивелир Accu Sweep 721, разработанный фирмой "CLS" (США), предназначен для образования при помощи вращающегося (на 360°) лазерного луча горизонтальной или наклонной плоскости на площади до 28 га, на которой луч улавливается приемным устройством Omni Sensor, установленным на телескопической штанге, смонтированной на отвале машины. Сигнал передается на приемное устройство дисплея в кабину грейдера или бульдозера, так что оператор может наблюдать за положением отвала с рабочего места и вносить при необходимости соответствующие коррективы. Работа может вестись также и в автоматическом режиме.
Нивелир модели Omni Sensor 9921 защищен от вибрации, сырости и ударных нагрузок. Передача сигнала осуществляется с большой точностью. Пять световых сигналов проходят через дисплей приемного устройства, показывая уровень отвала. Этот нивелир применяют при различных земляных работах, разработке канав, траншей, для точного выравнивания бетонных опор, при устройстве или отделке дорожной одежды.
Автоматический нивелир GKO-А фирмы "Kern Instruments" (США) в корпусе из высокопрочного и антикоррозионного легкого металла предназначен для повышения точности земляных, наземных и подземных работ и различного рода измерений. Прибор установлен на высокоточном шарнире, который опирается на стальную штангу. При достижении крайней точки рабочего диапазона появляется предупредительный красный сигнал в верхнем или нижнем углу монитора, показывающий необходимость остановки. Прежде чем продолжить выравнивание, нужно привести прибор в исходное положение. Для измерения и вычисления угла нивелировки машина должна быть оборудована прибором, обеспечивающим обзор на 360°, и считывающим устройством.
Нивелир EL-1 фирмы "Spectra Physics" с приемным устройством обслуживают два человека. Предусмотрена возможность использования нескольких приемных устройств. Масса прибора - 3,2 кг. Комплект сменных батарей обеспечивает непрерывную работу в течение 10 ч. Предусмотрено автоматическое отключение прибора при наличии вибрации. Надежная герметичность корпуса делает возможным использование прибора при любых атмосферных условиях. Дисплей, дополненный системой звуковых сигналов, позволяет получать полную информацию и облегчает работу. Максимальная точность работы прибора - 1,5 мм.
Для работы со скрепером используют лазерный прибор Beacon 5000. Автоматическая установка уровня делает его работу независимой от внешних условий. Приемное устройство, установленное на скрепере, предназначено для приема сигналов в пределах 360°. Сигнал от лазерного луча фиксируется фотоэлементом. Для наблюдения за рабочим процессом используется видеомонитор, установленный в кабине. При работе в автоматическом режиме оператор управляет только скоростью движения скрепера, процесс срезки грунта в соответствии с сигналами, излучаемыми лазерным прибором на 360°, полностью автоматизирован.
Для использования в автодорожном строительстве свои приборы предлагает фирма "Bison Instruments Inc." (США). Новый прибор Seismograph модели 1570С применяют для работ при строительстве дорог, зданий, устройстве водоснабжения, откосов насыпей земляного полотна дорог, прокладке трубопроводов. Прибор позволяет производить различные измерительные работы как в горизонтальной и вертикальной плоскостях, так и на глубине (без буровзрывных работ). Для работы по сбору данных на всей строительной площадке требуется только один оператор. Прибор имеет устойчивую развертку на дисплее, возможна запись на соответствующие приборы или фотографии с помощью аппаратуры типа Polaroid. Прибор имеет память на 256 ячеек, постоянно выдается информация на экран типа Cathode Ray Tube; время запаздывания прихода волны колеблется от 0 до 9999 мс; временная развертка 10, 20, 50, 100, 200, 500 мс; имеются возможности изменения полярности и усиления сигнала на входе; установлен датчик уровня шума, интегрально-модульные схемы, облегчающие ремонт и эксплуатацию; точность шкалы - 0,1%; питание приора от аккумуляторной никель-кадмиевой батареи 6В, 7 А€ч, время подзарадки батареи 16 ч; масса прибора 6,8 кг. Имеется дополнительное оборудование: кабель длиной 190 м, батареи, компьютер, геофон с двойной полярностью, барабан для кабеля.
Появилась аппаратура для автономного автоматического управления дорожными машинами, например акустический датчик, который может работать самостоятельно или вместе с лазером. Он работает наподобие локатора, принимая звуковую волну, отраженную от объекта, и переводя ее в пройденное расстояние. Преимущество акустического датчика заключается в том, что от может быть размещен на удалении от копирного шнура или профилируемой поверхности.
Благодаря разнообразию автоматических систем контроля и управления дорожными машинами эксплуатирующие организации имеют большой выбор. Как правило, на машине устанавливают наиболее дешевую систему, которая по мере необходимости модернизируется путем добавления более сложного оборудования. Системы можно демонтировать и переставлять с одной машины на другую, если они не работают в сочетании с гидросистемой (то есть имеются ручные системы управления).
Система ручного управления рабочим органом для выдерживания продольного профиля Omni Manyal, разработанная фирмой "AGL" (США), имеет всенаправленный излучатель и трехиндикаторный дистанционный дисплей. По заявлению фирмы, система предназначена для установки на бульдозерах и экскаваторах, которые обычно не требуют автоматического гидроуправления. Оператор имеет семь параметров информации о продольном профиле. Фирма выпускает также цифровое устройство для контроля продольного профиля с уклоном 10%.
Акустическое устройство контроля Ultra 3 s, которое устанавливают на асфальтоукладчиках фирмы "Blaw Knox" (США), позволяет автоматически контролировать количество укладываемого на основание дороги материала (асфальтобетонная или цементобетонная смесь). Импульсы от датчиков, установленных вблизи от разравнивающего бруса, в виде отраженного эхо-сигнала поступают в блок контроля и на стандартное устройство автоматической подачи материала (асфальтобетонной смеси), которое воздействует на приводы питающих конвейеров, включая и выключая их. Ultra 3 s устраняет неудобства, связанные с использованием устройств, требующих контакта с горячим укладываемым материалом (асфальтобетонной смесью).
Система Blount Construction Laser, выпущенная фирмой "David White Instruments" (США), позволяет контролировать процесс профилирования поверхности в продольной и поперечной плоскостях одновременно. Эта система работает в сочетании с гидравлической системой машины. Радиус действия системы составляет 360м.
Бортовые системы контроля CLS Laser Systems (США) устанавливают на машинах, осуществляющих подготовку под строительство участков, где возводят большие многоуровневые гаражи (наземные или подземные) стоянки для грузовых или легковых автомобилей, отрывку траншей, точное профилирование поверхности для укладки бетонной смеси в основание или покрытие автомобильной дороги, выемку грунта, фрезерование старого покрытия дороги или укладку цементобетонной и асфальтобетонной смеси в новое покрытие дороги. Обеспечен прием сигнала в диапазоне 360°. Системы имеют семиканальную оценку профиля, отображаемую на трех индикаторах блока управления. В дополнение к визуальным индикаторам можно использовать звуковые сигналы. В радиусе действия лазерного излучателя, равном 300 м, могут работать одни или несколько автоматизированных машин.
Система Laserplane Power Control System фирмы "Spectra Physics" (США), включающая бесконтактное акустическое устройство "Tracer", может работать в ручном и автоматическом режимах. Она используется на профилировщиках и им подобных машинах, работающих по направляющей линии, закруглению, прежнему проходу или по другой опорной линии.
Устройство Gradio Displey System предназначено для контроля и управления работой отвала землеройной машины или обратной лопаты экскаватора. Устройство, принимающее лазерный луч, посылает информацию об отклонениях рабочего органа на дисплей в виде радиосигналов, а не по кабелю. Это позволяет монтировать его в оптимальном положении.
АСУ работой отвала Aqtek состоит из устройства Sonic Tracer и системы контроля поперечного и продольного профилей. Это бесконтактное устройство, как правило, устанавливают на машинах, работающих по направляющему натянутому шнуру, закруглению, бордюру или прежнему проходу. Aqtek используется на машинах, осуществляющих грубое или точное профилирование земляного полотна дороги. Устройства этой системы могут быть использованы вместе, отдельно или в сочетании с лазером.
Одной из основных задач совершенствования асфальтоукладчика является увеличение плотности укладываемого материала после его разравнивания и повышение ровности поверхности. Высокий уплотняющий эффект достигается за счет применения в различных комбинациях усовершенствованных модификаций двух типов механизмов: трамбующего бруса и вибрирующих выглаживающих плит.
К наиболее прогрессивным образцам машин с высоким уплотняющим эффектом, появившимся в последнее время в ФРГ, можно отнести разработанный фирмой "Vogele" асфальтоукладчик с прессующими брусьями. Характерной особенностью этого агрегата является наличие двух прессующих брусьев, осуществляющих виброуплотнение, установленных в хвостовой части машин вслед за рабочими органами общего типа: трамбующим брусом и выглаживающей плитой. Прессующие брусья постоянно прижаты к поверхности покрытия с помощью гидроцилиндров, при этом давление можно регулировать в диапазоне 5-14 МПа. Находящимся в таком положении брусьям сообщаются колебания с частотой 50-70 Гц. Задний прессующий брус имеет несколько большую площадь горизонтальной поверхности соприкосновения с покрытием дороги, чем передний, благодаря чему достигаются лучшее уплотнение и лучшее формование структуры уплотняемого материала. Подогрев прессующих брусьев осуществляется электронагревателями. При остановке машины брусья автоматически (пружинами) поднимаются вверх. Как показали испытания асфальтоукладчика с прессующими брусьями, при ширине уплотняемой полосы 4 м и толщине уплотняемого материала (мелкозернистой асфальтобетонной смеси) 40 мм, при движении с малой скоростью в диапазоне 2-4 м/мин достигается степень уплотнения на 8-9% большая, чем у асфальтоукладчиков с обычными рабочими органами. Требуемая плотность укладываемого слоя покрытия обеспечивается после четырехкратного прохода четырехтонного катка.
В результате экспериментов определено, что оптимальным для асфальтобетонных смесей является давление прессующих брусьев 5-8 МПа при рабочей скорости асфальтоукладчика около 3 м/мин.
Испытания подтвердили преимущества рабочего органа с прессующими брусьями перед другими рабочими органами, обеспечивающими высокий уплотняющий эффект. Наличие прессующих брусьев позволяет значительно расширить область применения асфальтоукладчика. Возможность использования таких асфальтоукладчиков для уплотнения подстилающих слоев дорожных оснований и наклонных поверхностей выемок дорог, каналов подтверждена при испытании машины фирмы "Vogele".
Все большее распространение в асфальтоукладчиках получают системы автоматического контроля и управления.
Скорость движения машин (асфальтоукладчиков) фирмы "Vogele" в транспортном режиме регулируется педалью, а при укладке покрытия - поворотом соответствующего переключателя на пульте или автоматически от электронного регулятора. Наличие электронного регулятора скорости движения способствует снижению расхода топлива, уменьшает износ силовой установки и привода ходовой части, а также обеспечивает непрерывную укладку слоя покрытия требуемой ровности.
Подача и распределение укладываемой смеси обеспечиваются на заданных режимах автоматически или вручную щеточным переключателем. Для этого питатель и шнек работают синхронно, а их скорости движения регулируются бесступенчато, Кроме того, количество подаваемой смеси к шнекам регулируется дозирующими заслонками, управляемыми гидроцилиндрами с пульта.
Для стабильного распределения шнеками необходимого количества смеси по всей ширине укладки по их боковым сторонам установлены датчики, регулирующие частоту вращения шнеков и валов питателей. В конструкциях вибробруса новых асфальтоукладчиков фирмы "Vogele" для усиления эффекта уплотнения применены синфазные вибраторы вертикального действия с частотой вибрации (вращения) 68 Гц (4080 мин-1) и бесступенчато регулируемой амплитудой от 0,18 до 0,3 мм. Этим достигается оптимальная возбуждающая сила исходя из рабочей скорости укладки, состава смеси и толщины слоя покрытия.
Все асфальтоукладчики фирмы "Vogele" оборудованы совершенной электронной системой автоматического выдерживания продольного и поперечного профиля (см. рис. 1 и 2), обеспечивающей ровность поверхности покрытия в пределах 0,3 см под трехметровой рейкой. Унифицированный пульт управления, на котором установлены все кнопки, выключатели, педаль и рулевое колесо, может перемещаться по всей ширине площадки оператора и фиксироваться в крайних положениях, откуда обеспечиваются наилучшая обзорность и управление машиной.
В асфальтоукладчиках фирмы "Vogele" модели Super 2000 каждая транспортерная лента, а также каждый шнековый конвейер приводятся в действие индивидуально и регулируются бесступенчато. Таким образом, возможно равномерное распределение потока материалов по всей ширине и на каждом поперечном участке слоя во всех условиях укладки. Равномерная подача материала перед брусьями является условием для равномерного уплотнения. Для обеих лент и обоих шнеков существуют четыре щупа, регулирующие уровень материала перед брусом. Они останавливают ленты или шнеки при достижении верхней точки уровня и приводят их опять в действие при достижении нижнего предела.
Управление плавучим брусом асфальтоукладчика Super 2000 фирмы "Vogele" происходит автоматически с помощью электронного нивелира. При дорожных покрытиях из бетона, нижний слой можно укладывать с помощью одного провода в качестве базовой линии независимо от того, состоит ли этот слой из тощего бетона или битумного гравия (см. фото 1 и 2).
Укладочную машину типа Super 2000 можно переоборудовать с помощью добавочного самоходного шасси в бетоноукладочную машину со скользящей опалубкой, укладывающую в пределах предписанных допусков при строительстве магистральных дорог однослойные покрытия из качественного бетона шириной до 3,25 м.
Вместо бруса, используемого при укладке тощего бетона или битумных материалов, к передним, регулируемым по высоте цилиндрам укладчика Super 2000 подвешивается рамная конструкция. Задняя часть этой рамной конструкции лежит на двух опорных гусеницах. Установка на все четыре опорных пункта осуществляется путем гидроподвески, регулируемой по высоте. С помощью двух электронных автоматических нивелиров, состоящих соответственно из одного маятника, одного чувствительного элемента и одного регулирующего прибора, ощупывается уровень рамного устройства вдоль натянутой проволоки, служащей обычно базовой линией, и переносится на гидроцилиндры 4 угловых точек. Чувствительный элемент и маятник передают импульсы регулирующему прибору. Там они усиливаются и передаются дальше электромагнитным вентилям. Следовательно, с точки зрения электроники и гидравлики это те же самые элементы, но принцип работы иной, чем у укладчика с плавучим брусом, так как этот брус "плавает" (лежит) на материале укладки, толщина которого определяется углом установки бруса. Этот угол можно изменять автоматически.
К рамной конструкции привинчены агрегаты, обрабатывающие бетон. Сначала бетонная смесь, транспортируемая конвейерными лентами и распределяемая шнеками, сбрасывается с помощью скребка и подается на соответствующем уровне перед поверхностным вибратором. К передней части опалубки привинчены электрические наружные вибраторы, чтобы уплотнять слой бетона также со стороны. Этим можно достичь выполнения совершенно гладких и заполненных боковых сторон, которые получаются лучше, чем при укладке обычным способом.
За поверхностным вибратором укладчика Super 2000 следует первый скребковый агрегат, состоящий из одного узкого вибрирующего скребка и одного за ним расположенного выглаживающего бруса. Второй скребковый агрегат той же конструкции расположен под углом. Он дает бетонной поверхности последнюю шлифовку.
Укладчики фирмы "Blaw Knox" (США) комлектуются следующими автоматизированными системами: мобильной контрольной системой с плавающим рычагом (кронштейном); электронной системой Blaw Control; автоматической системой слежения за толщиной устраиваемого слоя.
Мобильная контрольная система с плавающим рычагом позволяет определять с большой точностью продольную разность высот. Плавающий рычаг, используемый в дополнение к системе автоматического регулирования продольного профиля или к автоматической системе регулирования Blaw Control, позволяет обойтись без применения копира. Плавающие рычаги выполняются в двух вариантах: длиной 6,9 и 12 м (см. фото3).
Электронная система Blaw Control обеспечивает автоматический контроль высоты одной из точек виброплиты по отношению к контрольной поверхности (продольное регулирование), что позволяет удерживать виброплиту в постоянном положении (поперечное регулирование). Таким образом, по одной контрольной плоскости осуществляется автоматическое регулирование продольного и поперечного профиля.
Автоматическая система слежения за толщиной устраиваемого слоя покрытия дороги обеспечивает определенный уровень устраиваемого слоя покрытия дороги по отношению к уровню контрольной поверхности (прилегающий слой, бордюр, плавающий рычаг). Система может иметь как гидравлический, так и электрический привод и предназначена для двухстороннего регулирования.
Евгений МАРГАЙЛИК
Лазерная система является наиболее распространенной разновидностью системы контроля, которая включает в себя отдельно стоящий лазерный излучатель и устанавливаемый на дорожной машине мачтовый приемник. Существует несколько типов лазерных систем. Лазерный излучатель стандартной конструкции (гелий неонового типа) используется обычно для создания уклонов и отвесов. Применяется также диодный лазер, который проецирует невидимый инфракрасный свет. Он используется там, где видимый источник света не нужен. Кроме того, этот лазер проецирует более крупное световое пятно, чем лазеры других типов. Бортовые лазерные приемники дают возможность визуально определять, в каком положении находится рабочий орган: выше или ниже заданного уровня или на заданной (проектной) отметке. Оператор вносит соответствующие корректировки в управление машиной. Лазерная система в сочетании с гидравлической системой машин позволяет вносить корректировки автоматически.
Стоимость автоматической системы в значительной степени зависит от типа гидравлической системы машины. Расходы на ее установку оправдываются постоянным использованием. Более сложные лазерные системы могут контролировать двускатные или сложные профили. Оператор вводит соответствующее задание в систему, при этом съемка местности не производится. Большинству бортовых лазерных систем необходим кабель для соединения приемника, смонтированного на рабочем органе дорожной машины, с блоком управления в кабине. На лазерах современных конструкций кабель не предусмотрен: от приемника к блоку управления посылаются радиосигналы. Лазеры бортовых систем безопасны, питаются от низковольтных источников, максимальная потребляемая мощность 2,5 мВт.
В США разработаны вращающиеся лазеры массой 6-8 кг, устанавливающиеся на треноге, работающие от батареи с напряжением 12 В.
Фирма "Spectra Physics" (США) создала электронный лазерный нивелир EL-1, существенно уменьшающий погрешность в измерениях. Такой легкий электронный нивелир применяют для регулирования положения отвала автогрейдера, что способствует повышению точности и качества работ. Нивелир EL-1, являющийся источником лазерного луча, устанавливают на треноге примерно на высоте кабины автогрейдера. Излучающая головка нивелира вращается, образуя лазерным лучом горизонтальную плоскость. На телескопической стойке отвала автогрейдера устанавливают приемное устройство, которое передает информацию в кабину оператора. Перед началом работы оператор устанавливает треногу с лазерным нивелиром на проектную высоту, ориентируясь по рейке.
Затем приемное устройство на отвале грейдера поднимают до плоскости вращения лазерного луча. Далее точно корректируют отвал по высоте, причем его передняя кромка, на которой находится приемное устройство, устанавливается в требуемое положение автоматически, а положение задней кромки оператор изменяет, руководствуясь световыми сигналами "выше", "ниже", "норма" на информационном табло в кабине.
Лазерный нивелир Accu Sweep 721, разработанный фирмой "CLS" (США), предназначен для образования при помощи вращающегося (на 360°) лазерного луча горизонтальной или наклонной плоскости на площади до 28 га, на которой луч улавливается приемным устройством Omni Sensor, установленным на телескопической штанге, смонтированной на отвале машины. Сигнал передается на приемное устройство дисплея в кабину грейдера или бульдозера, так что оператор может наблюдать за положением отвала с рабочего места и вносить при необходимости соответствующие коррективы. Работа может вестись также и в автоматическом режиме.
Нивелир модели Omni Sensor 9921 защищен от вибрации, сырости и ударных нагрузок. Передача сигнала осуществляется с большой точностью. Пять световых сигналов проходят через дисплей приемного устройства, показывая уровень отвала. Этот нивелир применяют при различных земляных работах, разработке канав, траншей, для точного выравнивания бетонных опор, при устройстве или отделке дорожной одежды.
Автоматический нивелир GKO-А фирмы "Kern Instruments" (США) в корпусе из высокопрочного и антикоррозионного легкого металла предназначен для повышения точности земляных, наземных и подземных работ и различного рода измерений. Прибор установлен на высокоточном шарнире, который опирается на стальную штангу. При достижении крайней точки рабочего диапазона появляется предупредительный красный сигнал в верхнем или нижнем углу монитора, показывающий необходимость остановки. Прежде чем продолжить выравнивание, нужно привести прибор в исходное положение. Для измерения и вычисления угла нивелировки машина должна быть оборудована прибором, обеспечивающим обзор на 360°, и считывающим устройством.
Нивелир EL-1 фирмы "Spectra Physics" с приемным устройством обслуживают два человека. Предусмотрена возможность использования нескольких приемных устройств. Масса прибора - 3,2 кг. Комплект сменных батарей обеспечивает непрерывную работу в течение 10 ч. Предусмотрено автоматическое отключение прибора при наличии вибрации. Надежная герметичность корпуса делает возможным использование прибора при любых атмосферных условиях. Дисплей, дополненный системой звуковых сигналов, позволяет получать полную информацию и облегчает работу. Максимальная точность работы прибора - 1,5 мм.
Для работы со скрепером используют лазерный прибор Beacon 5000. Автоматическая установка уровня делает его работу независимой от внешних условий. Приемное устройство, установленное на скрепере, предназначено для приема сигналов в пределах 360°. Сигнал от лазерного луча фиксируется фотоэлементом. Для наблюдения за рабочим процессом используется видеомонитор, установленный в кабине. При работе в автоматическом режиме оператор управляет только скоростью движения скрепера, процесс срезки грунта в соответствии с сигналами, излучаемыми лазерным прибором на 360°, полностью автоматизирован.
Для использования в автодорожном строительстве свои приборы предлагает фирма "Bison Instruments Inc." (США). Новый прибор Seismograph модели 1570С применяют для работ при строительстве дорог, зданий, устройстве водоснабжения, откосов насыпей земляного полотна дорог, прокладке трубопроводов. Прибор позволяет производить различные измерительные работы как в горизонтальной и вертикальной плоскостях, так и на глубине (без буровзрывных работ). Для работы по сбору данных на всей строительной площадке требуется только один оператор. Прибор имеет устойчивую развертку на дисплее, возможна запись на соответствующие приборы или фотографии с помощью аппаратуры типа Polaroid. Прибор имеет память на 256 ячеек, постоянно выдается информация на экран типа Cathode Ray Tube; время запаздывания прихода волны колеблется от 0 до 9999 мс; временная развертка 10, 20, 50, 100, 200, 500 мс; имеются возможности изменения полярности и усиления сигнала на входе; установлен датчик уровня шума, интегрально-модульные схемы, облегчающие ремонт и эксплуатацию; точность шкалы - 0,1%; питание приора от аккумуляторной никель-кадмиевой батареи 6В, 7 А€ч, время подзарадки батареи 16 ч; масса прибора 6,8 кг. Имеется дополнительное оборудование: кабель длиной 190 м, батареи, компьютер, геофон с двойной полярностью, барабан для кабеля.
Появилась аппаратура для автономного автоматического управления дорожными машинами, например акустический датчик, который может работать самостоятельно или вместе с лазером. Он работает наподобие локатора, принимая звуковую волну, отраженную от объекта, и переводя ее в пройденное расстояние. Преимущество акустического датчика заключается в том, что от может быть размещен на удалении от копирного шнура или профилируемой поверхности.
Благодаря разнообразию автоматических систем контроля и управления дорожными машинами эксплуатирующие организации имеют большой выбор. Как правило, на машине устанавливают наиболее дешевую систему, которая по мере необходимости модернизируется путем добавления более сложного оборудования. Системы можно демонтировать и переставлять с одной машины на другую, если они не работают в сочетании с гидросистемой (то есть имеются ручные системы управления).
Система ручного управления рабочим органом для выдерживания продольного профиля Omni Manyal, разработанная фирмой "AGL" (США), имеет всенаправленный излучатель и трехиндикаторный дистанционный дисплей. По заявлению фирмы, система предназначена для установки на бульдозерах и экскаваторах, которые обычно не требуют автоматического гидроуправления. Оператор имеет семь параметров информации о продольном профиле. Фирма выпускает также цифровое устройство для контроля продольного профиля с уклоном 10%.
Акустическое устройство контроля Ultra 3 s, которое устанавливают на асфальтоукладчиках фирмы "Blaw Knox" (США), позволяет автоматически контролировать количество укладываемого на основание дороги материала (асфальтобетонная или цементобетонная смесь). Импульсы от датчиков, установленных вблизи от разравнивающего бруса, в виде отраженного эхо-сигнала поступают в блок контроля и на стандартное устройство автоматической подачи материала (асфальтобетонной смеси), которое воздействует на приводы питающих конвейеров, включая и выключая их. Ultra 3 s устраняет неудобства, связанные с использованием устройств, требующих контакта с горячим укладываемым материалом (асфальтобетонной смесью).
Система Blount Construction Laser, выпущенная фирмой "David White Instruments" (США), позволяет контролировать процесс профилирования поверхности в продольной и поперечной плоскостях одновременно. Эта система работает в сочетании с гидравлической системой машины. Радиус действия системы составляет 360м.
Бортовые системы контроля CLS Laser Systems (США) устанавливают на машинах, осуществляющих подготовку под строительство участков, где возводят большие многоуровневые гаражи (наземные или подземные) стоянки для грузовых или легковых автомобилей, отрывку траншей, точное профилирование поверхности для укладки бетонной смеси в основание или покрытие автомобильной дороги, выемку грунта, фрезерование старого покрытия дороги или укладку цементобетонной и асфальтобетонной смеси в новое покрытие дороги. Обеспечен прием сигнала в диапазоне 360°. Системы имеют семиканальную оценку профиля, отображаемую на трех индикаторах блока управления. В дополнение к визуальным индикаторам можно использовать звуковые сигналы. В радиусе действия лазерного излучателя, равном 300 м, могут работать одни или несколько автоматизированных машин.
Система Laserplane Power Control System фирмы "Spectra Physics" (США), включающая бесконтактное акустическое устройство "Tracer", может работать в ручном и автоматическом режимах. Она используется на профилировщиках и им подобных машинах, работающих по направляющей линии, закруглению, прежнему проходу или по другой опорной линии.
Устройство Gradio Displey System предназначено для контроля и управления работой отвала землеройной машины или обратной лопаты экскаватора. Устройство, принимающее лазерный луч, посылает информацию об отклонениях рабочего органа на дисплей в виде радиосигналов, а не по кабелю. Это позволяет монтировать его в оптимальном положении.
АСУ работой отвала Aqtek состоит из устройства Sonic Tracer и системы контроля поперечного и продольного профилей. Это бесконтактное устройство, как правило, устанавливают на машинах, работающих по направляющему натянутому шнуру, закруглению, бордюру или прежнему проходу. Aqtek используется на машинах, осуществляющих грубое или точное профилирование земляного полотна дороги. Устройства этой системы могут быть использованы вместе, отдельно или в сочетании с лазером.
Одной из основных задач совершенствования асфальтоукладчика является увеличение плотности укладываемого материала после его разравнивания и повышение ровности поверхности. Высокий уплотняющий эффект достигается за счет применения в различных комбинациях усовершенствованных модификаций двух типов механизмов: трамбующего бруса и вибрирующих выглаживающих плит.
К наиболее прогрессивным образцам машин с высоким уплотняющим эффектом, появившимся в последнее время в ФРГ, можно отнести разработанный фирмой "Vogele" асфальтоукладчик с прессующими брусьями. Характерной особенностью этого агрегата является наличие двух прессующих брусьев, осуществляющих виброуплотнение, установленных в хвостовой части машин вслед за рабочими органами общего типа: трамбующим брусом и выглаживающей плитой. Прессующие брусья постоянно прижаты к поверхности покрытия с помощью гидроцилиндров, при этом давление можно регулировать в диапазоне 5-14 МПа. Находящимся в таком положении брусьям сообщаются колебания с частотой 50-70 Гц. Задний прессующий брус имеет несколько большую площадь горизонтальной поверхности соприкосновения с покрытием дороги, чем передний, благодаря чему достигаются лучшее уплотнение и лучшее формование структуры уплотняемого материала. Подогрев прессующих брусьев осуществляется электронагревателями. При остановке машины брусья автоматически (пружинами) поднимаются вверх. Как показали испытания асфальтоукладчика с прессующими брусьями, при ширине уплотняемой полосы 4 м и толщине уплотняемого материала (мелкозернистой асфальтобетонной смеси) 40 мм, при движении с малой скоростью в диапазоне 2-4 м/мин достигается степень уплотнения на 8-9% большая, чем у асфальтоукладчиков с обычными рабочими органами. Требуемая плотность укладываемого слоя покрытия обеспечивается после четырехкратного прохода четырехтонного катка.
В результате экспериментов определено, что оптимальным для асфальтобетонных смесей является давление прессующих брусьев 5-8 МПа при рабочей скорости асфальтоукладчика около 3 м/мин.
Испытания подтвердили преимущества рабочего органа с прессующими брусьями перед другими рабочими органами, обеспечивающими высокий уплотняющий эффект. Наличие прессующих брусьев позволяет значительно расширить область применения асфальтоукладчика. Возможность использования таких асфальтоукладчиков для уплотнения подстилающих слоев дорожных оснований и наклонных поверхностей выемок дорог, каналов подтверждена при испытании машины фирмы "Vogele".
Все большее распространение в асфальтоукладчиках получают системы автоматического контроля и управления.
Скорость движения машин (асфальтоукладчиков) фирмы "Vogele" в транспортном режиме регулируется педалью, а при укладке покрытия - поворотом соответствующего переключателя на пульте или автоматически от электронного регулятора. Наличие электронного регулятора скорости движения способствует снижению расхода топлива, уменьшает износ силовой установки и привода ходовой части, а также обеспечивает непрерывную укладку слоя покрытия требуемой ровности.
Подача и распределение укладываемой смеси обеспечиваются на заданных режимах автоматически или вручную щеточным переключателем. Для этого питатель и шнек работают синхронно, а их скорости движения регулируются бесступенчато, Кроме того, количество подаваемой смеси к шнекам регулируется дозирующими заслонками, управляемыми гидроцилиндрами с пульта.
Для стабильного распределения шнеками необходимого количества смеси по всей ширине укладки по их боковым сторонам установлены датчики, регулирующие частоту вращения шнеков и валов питателей. В конструкциях вибробруса новых асфальтоукладчиков фирмы "Vogele" для усиления эффекта уплотнения применены синфазные вибраторы вертикального действия с частотой вибрации (вращения) 68 Гц (4080 мин-1) и бесступенчато регулируемой амплитудой от 0,18 до 0,3 мм. Этим достигается оптимальная возбуждающая сила исходя из рабочей скорости укладки, состава смеси и толщины слоя покрытия.
Все асфальтоукладчики фирмы "Vogele" оборудованы совершенной электронной системой автоматического выдерживания продольного и поперечного профиля (см. рис. 1 и 2), обеспечивающей ровность поверхности покрытия в пределах 0,3 см под трехметровой рейкой. Унифицированный пульт управления, на котором установлены все кнопки, выключатели, педаль и рулевое колесо, может перемещаться по всей ширине площадки оператора и фиксироваться в крайних положениях, откуда обеспечиваются наилучшая обзорность и управление машиной.
В асфальтоукладчиках фирмы "Vogele" модели Super 2000 каждая транспортерная лента, а также каждый шнековый конвейер приводятся в действие индивидуально и регулируются бесступенчато. Таким образом, возможно равномерное распределение потока материалов по всей ширине и на каждом поперечном участке слоя во всех условиях укладки. Равномерная подача материала перед брусьями является условием для равномерного уплотнения. Для обеих лент и обоих шнеков существуют четыре щупа, регулирующие уровень материала перед брусом. Они останавливают ленты или шнеки при достижении верхней точки уровня и приводят их опять в действие при достижении нижнего предела.
Управление плавучим брусом асфальтоукладчика Super 2000 фирмы "Vogele" происходит автоматически с помощью электронного нивелира. При дорожных покрытиях из бетона, нижний слой можно укладывать с помощью одного провода в качестве базовой линии независимо от того, состоит ли этот слой из тощего бетона или битумного гравия (см. фото 1 и 2).
Укладочную машину типа Super 2000 можно переоборудовать с помощью добавочного самоходного шасси в бетоноукладочную машину со скользящей опалубкой, укладывающую в пределах предписанных допусков при строительстве магистральных дорог однослойные покрытия из качественного бетона шириной до 3,25 м.
Вместо бруса, используемого при укладке тощего бетона или битумных материалов, к передним, регулируемым по высоте цилиндрам укладчика Super 2000 подвешивается рамная конструкция. Задняя часть этой рамной конструкции лежит на двух опорных гусеницах. Установка на все четыре опорных пункта осуществляется путем гидроподвески, регулируемой по высоте. С помощью двух электронных автоматических нивелиров, состоящих соответственно из одного маятника, одного чувствительного элемента и одного регулирующего прибора, ощупывается уровень рамного устройства вдоль натянутой проволоки, служащей обычно базовой линией, и переносится на гидроцилиндры 4 угловых точек. Чувствительный элемент и маятник передают импульсы регулирующему прибору. Там они усиливаются и передаются дальше электромагнитным вентилям. Следовательно, с точки зрения электроники и гидравлики это те же самые элементы, но принцип работы иной, чем у укладчика с плавучим брусом, так как этот брус "плавает" (лежит) на материале укладки, толщина которого определяется углом установки бруса. Этот угол можно изменять автоматически.
К рамной конструкции привинчены агрегаты, обрабатывающие бетон. Сначала бетонная смесь, транспортируемая конвейерными лентами и распределяемая шнеками, сбрасывается с помощью скребка и подается на соответствующем уровне перед поверхностным вибратором. К передней части опалубки привинчены электрические наружные вибраторы, чтобы уплотнять слой бетона также со стороны. Этим можно достичь выполнения совершенно гладких и заполненных боковых сторон, которые получаются лучше, чем при укладке обычным способом.
За поверхностным вибратором укладчика Super 2000 следует первый скребковый агрегат, состоящий из одного узкого вибрирующего скребка и одного за ним расположенного выглаживающего бруса. Второй скребковый агрегат той же конструкции расположен под углом. Он дает бетонной поверхности последнюю шлифовку.
Укладчики фирмы "Blaw Knox" (США) комлектуются следующими автоматизированными системами: мобильной контрольной системой с плавающим рычагом (кронштейном); электронной системой Blaw Control; автоматической системой слежения за толщиной устраиваемого слоя.
Мобильная контрольная система с плавающим рычагом позволяет определять с большой точностью продольную разность высот. Плавающий рычаг, используемый в дополнение к системе автоматического регулирования продольного профиля или к автоматической системе регулирования Blaw Control, позволяет обойтись без применения копира. Плавающие рычаги выполняются в двух вариантах: длиной 6,9 и 12 м (см. фото3).
Электронная система Blaw Control обеспечивает автоматический контроль высоты одной из точек виброплиты по отношению к контрольной поверхности (продольное регулирование), что позволяет удерживать виброплиту в постоянном положении (поперечное регулирование). Таким образом, по одной контрольной плоскости осуществляется автоматическое регулирование продольного и поперечного профиля.
Автоматическая система слежения за толщиной устраиваемого слоя покрытия дороги обеспечивает определенный уровень устраиваемого слоя покрытия дороги по отношению к уровню контрольной поверхности (прилегающий слой, бордюр, плавающий рычаг). Система может иметь как гидравлический, так и электрический привод и предназначена для двухстороннего регулирования.
Евгений МАРГАЙЛИК
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 06 за 1998 год в рубрике техника
