Системы управления и контроля дорожными машинами

Спрос на технику для динамического уплотнения материалов продолжает возрастать по мере того, как вступают в действие новые нормативные документы, регламентирующие качество строительства автодорог и их ремонта. Это заставляет изготовителей создавать машины все более усложняющейся конструкции, с применением бортовой электроники для непрерывного контроля процессов уплотнения. Электронные устройства подобного назначения вскоре станут стандартным оборудованием для большинства моделей строительных и дорожных машин.

В области конструирования и эксплуатации машин для динамического уплотнения материалов произошли существенные изменения. В предстоящем десятилетии фирмы-изготовители будут широко использовать преимущества бортовой информационной техники.

Уже сегодня эти устройства поставляются для некоторых уплотняющих машин, обеспечивая при нажатии кнопки точную информацию о достигнутой степени уплотнения. Специалисты шведской фирмы "Geodynamik" считают, что бортовые компактометры для катков, появившиеся несколько лет назад, способствуют повышению качества дорожного строительства. С появлением нового шведского стандарта на уплотнение грунтов фирма занялась оценкой эффективности уплотнения при использовании как обычных вибрационных катков, так и запатентованных фирмой катков, оснащенных бортовыми компактометрами, постоянно контролирующими достигнутую степень уплотнения.

При определении плотности грунта традиционными способами получают точное измерение лишь для одной точки, а чтобы получить ясное представление об однородности и равномерности уплотнения нижних слоев дорожной одежды, не пропитанных вяжущими веществами, необходимо выполнить большое число измерений, требующее затрат времени. Компактометр позволяет быстрее достигнуть равномерного уплотнения. Оператор уплотняющей машины постоянно получает информацию о фактическом состоянии грунта в процессе движения машины. Взглянув на смонтированный в кабине экран, он может определить, где площадка уже достаточно уплотнена, избежать повреждения материала и сосредоточиться на доуплотнении "слабых" участков.

Фирма "Case Vibromax" (США-ФРГ) намеревается начать выпуск разработанной ею серии компактометров Vibrotronic, которая дополнит серии Compatronic и Compastecter, предлагаемые в качестве дополнительного оборудования (не входящего в стандартную комплектацию поставляемых катков). Система Vibrotronic может быть установлена на любую модель машины фирмы. Вначале будет выпущена модификация системы для контроля уплотнения грунтов при земляных работах, а затем для черных дорожных покрытий.

Компактометры фирмы "Case Vibromax" позволяют мгновенно показывать характеристику уплотнения и степень равномерности уплотнения материалов на участке ремонта или строительства земляного полотна улицы или на участке улицы (при реконструкции дорожной одежды проезжей части и тротуаров), при отсыпке слоев основания или укладке слоев покрытия дорожной одежды. Установленные дисплеи дают легко считываемую информацию, а принтеры с бумажной распечаткой могут обеспечить непрерывную запись хода процесса. На "карте" дорожного покрытия считывающее устройство компактометра покажет светлые и темные зоны, характеризуя достигнутую степень и равномерность уплотнения.

Фирма "Bomag" (ФРГ) разработала две системы для контроля степени уплотнения в процессе работ, получившие название Terrameter и Omegameter. Обе системы работают по принципу непрерывного слежения за поведением вибрационного вальца в процессе уплотнения, с помощью компьютера преобразуя все изменения в показатели степени уплотнения. Это оборудование, смонтированное на 11-тонном самоходном грунтоуплотняющем катке модели Bomag BW 2130, может выполнять не менее 30 измерений в секунду.

Сегодня в разных странах мира используется более 400 систем Terrameter и Omegameter.

Одной из таких систем является разработанный фирмой "Bomag Menck GmbH" терраметр ВТМ 03, состоящий из следующих основных блоков: приемки, электроники, обслуживания и выдачи данных. Блок приемки находится в вибрирующей части вальца. С помощью двух устройств регистрации ускорения, расположенных под углом 45° к вертикали и перпендикулярно друг к другу, он непрерывно регистрирует ускорение вальца. Благодаря такому расположению устройств можно регистрировать вертикальные и горизонтальные составляющие ускорения.

Электронный блок установлен под сиденьем водителя и состоит из микропроцессора с 40 интегрированными контурами включения, расположенными на двух съемных платах со штекерным разъемом. Блок обрабатывает и накапливает за максимальное время измерения (360 с) поступающие из блока приемки данные. Это означает, что при скорости катка 3 км/ч длина участка измерения может быть равна максимум 300 м.

Блок обслуживания и выдачи данных находится рядом с сиденьем водителя катка и на пульте управления. Необходимые данные измерения уплотнения можно считывать с индикатора прибора Omega, расположенного на пульте управления. В приборе имеется шкала деления от 0 до 10, причем цена одного деления шкалы соответствует 100 омега-единицам. Дополнительно после окончания процесса уплотнения стрелка устанавливается на усредненной омега-величине для всего участка измерения. В блоке выдачи данных матричное печатающее устройство непрерывно печатает на полосе бумаги шириной 7 см омега-величины всего участка измерения. Пишущее устройство выдает и другие данные: номер рабочего хода, передний и задний ход катка, минимальную, максимальную и среднюю омега-величины, стадию процесса уплотнения (окончить или продолжить уплотнение), увеличение омега-величины к моменту следующего переднего или заднего хода катка, среднюю частоту вибрации, среднюю скорость движения.

Самопишущий измерительный прибор после каждого рабочего хода катка может зафиксировать все данные об участке с плохим уплотнением грунта. На больших строительных участках полученные в ходе измерения величины передают по радио в центральную диспетчерскую службу и воспроизводят там при помощи компьютеров и графопостроителей.

На пульте обслуживания, кроме кнопок начала и остановки процесса измерения, имеются контрольные сигналы "продолжать" и "готово", которые показывают водителю катка, нужно ли продолжать эффективное уплотнение или нет. При этом измерительная система сравнивает среднюю омега-величину последнего рабочего хода (вперед или назад) с величиной предыдущего рабочего хода, и при превышении установленной разницы величин загорается красный сигнал "готово", что означает конец процесса уплотнения. По аналогичным приборам контролируют скорость укатки и частоту вибрации.

Терраметр ВТМ 03 можно использовать на виброкатках любых моделей. Полученные максимальные омега-величины зависят от типа грунта, а в связных грунтах - от содержания воды.

Фирма "Bomag" создала компьютерную программу под названием CARE (автоматизированный выбор катков для земляных работ), предназначенную для специалистов по планированию, обсчету и оказанию консультативных услуг. Программа помогает подобрать оптимальный тип катков для уплотнения материалов данного вида. В компьютер вводится информация об объеме подлежащего уплотнению материала (грунта), его однородности, влажности и требуемой плотности. Затем программа CARE вычисляет три наиболее подходящих катка фирмы "Bomag" в приоритетном порядке. Одновременно рассчитываются число требуемых проходов, толщина уплотняемого слоя и время, необходимое для получения заданной степени уплотнения.

Номенклатура выпускаемого фирмой "Bomag" уплотняющего оборудования пополнилась быстроходным траншейным катком модели BG 100, специально ориентированным на экспорт. Самоходный вибрационный каток BG 100 предназначен для уплотнения узких траншей при строительстве коммуникаций, он разработан в сотрудничестве с фирмой "British Gas". До сих пор уплотнение узких траншей представляет трудную задачу для традиционно используемого оборудования, новый каток сможет уплотнять любой слой материала, насыпанного поверх трубы или иной коммуникационной линии, причем наибольшая глубина уплотнения достигает 720 мм, каток уплотняет также и ремонтный слой асфальта, уложенный на засыпную траншею.

Фирма "Bomag" выпускает эффективные дорожные катки BW 200 и BW 201. Катки в принципе одинаковы по конструкции и имеют аналогичные технические характеристики.

Каток BW 201 массой 6860 кг - самый тяжелый в производственной программе RI COMAG. Это самоходный каток с двойной вибрацией и четными вибровальцами. Рабочая ширина катка 2000 мм гарантирует эффективное уплотнение большой поверхности (см. фото 1). Три передачи вперед и назад обеспечивают оптимальную рабочую скорость при укатке оснований или покрытий дорог, улиц. Низкий центр тяжести катка обеспечивает хорошую устойчивость. Двойную вибрацию обеспечивают валы с эксцентрами, встроенными в бандажи (вальцы). Посредством зубчатого ремня они поворачиваются синхронно в одном направлении. Эксцентрические массы размещены с фазовым сдвигом 180°. Соотношение общей массы катка и колеблющейся массы чрезвычайно выгодное. При общей массе 6860 кг колеблющаяся масса составляет 5500 кг.

Благодаря возможности разворачиваться почти на месте катки практически вне конкуренции при работе на узких строительных площадках. Уплотнение толстослойной отсыпки песчаного или щебеночного слоя основания дорожной одежды катками BW 200 или BW 201 проблемы не составляет. Оптимальное соотношение центробежной силы и колеблющейся массы обусловливает эффективное уплотнение строительных материалов оснований или покрытий дорожных одежд. Широкая поверхность контакта с грунтом, низкий центр тяжести катка и абсолютно точное выдерживание направления движения являются гарантией надежности и безопасности при уплотнении откосов насыпей земляного полотна дорог. Уплотнение 100% по Проктору достигается уже после 6 проходов по одному следу при стабилизации несущих слоев дорожных одежд. BW 200 и BW 201 - первые в мире катки с двойной вибрацией, которые в состоянии уплотнить уложенный несущий слой покрытия толщиной 25 см.

Фирма "Caterpillar" (США) предлагает производительные машины для уплотнения грунтов и асфальтобетонных покрытий улиц и магистралей. Предприятия фирмы "Caterpillar" в Северной Америке и в Западной Европе производят пять основных серий уплотняющего оборудования (15 моделей). Оценив перспективы роста рынка сбыта машин для ремонта и содержания дорог, фирма начала разрабатывать модификацию гаммы уплотняющего оборудования новых моделей, например двухвальцовый вибрационный каток СВ 434 для асфальта, а также вибрационные катки моделей CS 563 и СР 563 с гладкими и кулачковыми вальцами - для уплотнения грунтов.

Каток СВ 434 имеет ту же базовую конструкцию, что и более крупный каток СВ 534 массой 9 т. Новая модель имеет эксплуатационную массу 6 т и два вальца с объемным гидроприводом, ширина каждого вальца 1,42 м. Машина снабжена трехамплитудным механизмом вибровозбуждения вальца. Это позволяет эффективно применять каток при уплотнении асфальтобетонных покрытий с малой, средней и большой толщиной слоя. К другим достоинствам машины можно отнести возможность вибровозбуждения только или переднего, или заднего вальца, или обоих вальцов одновременно.

Катки моделей CS 563 и СР 563 оборудованы одинаковыми двигателями (дизели мощностью 115 кВт производства фирмы "Caterpillar"), но имеют разную массу (10,8 и 11,13 т соответственно). Устройство привода хода позволяет передавать мощность на задний мост и на передний валец, а самоблокирующий дифференциал с муфтой свободного хода, которым оборудован задний мост, способствует повышению тягово-сцепных качеств машины на труднопроходимых грунтах.

Фирма "Catrepillar" выпускает типоразмерный ряд из четырех моделей катков с двигателями мощностью от 96 до 235 кВт для уплотнения мусора, с эксплуатационной массой от 14 т (модель Landfill Compactor 518) до 32 т (модель 826С). Модели 518 LFC и 936 LFC применяются на мелких и средних свалках с поступлением мусора менее 225 т в день. Каток модели 826С может уплотнять до 450 т мусора в день. Эти уплотняющие машины фирмы "Caterpillar" могут перемещать, распределять и уплотнять мусор и насыпной грунт на расстоянии до 60 м.

Швейцарская фирма "Amman Duomat" расширила реализацию в США малых реверсируемых виброплит, а в Европе - двухвальцовых катков обычной конструкции. Как и многие другие изготовители уплотняющих машин, фирмы "Amman Duomat" в качестве стандартного оборудования комплектует свои машины многими прогрессивными устройствами. Например, каток модели DTV 903 массой 8 т имеет механизмы автоматического разгона и замедления, включения вибровозбудителей, систему включения смачивания вальцов с регулируемой периодичностью и электронное устройство управления поворотом с альтернативными режимами работы. Возможность выбора амплитуды и частоты вибрации (четыре величины амплитуд и четыре частоты колебаний) позволяет выполнять уплотнение различных материалов.

Фирма "Hamm" (ФРГ), изготавливающая катки по лицензии фирмы "Geodynamik", выпускает каток массой 6 т. Фирма "Hamm" уже поставила заказчикам в Швеции, ФРГ, Венгрии, Австралии и Японии каток, основанный на качательно-вращательных перемещениях вальца, в результате которых на опорную поверхность передаются усилия сдвига. Валец ни на один миг не отрывается от опорной поверхности, а уплотняющее воздействие достигается за счет статической массы катка в сочетании с горизонтальными усилиями сдвига. Двуосный каток с двумя такими вальцами применяли при уплотнении послойно укладываемого асфальтобетонного покрытия на мостах и вблизи старых зданий в центре Стокгольма, где, по мнению специалистов, использование осцилляции вместо вибрации способствовало сохранению зданий.

По данным фирмы "Hamm", по-прежнему пользуются спросом статические трехвальцовые катки в Великобритании, Нидерландах, Швеции и Финляндии. При этом предъявляются требования установки более широких кабин, а также дублирующего пульта для облегчения управления.

Фирма "Case Vibromax" экспортирует около 90% продукции. Повышенный спрос на катки массой 6 т в США объясняется тем, что там модернизируется канализационная система. Катки оборудуются трамбующими кулачками, чтобы преодолевать крутые уклоны при входе и выходе из траншеи. В странах Центральной Европы существует большая потребность в оборудовании для уплотнения мусора на свалках. В ФРГ и Нидреландах для этого применяются уплотняющие виброплиты, в Великобритании популярны одновальцовые катки. Среди западноевропейских стран наибольший сбыт продукция фирмы "Case Vibromax" находит во Франции в связи с совершенствованием крупнейших автомагистралей.

Из машин фирмы "Rammax" (ФРГ) наибольшим спросом пользуется каток модели RW 1402. Он имеет небольшие размеры и удобен при засыпке траншей с использованием вынутого из этой же траншеи грунта. В обычных условиях машина может заменить 10-11 ручных трамбовок и обеспечивает более равномерное уплотнение.

Южноавстралийская фирма "Broons Hire" приобрела лицензию на реализацию катка ударного действия в Северном полушарии, а также в Австралии. Он представляет собой четырехгранный валец со скругленным ребрами, буксируемый любым трактором мощностью более 160 кВт со скоростью 10-14 км/ч. Ударные воздействия происходят с частотой два раза в секунду, если скорость равна 12 км/ч, при этом грунт уплотняется на глубину 1-2 м.

Фирма "MBU" (ФРГ) отмечает рост интереса покупателей к выпускаемым ею комбинированным каткам массой от 2,2 до 6,3 т и пневмоколесным каткам массой 7-21 т. Фирма "MBU" освоила выпуск шести новых моделей машин, предназначенных в основном для работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог. К ним относятся: каток модели DV 65 массой 6,8 т с шарнирно-сочлененной рамой, ширина уплотняемой полосы до 2,4 м (валец по желанию заказчика может поставляться в разрезном исполнении), одновальцовый каток PV 35 (ширина уплотняемой полосы 1,75 м, эксплуатационная масса 5,9 т). Для работы на связных грунтах каток PV 35 может поставляться с приводным вальцом и трамбовочным кулачковым вальцом. Другими видами заказного оборудования являются гладкие пневматические шины и смачивающие устройства для уплотнения черных покрытий. В этот же ряд машин входят одновальцовый каток PV 55 и комбинированные катки RV 25, RV 30 и RV 65. Кроме того, фирма "MBU" поставляет гамму комбинированных катков, обеспечивающих ширину уплотняемой полосы от 1 до 1,4 м, а также новый одновальцовый вибрационный каток для уплотнения грунтов.

Фирма "Ingersoll Rand" (США) начала производство нового катка с гладкими вальцами, предназначенного для работы на объектах с большим объемом грунтоуплотнительных работ (например, укатка подстилающих слоев дорожных одежд). Этот крупногабаритный самоходный каток модели SD 100 в стандартной комплектации оборудуется двигателем с воздушным охлаждением фирм "Cummins" или "Deutz", тормозами с пружинным включением и гидравлическим отключением и регулируемыми скребковыми устройствами для очистки вальцов. Благодаря низкому расположению платформы рабочего места оператора и наличию двухпоясных поручней ограждений на каток обеспечен удобный доступ с обеих сторон. При проектировании машины учитывалась необходимость предоставления достаточной обзорности для оператора. Уделялось также внимание обеспечению должной маневренности: радиус поворота машины составляет 3,53 м, предусмотрен повышенный дорожный просвет под боковыми приводами вальцов (во избежание задевания бордюрного камня), что позволяет катку работать в стесненных местах. Центр тяжести машины расположен на небольшой высоте, а валец может балансировать в поперечном направлении, поворачиваясь на угол 17° относительно ведущего моста, что способствует устойчивости машины и равномерному уплотнению грунта.

Шведская фирма "Dynapac" приступила к выпуску ряда новых устройств для измерения степени уплотнения и системы технического обеспечения High Comp., нацеленной на высокий технологический уровень выполнения работ по уплотнению грунтов.

Фирма "Hanomag" (ФРГ) поставляет на рынок машины - тяжелые катки, предназначенные для удлинения срока заполнения мусором отведенных под свалку площадок за счет более эффективного использования земли и более тщательного уплотнения мусора. Фирма "Hanomag" предлагает также состоящие из двух частей трамбующие и режущие кулачки (шипы), устроенные таким образом, что быстроизнашивающиеся выступы могут быть заменены на новые.

Евгений МАРГАЙЛИК