Автоматизиран контрол на пътностроителната техника

Качественото изпълнение на проектите в пътното строителство, като важна част от цялостното инфраструктурно строителство, има ключова роля за експлоатационните условия на пътната мрежа. За постигане на желаните резултати, водещите световни производители непрестанно развиват технологии за улесняване на процесите и повишаване на качеството на изпълнение на пътностроителните работи.

Системите за електронен контрол върху машинните функции стават все по-популярни в индустрията, благодарение на улесняването на производствените процеси и гарантирането на по-висока производителност при използването им. Пътното строителство е един от строителните сектори, в които тенденцията за автоматизиран контрол на машините предлага най-големи възможности за развитие.

Водещите производители предлагат на пазара разнообразие от уреди и системи за контрол и трасиране. Това включва всички съставни процеси при пътното строителство – уплътняване на почвата и настилката, полагане на пътното покритие, както и операциите, свързани с поддръжката на пътищата.

Пътни фрези
Иновативната система за контрол WILDRIVE на Wirtgen е проектирана за намаляване на разхода на дизелово гориво и подобряване на производителността при работа. Благодaрение на автоматизираните функции, системата позволява постигане на добър екологичен баланс при работа.

Системата е монтирана за пръв път на голямата пътна фреза W 150 и обединява контролите върху всички основни функционални компоненти на машината – двигателя, ходовата част, фрезоващия барабан, конвейрната лента, водната система, системата за регулиране на височината и LEVEL PRO-системата за определяне на нивото. Накратко, с използването на WILDRIVE, около 50% от ръчната работа на оператора за контрол на машината и координацията на отделните работни стъпки може да бъде спестена.

Освен по-лесното управляване на работните функции, основна цел на Wirtgen при разработване на системата е и намаляването на консумацията на гориво за единица отработен материал.

Докато операторът кара машината, WILDRIVE активира и автоматично контролира едновременно дизеловия двигател и ходовата част. При началото на фрезоването се увеличава скоростта на двигателя до максимум автоматично, без намеса на оператора, а след края на операцията скоростта се намалява отново напълно автоматично. При това се намаляват значително и нивата на шум при работа, което позволява по-комфортна и удобна работа на оператора.

С цел подобряване на логистиката на обекта и намаляване на разходите, системата реализира и ефективно управление на водата – когато е в режим на фрезоване, водната система се включва автоматично и, респективно, се изключва веднага щом фрезоването спре, като измерената икономия на вода е около 30-40%.

Използването на системата WILDRIVE дава още по-забележителни резултати в комбинация със системата LEVEL PRO. Тя е снабдена със сензори, които могат да бъдат избирани независимо при фрезоване, има удобни функции за запаметяване, два контролни контура, както и здрав, логично структуриран дисплей, който показва до три различни данни от сензорите.

Друг световен лидер в производството на пътностроителна техника Volvo СЕ оборудва своята фреза MW500, с патентованата система Volvo Line Manager за цялостен контрол върху машината. Тази иновативна система, в комбинация със стандартното задвижване на всички колелета и технологията против приплъзване, електронно компенсира изместването на колелата, причинено от динамичните сили при въртене на режещия барабан. С постигнатия по този начин по-ефективен контрол над машината вероятността за грешка от страна на оператора се свежда до минимум и качеството на работа се подобрява значително.

Иновативната система за контрол е създадена за повишаване на технологичността в класа на компактните пътни фрези. Контролният панел включва ярко осветен дисплей и мембранни осветени бутони за приложения при недостатъчна външна светлина. С автоматичния контрол на дълбочината, операторът може да въведе желаната дълбочина на рязане и се осигурява прецизен контрол на фрезоването. Системните съобщения и информацията от диагностиката се изписват на разбираем език, а не чрез кодове, за да улесни отстраняването на евентуални възникнали проблеми.

Асфалтополагане
Автоматизацията в областта на полагането на асфалтови настилки също се развива прогресивно и предлага усъвършенствани технологични решения за увеличаване на производителността и подобряване на качеството на резултатите.

Volvo СЕ предлага асфалтополагача Titan 325 EPM (Electronic Paver Management), оборудван с иновативна електронна контролна система, базирана на CAN-Bus технологията. Модулният дизайн и стандартният интерфейс позволяват системата лесно да бъде модифицирана и надградена така, че да покрива възникнали в бъдеще функционални изисквания. Със разработването на EPM, Volvo СЕ цели да осигури по-голяма икономичност и надеждност на строителния обект.

Системата позволява лесен трансфер на данни, мониторинг на всички основни компоненти и ефективна поддръжка. Контролите на асфалтополагащата машина са интуитивни и дори неопитен оператор инстиктивно може да се справи с тях, без да се нуждае от отнемащо време и средства обучение.

Системата на Voegele за 3D контрол на машината Navitronic Plus вече е тествана успешно в проекти за изграждане на автомагистрали. Тя е проектирана така, че не само да осигурява контрол при променящ се наклона на пътя, но и абсолютно автоматично да определя и управлява положението на подравняващия водач и посоката на движение на полагача с точност до милиметър.

При реализирането на проекти от пътното строителство асфалтополагачът, снабден с Navitronic Plus, работи напълно автоматично – екипът от работници трябва само да наблюдава и следи прогреса на работата по полагането и да координира зареждането на машината с асфалтова смес.

Проектните параметри на пътя се въвеждат директно към системата в дигитална форма, което спестява основната част от геодезическата работа на обекта.

Една важна от финансова гледна точка характеристика на Navitronic Plus е, че 3D позициониращи системи, които вече са на разположение в машинния парк на клиентите за използване с други машини, може да се използва и с асфалтополагача. Така допълнителната инвестиция за асфалтовата настилка може да се намали значително. В допълнение, Navitronic Plus дава възможност съществуващите данни, събрани от измервания, например, при земните работи, да се използват и за операциите по полагане. В резултат на това, общите разходи, особено при мащабни проекти, се намаляват значително.

Не може да не споменем и системата за напълно автоматичен контрол върху машината Topcon 3D-GPS+. Тя е проектирана така, че да позволява добавяне на допълнителни сензори и технологии като например mmGPS (технология за прецизиране на позиционирането) и нови мрежи, когато такива се появят, без да е необходимо закупуване на нова система.

Topcon 3D-GPS+ разполага с удобен цветен дисплей, който показва положението на водещата лента и разстоянието за полагане, както и система за контрол на използвания материал.

Контролирано уплътняване
Работите по уплътняване на почвата и положената вече асфалтова настилка също могат да бъдат улеснено направени по-ефективни с добавянето на системи за контрол и управление на машината.

Новост от Trimble в областта на уплътняването е сензорът CM310 Compaction Sensor. Той позволява графично изобразяване върху дисплея на динамично променящата се плътност на уплътнявания материал. Тази функция позволява да се увеличи производителността на машината, като в същото време се гарантира цялостно, равномерно уплътняване на материала по време на целия работен процес.

Новият сензор може да се използва съвместно със системата Trimble CCS900 Compaction Control System, като така се осигурява по-добър контрол върху процеса на уплътняване и самите операции стават по-ефективни и производителни.

Системата за контрол позволява не само бързина на достигане на необходимата степен на уплътненост, но и да се анализират почвените слоеве, което два възможност да се открият аномалии и разлики в почвените типове в по-ранен етап на работата, преди началото на същинското изграждане на пътната настилка.

Системата AccuGrade Compaction на Caterpillar също е предназначена за подобряване на качеството на резултата и бързината на работа при уплътняване на почви. Система е подходяща за моделите валяци за почва CS563E, CS573E, CS583E, CS663E и CS683E. Тя е разработена с цел да улесни уплътняването, повиши производителността, намалят производствените разходи и да подпомогне документацията на резултатите.

Чрез нея се отчитат стойностите на уплътняване на земната основа, на база връзката им с носещата способност чрез кодираща система. Така се постига оптимално уплътняване, като се избягва възможно преупллътнение. AccuGrade Compaction също има функция да записва проектните стойности и измерените степени на уплътнение, които са важни данни за контрола на качеството и документацията по изпълнение на проекта.

AccuGrade Compaction се използва при изграждането на автомагистрали, градска пътна инфраструктура и площадки на строителни обекти. Тя повишава производителността, като идентифицира и информира за зоните, нуждаещи се от допълнително уплътняване, повишава ефективността, като елиминира повторната обработка и намалява разходите за гориво и броя на работните цикли, необходими за постигане на желаната степен на компактиране.

Системата използва сензор за ускорението, монтиран към барабана на валяка. Чрез него тя определя плътността на материала, или способността му да се съпротивлява на деформация под товар. Това измерване е възможно да се извърши на дълбочина от 1 до 2m в зависимост от вида на самия материал.

Данните постъпват към контролера на системата, който ги трансформира в стойности за компактиране, представени графично на дисплея в кабината на оператора. Така AccuGrade Compaction спомага да се определи в кои зони да се стартират вибрациите. Тя е полезна и за откриването на проблеми с материала, като висока влажност, по-твърди или по-меки зони в него и др.

На хидравлично сгъваема стойка над барабана на валяка е монтиран и GPS приемник. Той използва данните от GPS и Glonas сателитите за определяне на точната позиция на машината. Системата калкулира локацията й, сравнява я с положението на вибрационния барабан и я отнася към проектирания дизайн на работната площадка.

Посредством радио, разположено на кабината, валякът комуникира с намиращата се на терена базова станция. Нейният обхват на действие е в радиус от 10km и може да бъде използван от неограничен брой машини едновременно. Станцията извършва диференциална корекция върху GPS сигнала, определяйки позицията на барабана с точност до сантиметър.

Ъглов сензор, прикачен към шарнирната връзка на рамата, следи за завоите при движение на машината. Той измерва отклонението от праволинейната траектория в градуси и го изпраща до процесора на дисплея в кабината.

Концепцията на Caterpillar за свързване на контролите върху функциите на машините и системите за цялостно управление. Комбинираното използване на системите AccuGrade и Product Link позволява бърз трансфер на данни от инженерния проект в офиса до машината и обратно.

Product Link е модерна телеметрична бордова мониторингова система, която събира и предава информация за местоположението, работните часове, горивото и за цялостното “здравно” състояние на машината. Тя получава данни от бордовите системи на машините и ги прехвърля безжично, чрез сателит, към оперативния център на Caterpillar. Тази информация може да бъде подадена към компютъра на собственика на машината или към дилъра в зависимост от договора за поддръжка. И в двата случая собственикът има достъп до данните през интернет портал, използвайки парола.

Информацията редовно се обновява и през цялото време автоматично се обработва от софтуера. Резултатът е повече време за работа, по-ниски експлоатационни разходи и по-висока възвращаемост на инвестициите за оборудването.

Hamm, от своя страна, въвежда технологията Hamm Compaction Quality (HCQ) в последните си валяци за почва и асфалт. При разработването на системата е взет под внимание фактът, че изискванията за измерване и документиране на резултатите от уплътняването могат да варират в много широки граници, защото уплътнителните работи върху земната основа и асфалтовите пластове също са много различни. За да отговори на всички изисквания, системата HCQ е съставена от отделни модули, които се комбинират идеално помежду си. На първо място, HCQ-Indicator измерва и показва твърдостта на почвата или асфалта. Модулът HCQ-Printer принтер графично показва измереното уплътняване в дадена област и дава възможност за разпечатване на доклад на измерванията. Друг основен модул, HCQ-GPS- Navigator допълнително определя точната позиция на валяка с помощта на GPS. Така, лесно и удобно, измервателната система осигурява оптимални резултати при уплътняване, осигурява на водача ефективна подкрепа и предлага многобройни възможности за подробен анализ на данните.

Системата DCA-A (Dynapac’s Compaction Analyzer for asphalt) за анализиране на полагания асфалт е създадена с цел да помогне на операторите при постигане на идеалния модел на уплътнение, чрез следене на броя на минаванията и динамичното изменение на температурата в асфалта.

Благодарение на предоставената от системата информация, може точно да се планира следващият етап на работата. Броя на преминаванията се следи за оптимизиране на работния процес, което води и до икономии на гориво.

DCA-А дава възможност на изпълнителя да документира работата по уплътняването, за да се анализира движението на валяка и броят преминавания по уплътняваната повърхност. Резултатите се използват за оптимизиране на работата на уплътняващото оборудване и за гарантиране на качествен резултат от работата.

Системата DCA-А софтуер се предлага като опция със съчленените двубандажни валяци на Dynapac. Тя може също така да се монтира и при модернизиране на стари машини.

Системата Asphalt Manager на Bomag за измерване и документация е друг мощен инструмент за оптимизиране на процесите по полагане на асфалтова настилка. Тя записва данни за носещата способност, контролира и документира параметрите на процеса на уплътняване, броят преминавания, амплитудата, честотата и скоростта на работа, както и степента на уплътняване на асфалта и температура на повърхността му.

Проведените тестове показват, че динамичната коравина, изчислена от Asphalt Manager може да се използва като мярка за степента на уплътняване, като се използва носимоспособността на земната основа и се отчита температурата на асфалта. В редица приложения до момента се установява, че благодарение на системата се подобрява равномерността на уплътнение и качеството на положената настилка.