Хоризонтална пътна маркировка методи и машини за нанасяне

Хоризонталната пътна маркировка е един от най-важните елементи за гарантиране на сигурността по пътищата. За обезпечаване на дълготраен експлоатационен срок на хоризонталната пътна маркировка се използват материали с висока якост, които се нанасят с маркировъчни машини. Особено важен компонент са машините за нанасяне на пътна маркировка. В статията ще разкажем за методите за механизирано нанасяне на маркировките, за нормативните изисквания и различните видове маркировъчни машини, както и за различията им в зависимост от конструкцията на ходовата им част, за машините за отстраняване на пътната маркировка и автоматичното управление на маркировъчните машини.

Машините за нанасяне на пътна маркировка се разделят на видове в зависимост от вида на използвания материал и начина, по който те го нанасят. За целта се използват маркировъчни машини, които нанасят маркировъчната боя върху пътната повърхност по безвъздушен и въздушен метод. Произвеждат се и маркировъчни машини, с които се нанася термопластичен материал с разпръскване през екструдер. Известни са и маркировъчни машини за безвъздушно нанасяне на студен спрей-пластик.

Методи за механизирано нанасяне на маркировки
Има четири начина за механизирано нанасяне на маркировъчни линии и знаци с бои и термопластични материали. Това са безвъздушен, гравитационен, пневматичен и кинетичен. При безвъздушния метод потокът боя от резервоара се подава в разпръскващото устройство под налягане. В разпръскващата дюза боята се раздробява на аерозоли, т.е тя се диспергира и се образува еднофазна струя. Налягането в бояджийската поточна система се създава от сгъстен въздух-хидродинамично разпръскване или с помпа-безвъздушно разпръскване.

Гравитационният метод се състои в това, че материалът който се използва за маркиране на линия, се нагрява до течливо състояние и се подава към пътното платно под действието на „собственото си тегло” през дюза със специална форма. Формирането на маркировъчната линия се дължи на високата консистенция на материала и формата на изходния отвор. Гравитационният метод се използва за нанасяне на маркировки с термопластични материали.

Пневматиченият метод за разпръскване на бояджийски материали е универсален. Компресорът засмуква въздух от атмосферата и го подава под налягане във въздухопроводите, които може да се разделят на три части. По единия се подава сгъстен въздух и се създава налягане в резервоара за боя, по другия – свръхналягане в резервоара с разтворител, а по третия – налягане към разпръскващото устройство. Едновременно с подаването под налягане на сгъстен въздух към разпръскващата глава, в нея постъпва и боята или термопластичния материал. В разпръскваща дюза маркировъчната боя се раздробява от струята на въздуха. Образуват се аерозоли, които се движат по посока на въздушния поток. Така през прорезния отвор на дюзата изтича диспергирана двуфазна смес.

При кинетичния метод на разпръскване на лаково-бояджийски и термопластични състави, материалът навлиза в разпръскващата глава под налягане от 3-12МРа създадено от помпа. След изтичане на струята с боя през малкия отвор на разпръскващата дюза, в резултат на внезапното спадане на налягането, потокът от материал се раздробява на малки частици и се образува факел. По този начин се извършва превръщане на потенциалната енергия на лаково-бояджийския материал намиращ се под налягане, в кинетична на изхода на дюзата за разпръскване. Получава се висока скорост на изтичане на материала.

От разгледаните методи за полагане на хоризонтална маркировка, най-широко използваните са пневматичните и кинетичните методи. Характеризират се със своята надеждност, ремонтопригодност и малък разход на боя.

Видове пътно-маркировъчни машини
Полагането на пътна маркировка, отговаряща на съществените изискванията на наредбата, изисква използването на пътно-маркировъчни машини. В зависимост от вида на пътната маркировка и използвания материал, оборудването за нанасянето й се разделя на маркировъчни машини за нанасяне на боя по безвъздушен или въздушен метод, маркировъчни машини за нанасяне на термопластик, машини за безвъздушно нанасяне на студен спрей пластик, машини за пръскане термопластичния материал с екструдер. За най-съвременно и ефективно се смята безвъздушното нанасяне на пътната маркировка. Липсата на контакт с повърхността позволява, да се подобри точността на нанесените линии и да се спести 20% материал чрез пръскане. Създава се възможност да се полагат и по-вискозни материали, което от своя страна означава увеличение на износоустойчивостта и експлоатационния срок на маркировката.

Според метода на управление маркировъчните машини се разделят на ръчно и автоматично управляеми. В зависимост от областта на приложение маркировъчните машини се разделят на машини за малък обем на работа, като ремонт на пътища, мостове и малки улички, паркинги и т.н., а също на градски и магистрални.

Според размера на оборудването и шасито за инсталиране, има три основни групи маркировъчни машини. Малогабаритни - ръчни на колички с вървящ след тях оператор, средни - по размер на собствените си самоходни или теглени шасита, върху средни и големи шасита на серийни товарни автомобили - от малки с максимално тегло до 3,5 тона до тежки триосни с повече от 26 тона общо тегло.

Ръчните частично самоходни машини представляват двуколесна конструкция, върху която са монтирани мотор, редуктор и коляно-мотовилков механизъм, помпа за високо налягане, филтър в системата за високо налягане, носачи на разпръскващите устройства, блок за управление и други устройства за работа. По време на работа, операторът върви зад машината и я направлява в правилната посока. Нанасянето на маркировката се извършва чрез използване на разпръскващи глави, монтирани на конзоли, свързани с контролна дръжка за управление на кормилото. Възможно е надграждане до две разпръскващи глави - за маркиране на двойна линия. При ръчното конструктивно оформление е създадена възможност разпръскващата глава да се изважда от конзолата и да се използва за боядисване по шаблон. Някои модели са оборудвани с устройство за управление, което дава възможност маркирането да се извършва автоматично. Резервоарът на тези машини обикновено е с вместимост от 20 до 50 литра боя или около 100 литра за гореща пластмаса. Максималната им производителност е от порядъка на 2.8-7.5l/min в зависимост от модела. Тези машини се използват за маркиране на паркинги, кръстовища, в промишлени предприятия, спортни зали, а също и за малка маркировка върху пътищата - надписи, стоп линии и други напречни маркировки.

Самоходните, средните, големите и монтираните на камиони маркиращи машини не разполагат със собствено шаси и са предназначени да бъдат монтирани върху шасито на товарен автомобил. В конструкцията им са предвидени до три двойки дюзи за боя, пластмаса или стъклени перли, както и ръчно свързани разпръсквачи за боя и стъклени перли.

Дюзите са разположени на повдигателна количка. Повдигането, спускането - притискането на количката, се извършва с помощта на пневматично или хидравлично задвижване. Кинематичната схема позволява на количката да осигури постоянна ширина на маркировъчната линия при движение през неравности.

Съществуват три варианта за разположението на количката. При страничното разположение количката се намира от лявата страна на превозното средство в средата на каросерията. В транспортна позиция количката се намира в каросерията. В работна позиция се отваря страничният борд, количката се спуска до контакт на колелото с пътя и се фиксира. При задното разположение количката е инсталирана стационарно зад задните колела под каросерията. В транспортна позиция колелото се повдига и се фиксира в горно положение. Дюзите се отстраняват от количката и се фиксират в каросерията на превозното средство. В работна позиция колелото се спуска. За спускането и повдигането на колелата се използва пневматично или хидравлично задвижване.

За всеки от посочените варианти е възможно инсталирането на допълнителна количка. Тя дава възможност да се нанасят гранични маркировки, движейки се по посока на движението. Използването на допълнителна количка с подвижна конзола може едновременно да нанесе маркировъчните линии вдясно и вляво, на разстояние 3.75m-граничната и разделителната линия или едновременно да извърши предварителната и действителната маркировки.

Задвижването на оборудването за боядисване, може да се извършва от независими автомобилни двигатели или от самия двигател на превозното средство чрез кутия за избиране на мощността. Взаимодействието на оператора и на водача се осъществява чрез разговорно устройство. В кабината на водача е инсталиран допълнителен цифров скоростомер. Сегашните машини от тази група са оборудвани с уреди за управление и видеоконтрол.

Скоростта на маркировъчната машина при нанасянето на маркировката се избира от водача на базата на специфични условия, като състояние на пътя, транспортно натоварване и т.н.. При благоприятни условия е възможно да се извърши пътна маркировка със скорост до 15-17km/h. Движениетo при по-висока скорост може да се отрази неблагоприятно на гладкостта и качеството на маркировъчната линия. Максимална производителност на оборудването е 26l/min боя. Областта на приложение на тази група от машини е нанасяне на пътна маркировка на градските и селските пътища и по магистралите и летищата.

Средните и големи универсални маркиращи машини на оригинално шаси са най-разпространената група маркировъчни машини. Те имат различно оформление. С цел да се извършва работа от двете страни на машината, мястото на оператора, контролните уреди и работните органи-маркери често правят така, че да могат да се пренареждат. В ходовата част водещи са задните, а управляеми са предните колела. За задвижване на водещите колела и работното оборудване на маркировъчните машини се използват механични и хидростатични предавки.

Големите самоходни маркировъчни машини обикновено имат допълнително оборудване, което се използва за изготвянето и разпространението на светлоотразителни строителни смеси и сухи перли, за автоматичното полагане на прекъснати линии, а също и за помпи за зареждане на резервоарите с боя. Някои машини са оборудвани с всички съоръжения, както и с теглителни и окачени устройства за нанасяне на надлъжна маркировка в различни варианти. Тези машини могат едноременно да нанасят боя по няколко маркировъчни линии и с различни конфигурации със скорост 16-24km/h. Използват се за маркиране на скоростни многолентови автомагистрали, а също и на по-малки селски пътища с ширина от 5m. Оперативната скорост на маркера може да варира значително в зависимост от марката на машината и вида на работата. При идеални условия за осемчасов ден, машината е в състояние да нанесе между 32 и 48km маркировъчна линия.

Автоматично управление
До настоящия момент полагането на хоризонтална пътна маркировка е трудоемък процес и не е напълно автоматизиран. Освен това, маркировъчните машини работят в технологичен режим, при който работната скорост е значително по-ниска, отколкото в транспортен режим, като необходимата точност на движение трябва да бъде много висока. Затова навигационните параметри следва да бъдат измерени в сантиметри. В допълнение, навигационните средства трябва да осигуряват надеждно и навременно постъпване на навигационната информация до органите за управление със сензори. Ориентацията на маркировъчните машини се извършва с помощта на наблюдателно устройството, което се намира в същата вертикална равнина с оста на работния орган и с оста на маркировъчната линия, която се нанася. По този начин почти всички операции се извършват ръчно в условията на автомобилен трафик. Водачът на маркировъчната машина постоянно тябва да следи положението на виждащото се наблюдателно устройство спрямо предварително зададената траектория. Негативните фактори, които постоянно действат на водача, водят до отклонение от желаната траектория на маркировъчната машина и до влошаване на състоянието на пътната маркировка

Сега автоматизацията на процеса по полагане на маркировките с маркировъчните машини се свежда главно до автоматичната система за управление на дюзата или на матрица от много дюзи. На практика проблемът за пълната автоматизация на управлението на маркировъчната машина, която все още се управлява от водач-оператора, не се разглежда от производителите. В моделите машини, в които могат да бъдат предвидени разделение на функциите на водача и оператора за качествено полагане на пътната маркировка, се изисква високо ниво на взаимно разбиране и съгласуваност на действията им.

Широката номенклатура от съществуващото оборудване за пътна маркировка изисква гъвкави и сравнително евтини решения за автоматизиране на процеса на управление. За реализиране на автоматичното управление на маркировъчните машини е необходимо да се решат задачи, като избор на най-подходящата основна траектория за преместване в работното пространство по желан контур, избор на чувствителен елемент, предлагане на алгоритъм на системата за управление на пътно-маркировъчните машини.

Основната задача на управлението е да се намерят действия за контрол на траекторията на движение, които осигуряват стабилизирано движение на маркировъчната машина, спрямо кривата която изисква отстраняване на асимптотичното отклонение. Стабилизиране на желаната ъглова ориентация, а оттам и на работния орган по отношение на кривата, или премахването на относителната ъглова грешка. Поддържане на желания режим на надлъжно движение на машината.

В решаването на проблемите за движение по предварително зададена траектория има два основни подхода за управлението на машината, а именно програмен и траекторен-контурен. Първият подход се основава на класическите принципи на системите за проследяване, а вторият подход изисква използването на частично стабилизиране.

Програмният метод за управление на маркировъчната машина изисква осигуряването на специално задаващо устройство, което да генерира параметрите по време на движението по траектория и използването на система за проследяване. Последната позволява обработването им от програма. Основните недостатъци на този метод са присъствието на задаващо устройство и необходимостта от преустройване на програмата за движение, при промяна на характера на движението.

Траекторно-контурният метод за управление се фокусира върху използването на настоящите стойности на отклоненията, които се изчисляват или измерват от предварително определен път-пътеки на движение. Елиминира необходимостта от използване на генератори на програмата. Задачите за траекторията на най-важните и видими отношения, са определени с аналитично описание на предназначението на траекторията. В същото време основната задача на системата за контрол се свежда до премахване на отклоненията от пътя и осигуряване желания режим на надлъжно движение.

Системата за контрол на движението на маркировъчните машини трябва да компенсира възможните отклонения и да осигури движението на машината в рамките на определената зона. Очакваните отклонения могат да бъдат компенсирани по един от следните три начина, а именно изместване в една или друга посока на част на машината-количката с дюзи, изместване на цялата машина, комбиниран начин-първо се измества цялата машина на по-голяма част от стойността на необходимата компенсация-грубо насочване, а след това-точно насочване.

Компенсирането на възможните отклонения на изместване на количката е свързано с определени трудности. Загубата на време за нейното преместване ще намали производителността на маркировъчната машина. Компенсирането с точност на всички възможни отклонения само с изместването на цялата машина е трудно поради наличието на значителна инерционна маса. Следователно, най-подходящо е разглеждането на посочения по-горе комбиниран метод.