Все, кто пользуется дорогами, обычно наблюдают лишь за одним технологическим процессом – укладкой асфальта. Все прочие скрыты от глаз водителя или пешехода. Мы решили исправить это и дать вам возможность увидеть самое интересное.
Росавтодор предлагает вашему вниманию цикл о технологиях, применяемых при дорожном строительстве. Мы сняли 12 фильмов, где в роли главных персонажей выступают ЩМА и битум, а также геотекстиль с асфальтобетоном.
На чём держатся все дороги в стране? На сколько вперед умеет прогнозировать дорожная метеостанция? Что роднит обычную кухню с асфальтобетонным заводом? Ответы смотрите ниже.
Фильм 1. Дорожная одежда
Фильм 2. ЩМА – Щебёночно-мастичный асфальтобетон
Фильм 3. Тонкослойные покрытия
Фильм 5. Геотекстиль
Фильм 6. Литой асфальтобетон
Фильм 7. Разметка
Фильм 8. Барьерные ограждения
Фильм 9. Асфальтобетонный завод
Фильм 10. Контроль качества
Фильм 11. Ремонт дорог
— Разместил/а Дмитриева Татьяна 27 декабря 2018, 15:16, отредактировано 29 января 2019, 09:13
Современные технологии дорожного строительства
Источник: rosavtodor.gov.ru
Инновации в дорожном строительстве на страже безопасности человечества
Поделиться
В статье рассказывается:
Как бы мы с вами не ругали российские дороги, но их состояние в последние несколько лет реально изменилось в лучшую сторону. Дело в том, что потихоньку, но очень уверенно внедряются инновации в дорожном строительство. Мы подглядываем за американцами и европейцами, перенимая их опыт. И это не может не радовать!
Чего стоят только интеллектуальные дорожные системы, которые контролируют ситуацию на трассе, передавая все данные диспетчеру. Контроль ведется за плотностью потока, температурой, экологией и состоянием покрытия. Каких-то 20 лет назад мы даже о таком и не мечтали, а сегодня эти инновации уже внедряются! Про эти и многие другие ноу-хау в дорожном строительстве мы подробно рассказали ниже.
Дороги в Европе, США и России
Дороги в Европе, США и России
Дорожный трафик в России по сравнению тем, что был 30-40 лет назад, увеличился в разы. Транспортная активность населения растет, все больше и больше людей покупает автомобили. И это, конечно, не может не влиять на состояние российских дорог.
Технологии дорожного строительства постоянно развиваются и совершенствуются. Качественная дорога сегодня — не просто ровный и заасфальтированный участок земли. Поэтому внедрять в России инновации в дорожном строительстве просто необходимо.
Сейчас в нашей стране реализуется приоритетный проект «Безопасные и качественные дороги», основная цель которого — преображение главных улиц российских городов. Дорожные службы используют самые современные технологии строительства, создавая автомобильные дороги высокого качества. Современная дорожная сеть устроена так, что помогает водителю выбрать верное направление и избежать аварий.
НОВЕЙШИЕ ДОРОЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, КОТОРЫЕ ВЗОРВУТ ВАШ МОЗГ
Те россияне, которые бывали в США и ездили по американским дорогам, знают, что их качество вызывает только позитивные эмоции.
Американские технологии строительства дорог взяли на вооружение многие страны. Чем же они так хороши?
Технологии в США
Власти США вложили немалый бюджет в исследования в сфере строительства магистралей, инженерные разработки и в инновации в дорожном строительстве. Поэтому на сегодняшний день эта страна имеет лучшую в мире систему межштатных дорог.
Большинство крупных магистралей там строится по проверенной десятилетиями технологии с использованием монолитного цементобетона. Таким образом дорожное покрытие получается высокопрочным, долговечным и готовым к любой нагрузке.
Подушка для дороги создается из гравия, глины и песка. Каждый ее слой тщательно утрамбовывают и обрабатывают химическими реагентами. Это позволяет поддерживать коэффициент содержания воды в подушке неизменным на протяжении многих лет, чтобы дорога не проседала. Затем на подушку кладут двойной слой асфальта, монтируют арматуру для бетонного полотна и заливают бетонную смесь.
Конечно, такое дорожное строительство требует немалых затрат. Один километр американской автомагистрали, если пересчитать на российскую валюту, обойдется в 270 млн рублей. При этом в нашей стране 1 км федеральной трассы обходится в 47-48 млн рублей. Разница в качестве дорог неудивительна.
Считается, что в Европе преимущественно не используют инновации в дорожном строительстве, а придерживаются консервативных технологий. Однако Португалия, Австрия, Франция и Нидерланды лидируют в рейтинге стран с лучшими дорогами. Не отстает и Германия. Автовладельцы по всему миру считают немецкие автобаны очень качественными.
Технологии в Европе
В США и европейских странах дороги строят примерно одинаково. Отличительная черта магистрали в Европе — супер-прочная (до двух метров) подложка под асфальт, сделанная из нескольких слоев разных материалов. Сверху укладывают слой бетона, а затем асфальт.
Европейские дорожные строители выполняют свою работу тщательно и неторопливо. Граждане стран Европы стараются беречь дороги. Сотрудники специальных служб регулярно проверяют техническое состояние магистралей и следят за грузооборотом.
- Российские традиционные технологии
Конечно, в нашей стране внедряются новые технологии и инновации в сфере дорожного строительства, благодаря которым качество дорожного покрытия улучшается. Сейчас можно отметить следующие позитивные моменты:
- Строительные работы выполняются на более высоком уровне.
- Техническое оснащение становится более качественным.
- Мелкие ремонтные работы проводятся вовремя.
- Регламент эксплуатации дорог не нарушается.
- Используются современные материалы и оборудование (в том числе битумные смеси, ручные заливщики швов, гудронаторы).
Зарубежные технологии, которые еще недавно были в новинку для России, теперь уже перестают восприниматься как что-то необыкновенное. Они вытесняют традиционные способы строительства дорог, что помогает повышать эксплуатационные свойства дорожного полотна.
Так, около четырех лет назад специалисты Росавтодора стали активно применять технологию холодной регенерации и стабилизации асфальтобетонных покрытий, так называемый холодный ресайклинг. Это способ восстановления дорожного покрытия, при котором материал старого покрытия смешивается со смесью вяжущих компонентов. В результате создается новое покрытие — монолитное и прочное.
Возможно, новые инновации в дорожном строительстве уже в 2021 году придут в Россию. Они помогут разрушить стереотипы о низком качестве российских дорог.
Инновационные материалы для строительства дорог
В России за последние 10 лет в строительстве дорог стали активно использовать геосинтетические материалы, являющиеся инновационной разработкой. Они выполнены на основе полимеров, поэтому их применение повышает не только срок эксплуатации дорожного покрытия, но и его экологичность.
Геосинтетики устойчивы к воздействию химических веществ, к любым агрессивным средам и перепадам температур. Они могут эксплуатироваться в течение сотни лет и имеют низкую материалоемкость. В зависимости от того, какая задача стоит перед дорожными строителями, подбирается определенный геоматериал.
Многослойные структуры композиций геоматериалов, которые называются геокомпозитами, используют при изготовлении вертикальных прикромочных дренажей дорог и подпорных стен. Они выполняют функции дренажа и фильтрации. Главные параметры геокомпозитов — толщина каждого слоя и его плотность.
Геотекстиль — важная инновация в дорожном строительстве. Его делают из полиэфира или полипропилена. Он выпускается рулонами или листами. Этот материал очень гибкий, прочный и водонепроницаемый.
В дорожном строительстве он применяется для фильтрации влаги и отделения щебня от грунта. Это необходимо, чтобы дорожное полотно не деформировалось. Магистрали, которые строили с использованием геотекстиля, трескаются в три раза реже. При выборе этого материала нужно следить, чтобы он был плотным.
По способу плетения нитей и текстуре геотекстиль делится на следующие типы:
- Вязаный — изготовленный из волокон, соединенных специальной схемой. Такой геотекстиль применяется для отделения одной среды от другой.
- Тканый, в котором волокна переплетаются перпендикулярно друг другу. При этом используется от двух и более полос нитей. Тканый геотекстиль очень надежен и хорошо снижает нагрузку на дорожное полотно.
- Нетканый, где волокна переплетены бессистемно. Его пропитывают специальными составами. Нетканый геотекстиль хорошо растягивается, но его прочность невысока.
- Геомембраны
Чтобы отделить один слой дорожного полотна от другого, используют мембраны — сплошное синтетическое влагостойкое волокно толщиной 1-4 мм. Мембраны очень прочные и имеют устойчивость к растяжениям более 600 %. Этот материал выпускают в рулонах или листах разных габаритов. При укладке такого настила получаются минимальные стыки.
Главные места применения мембран — тоннели, мосты, участки дорог с повышенной влажностью, почвы с подземными реками. Там, где уложена мембрана, асфальт не вспучится из-за сильных морозов.
Геокамеры — еще одна инновация в дорожном строительстве. Они применяются в качестве форм для сыпучих и среднефракционных материалов при создании гидротехнических сооружений. Геокамеры имеют отличия в высоте и размерах ячеек. Этот материал наделен отличной влагопроницаемостью, прекрасно выдерживает морозы, жару и воздействие ультрафиолета. Поэтому сооружения, где он применяется, меньше страдают от деформаций.
Геосетки и георешетки выполняются из полимерных или синтетических нитей. Их выпускают отдельными модулями или рулонами. Основой для материала могут послужить полипропилен, стекловолокно, полиэтилен, полиэфир.
Георешетки отличаются от геосеток толщиной и размерами ячеек, у этого материала они существенно больше. Они нужны, чтобы укреплять склоны дорог, устои мостов и строить трассы на слабых грунтах, так как у них есть армирующие свойства. После укладки ячейки заполняют бетоном марки М200, щебнем или грунтом.
Геосетки обладают гибкостью и легкостью, но при этом они прочные. Их используют, чтобы предотвратить смешивание одного слоя дорожного полотна с другим. Также геосетки нужны для армирования, укрепления и выравнивания дорог. Они кладутся в грунт или асфальтобетонные покрытия.
Материал, известный как геомат, состоит из хаотично расположенных маленьких ячеек. В дорожном строительстве он обеспечивает фиксацию корневой системы деревьев на склонах и откосах. Геомат позволяет корням переплетаться друг с другом и с волокнами материала. Его использование снижает степень эрозии почвы или помогает полностью ее предотвратить.
Нефтяной битум — важный компонент, который используют при производстве асфальтобетона. Он обладает вяжущими свойствами, для усиления которых в него добавляют разные активные вещества.
Битумная эмульсия — жидкость, которая образуется при диспергировании битума в воде с добавлением эмульгатора. В нашей стране битумную эмульсию применяют в дорожном строительстве как пленкообразующий или вяжущий материал. Она превосходит битум своей технологичностью и экологичностью, а также более дешевая в использовании.
Важно, что битумная эмульсия пожаро- и взрывобезопасна. Ее можно хранить в жидком состоянии. Экономия битума при ее применении составляет 30-40 %, а электроэнергии — 1,5 раза. Битумную эмульсию можно использовать на влажных минеральных материалах, что позволяет продлить строительный сезон. Минус в том, что она подходит лишь для ремонтных работ, ее нельзя использовать при строительстве дорог с высоким автомобильным трафиком.
- Модификация битума полимерами
Следующая инновация в дорожном строительстве — добавление полимеров в битум. Он становится более эластичным, поэтому асфальтобетонное покрытие служит дольше, выдерживает большие нагрузки и меньше трескается.
Битум, модифицированный полимерами, имеет широкий диапазон рабочих температур. Температуры хрупкости и размягчения у него отличаются на 100 °С, в то время как у обычного битума — на 60 °С. В наши дни нефтехимическая индустрия создает множество полимерных соединений, которые делятся на группы: термоэластичные материалы, эластомеры и термопласты. Любое из этих соединений подойдет для модификации битума.
- Модификация битума резиновой крошкой
Также свойства битума можно модифицировать, добавив в него резиновую крошку. Для этого к битуму подмешивают крошку размером 0,5-1,5 мм с соотношением 7-12 % от его объема. Наружный слой дорожного полотна меньше трескается, его упругость растет на 20-30 %, он лучше поглощает шум и делается более морозоустойчивым. Модифицированный материал прослужит в 2-3 раза дольше.
Смесь резины и битума имеет разные свойства. В зависимости от того, как именно ее произвели, это может быть:
- более высокая вязкость, чем у простого битума;
- пониженная чувствительность к перепадам температур;
- высокая сцепляемость.
Дорожное покрытие, в котором есть гранулят и мелкая резиновая пыль, становится устойчивым к заморозкам и эластичным. Когда на такой дороге образуется лед, он быстро разрушается при контакте автомобильных шин с покрытием. Благодаря этому, на таких магистралях реже случаются дорожно-транспортные происшествия.
Дорожное полотно, изготовленное из гравия или более грубого резинового гранулята, уменьшает опасность скольжения по воде. Дождевые лужи быстро впитываются в пористое покрытие. Смесь резиновой крошки и битума также применяют для заделывания трещин в дорожном полотне. Она позволяет открыть дорогу для машин сразу после проведения ремонтных работ. На 1 км дорожного полотна уходит 15 – 20 тонн резиновой крошки.
Инновационные методы дорожного строительства
Ученые постоянно ищут ответ на вопрос — как создать дорожное покрытие, которое прослужит сотни лет. Существует немало разработок, которые являются инновацией в дорожном строительстве.
Отведение грунтовых вод
Дороги из пластика
Все эти инновации в дорожном строительстве — огромный вклад ученых в безопасность на дорогах и увеличение срока службы дорожных покрытий. К сожалению, пока неизвестно, будут ли такие технологии применяться в России.
Цифровые технологии в дорожном строительстве
Есть вероятность, что в ближайшем будущем будут созданы самоуправляемые автомобили. Если это случится, то потребуется трансформация всей дорожной инфраструктуры. Например, нужно будет сделать так, чтобы автомобили в режиме реального времени устанавливали связь с дорожным полотном и передавали информацию о геопозиции.
На всех магистралях будут устанавливать устройства «компьютерного зрения». В работу введут специальные датчики, с помощью которых водители будут узнавать об обстановке на дороге. Затем и вовсе за рулем вместо людей окажутся роботы. Если подобные технологии войдут в нашу жизнь, аварийность на дорогах существенно снизится, а также появятся возможности для постоянной оптимизации транспортных потоков.
Ожидается, что в будущем проектировщики магистралей смогут с помощью технологии Building Information Modeling (ВIM) смоделировать цифровую трассу со всеми развязками, эстакадами и мостами на всю протяженность реальной трассы.
Это даст возможность в формате 3D рассмотреть дорожное полотно и проанализировать его важные параметры, при необходимости скорректировав себестоимость проекта. Это настоящая инновация в дорожном строительстве, революционный метод по скорости анализа данных.
В Китае есть автодорожный мост Сутун через реку Янцзы протяженностью 57 км. Он возведен с применением BIM-технологии. Также имитационное моделирование применяли при строительстве моста через Керченский пролив.
Системы управления smart-техникой будут формировать поверхности каждого слоя дорожного покрытия. Здесь понадобится 3D-моделирование, которое позволит проецировать поверхность структурных слоев. Каждый новый этап работ будет осуществляться с применением определенного вида машин. Smart-техника обеспечит безопасность управляющих ею операторов и уберет проблему «человеческого фактора». Операторы смогут одновременно управлять сразу несколькими машинами, за счет чего вырастет производительность их работы.
Уже внедряемые интеллектуальные транспортные системы
Интеллектуальные транспортные системы, которые внедряются сейчас:
- Подсистема мониторинга характеристик транспортного потока;
- Подсистема информирования водителей с помощью ДИТ и ЗПИ;
- Подсистема мониторинга погодных условий;
- Подсистема мониторинга состояния трасс и дорожной инфраструктуры;
- Подсистема мониторинга экологической обстановки.
Когда внедряют подсистемы ИТС, это делают с учетом особенностей региона, чтобы их работа была эффективной.
Эти подсистемы оперативно передают данные о состоянии дорог, погодных условиях, транспортных потоках, нарушениях нормативов содержания и ремонта дороги, экологической обстановке и др.
Интеллектуальные транспортные системы
Применение подсистем ИТС позволяет на более качественном уровне осуществлять прогнозирование, контроль и принятие решений. Бюджетные средства используются эффективно, уровень содержания дорог повышается, улучшается организация движения, водители становятся более информированными о ситуации на дорогах. Безопасность движения по трассам повышается за счет предупреждений об опасных погодных условиях.
С помощью подсистем ИТС региональные центры организации дорожного движения получают точную и подробную информацию о дорожно-транспортной ситуации и о том, как она будет развиваться. Это дает возможность автоматизировать работу диспетчерских служб и снизить перегрузки на проблемных участках дорог.
Специалисты дорожно-эксплуатационных и ремонтно-строительных организаций благодаря внедрению подсистем ИТС оптимизируют производственно-технологические процессы и повышают рентабельность дорожных работ.
Системный интегратор АО «ТРАССКОМ» предлагает инновации в дорожном строительстве. Методы работы АО «ТРАССКОМ» имеют конкурентные преимущества и легко интегрируются в региональные ИТС. Также компания готовит квалифицированных специалистов в области систем мониторинга и прогнозирования состояния дорожных полотен.
Главные преимущества продуктов АО «ТРАССКОМ»:
- Надежное оборудование и программное обеспечение
- Многофункциональные системы мониторинга, аналитики и поддержки процессов принятия решений
- Качественный мониторинг состояния дорог с использованием мобильных комплексов, технологии искусственного интеллекта, прогнозирования и термокартирования
- Автономное энергоснабжение
Сотрудникам АО «ТРАССКОМ» принадлежат уникальные разработки. Так, мобильный комплекс дорожного мониторинга (МДКМ) «Иней-М» совершил революцию в мониторинге состояния дорог. Он компактен, устанавливается на любое транспортное средство и в режиме реального времени передает диспетчерам информацию о состоянии дороги с точной привязкой к координатам. Это очень эффективный инструмент для контроля состояния трасс, особенно зимой.
Главные преимущества продуктов АО «ТРАССКОМ»
Технологические решения АО «ТРАССКОМ» помогают обеспечивать безопасность на дорогах и экономить бюджет. Например, в Свердловской области эти внедренные решения полностью окупились за одну зиму.
Специалисты компании стремятся к тому, чтобы их технологии и инструменты помогали сохранять жизни водителям и пассажирам, повышали эффективность производственных процессов и делали дорожное движение удобным и комфортным. Многочисленные отзывы специалистов дорожных служб со всей России говорят о том, что эти задачи реализуются на высоком уровне.
Состояние дорог в России часто критикуют. Но нельзя не признать, что сейчас в нашей стране внедряется много инноваций в дорожном строительстве. Появляются новые магистрали и трассы, что положительно влияет на экономику отдельных регионов и всей страны в целом.
Источник: trasscom.ru
Современные технологии дорожного строительства
Современные автомобильные дороги в России уже не соответствуют устаревшему стереотипу об их низком качестве. На сегодняшний день новые автодороги обладают высокими эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы, во многом благодаря тому, что дорожно-строительные компании используют эффективные технологии дорожного строительства.
«На качество автодорог, помимо технологий дорожного строительства, влияет также профессионализм и добросовестность подрядчика. Недобросовестные дорожники нарушают технологию и нормы ГОСТ, используя при этом менее качественные материалы, что напрямую влияет на характеристики и срок службы покрытия»
Помимо соблюдения норм ГОСТ и технологического процесса, существуют современные технологии дорожного строительства, использование которых способно усилить характеристики покрытия, хоть это и не является обязательной мерой.
Укладка асфальта с использованием современных методов и материалов не влечет за собой сильного удорожания, при этом некоторые технологии способны продлить срок эксплуатации уже существующих дорог.
Требования ГОСТ к технологии дорожного строительства
При соблюдении технологии дорожного строительства, которая соответствует современным нормативным требованиям, можно добиться высокого качества покрытия, которое прослужит длительный срок.
Технология устройства дорожной одежды по ГОСТ:
- Подготовка и уплотнение земляного основания дорожными катками массой от 16 т.
- Монтаж геотекстиля высокой прочности, имеющего плотность от 450 г/м 2 .
- Устройство и уплотнение песчано-гравийного слоя, имеющего толщину от 50 см.
- Монтаж георешетки из полимерных материалов.
- Устройство слоя щебня M-800 крупных фракций (40-70 мм), имеющего толщину от 22 см.
- Устройство слоя черного щебня мелких фракций диаметром 5-20 мм, имеющего толщину от 12 см.
- Укладка и уплотнение крупнозернистого асфальтобетона (фракции 20-40 мм), толщиной слоя 8 см.
- Укладка и уплотнение мелкозернистого асфальтобетона (фракции 10-20 мм), толщиной слоя 7 см.
- Устройство покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона, толщиной 5 см.
«Черный щебень – выверенная пропорция прочного щебня (определенной формы и размера) и битумной эмульсии»
«Щебеночно-мастичный асфальтобетон – разновидность асфальтобетона, имеющая высокие характеристики, превосходящие большинство аналогов. Основу такого асфальта на 70-80% составляет горный щебень, а также в состав добавляются, помимо прочего, специальные целлюлозные волокна, выступающие в роли модификатора»
Кроме того, конструкция дорожной одежды может быть усилена дополнительной плоской геосеткой между слоями асфальтобетона, что усилит армирование покрытия.
Полимерасфальтобетонная смесь
Полимерасфальтобетонная смесь представляет собой усовершенствованный тип асфальтобетона, в котором вместо обычного битума используется специальное битумное вяжущее. Данное битумное вяжущее было получено путем добавления в нефтяной битум полимеров, пластификаторов и поверхностно-активных веществ.
Вследствие этого возросли некоторые характеристики:
Таким образом, использование полимерно-битумного вяжущего в составе асфальтобетона позволило получить полимерасфальтобетонную смесь, превосходящую по характеристикам большинство разновидностей асфальта. Кроме битума, в составе присутствует щебень, минеральный порошок и специальные добавки.
Технология «Суперасфальт»
Данная технология дорожного строительства позволяет получить асфальтобетонную смесь, наиболее подходящую под индивидуальные параметры участка, на котором будет производиться укладка. Это обеспечивает повышение срока службы покрытия в 2-3 раза, в сравнении с большинством асфальтобетонов.
Суть технологии заключается в проектировании состава в лабораторных условиях с учетом климатических параметров, перепадов температур в регионе, текущей нагрузки на автодорогу, а также в прогнозировании роста нагрузки на дорожное полотно. Учитываются показатели на период около 20 лет.
В индивидуальном порядке учитывается набор компонентов, которые войдут в состав, а также их пропорции и особенности:
- Подбирается наиболее подходящее битумное вяжущее.
- Подбирается каменистый заполнитель:
- Определяется диаметр фракций;
- Определяется форма камней.
На протяжении всего процесса разработки состава, производятся испытания на современном лабораторном оборудовании. Таким образом, технология «суперасфальт» позволяет увеличить безремонтный срок службы покрытия до 10-12 лет.
Какие улучшенные показатели имеет «суперасфальт»:
- Стойкость к механическому воздействию;
- Трещиностойкость;
- Сопротивляемость образованию деформаций;
- Влагоустойчивость;
- Стойкость к климатическим условиям;
- Низкая восприимчивость к перепадам температур;
- Длительный срок службы.
Несмотря на то, что истоки технологии уходят во времена СССР, популярность она обрела благодаря применению в США, Европе, Канаде и некоторых других стран. Однако западный (superpave) и российский (суперасфальт) имеют различия – для теплых стран нет необходимости учитывать серьезные перепады температур, тогда как в России это является необходимостью.
Модификаторы для усиления асфальтобетонных смесей
Современные технологии дорожного строительства подразумевают использование множества различных модификаторов для асфальтобетонных смесей, которые способны повысить те или иные физико-механические свойства состава. Например, в щебеночно-мастичном асфальтобетоне используются целлюлозные волокна, а в полимерасфальтобетонной смеси битум модифицирован сразу несколькими компонентами.
Иногда в качестве модификаторов могут выступать простые наполнители, например резиновая крошка, однако в большинстве случае модифицирующие добавки имеют сложный химический состав.
Какие параметры могут повысить модификаторы для асфальта:
- Адгезионные свойства;
- Сопротивляемость деформации;
- Препятствие растеканию вяжущего;
- Пластичность;
- Прочность на сдвиг, растяжение и сжатие;
- Сопротивляемость растрескиванию;
- Стабилизация;
- Срок службы;
- Стойкость к высоким и низким температурам.
Кроме того, существуют способы продлить срок службы эксплуатируемого покрытия уже после укладки. Для данных целей также применяются определенные технологии дорожного строительства и ремонта.
Выводы
Современные технологии дорожного строительства позволяют повысить эксплуатационные характеристики покрытия путем улучшения некоторых физико-механических свойств асфальтобетонных смесей.
За счет этого возрастает не только прочность дорожного полотна, но и срок его службы и периодичности ремонта. Это также влечет за собой экономию денежных средств, так как снижается потребность в техническом обслуживании.
Источник: asfalt-kachestvo.ru
Технологии строительства умных дорог: что, как и зачем используется
Привет, Хабр! Сегодня хотелось бы обсудить такой вопрос, как создание умных дорог, ведь будущее транспортной инфраструктуры — ее цифровизация и автоматизация. В городах и за их пределами дороги станут безопаснее для участников движения, когда различные сенсоры и датчики смогут контролировать скорость машин, сами машины будут взаимодействовать между собой, а потоком станет управлять компьютерная система, обрабатывающая огромный объем информации в секунду.
Так получилось, что чаще всего говорят именно об умных технологиях, которые станут внедрять в новую инфраструктуру. А вот как будут ее разворачивать, то есть какие технологии применяются при создании умных дорог? Сегодня предлагаю обсудить именно это.
3D-моделирование в ходе строительства
- Геодезические разбивочные работы.
- Вынос проекта на местность.
- Земляные работы.
- Укладка нескольких слоев покрытия.
- Создание водоотводных и дренажных систем.
- Прокладывание кабелей.
- Установка знаков, датчиков и т.п.
Для того, чтобы оптимизировать процессы строительства, несколько лет назад была разработана система 3D-моделирования, позволяющая обеспечить более высокий уровень автоматизации процесса строительства. Здесь основной компонент — 3D-модель, которая представляет собой комплекс файлов поверхностей в DXF-формате.
Такие файлы поочередно загружаются в бортовой компьютер, который установлен в кабине машины, а умная система позиционирует укладчик — машина сама «понимает», где находится, когда нужно начинать укладку, слоем какой толщины и в каком направлении она должна выполняться.
На практике такие системы уже применяются — например, проект QSBW 4.0 из Германии как раз и использует моделирование. Но немцы еще и разработали продвинутую систему отслеживания состояния укладываемого покрытия.
Система контроля состояния материалов строительства
Состав современного дорожного покрытия весьма сложен, причем каждый слой должен соответствовать определенным характеристикам. Поэтому качество покрытия нужно контролировать не только во время укладки, но и во время доставки до места строительства.
Для этого используются умные сенсоры, которые устанавливаются на грузовиках, бетономешалках и прочих транспортных системах, оценивая свойства гравия, битума, бетона и прочих составов.
Что касается самих материалов, то сейчас широко применяются геосинтетические материалы (геотекстиль, геосетки, объемные георешетки) в конструкциях земляного полотна и дорожной одежды; полимерные материалы в конструкциях пешеходных переходов, ливневых очистных систем, мачт освещения, перил, лотков и других элементов обустройства дороги.
Лазерные системы контроля
Когда речь заходит об умной инфраструктуре, то обычно рассказывают об умных знаках, разметке и прочих сложных системах. Пока что на дорогах их очень мало — просто потому, что это дорого, причем не только по причине высокой стоимости самих датчиков, но и потому, что для их использования необходимо модернизировать существующую инфраструктуру дорог.
В этом году специалисты из Университета Карнеги-Меллона предложили заменить эти датчики на лазерную систему. Это лазерная виброметрия, где используется анализ отраженного сигнала. Система посылает луч на определенный объект, луч отражается, и уже отражение анализируется фотодетектором. Если на поверхности объекта возникают механические колебания, то отраженный сигнал изменяется в соответствии с ними.
Для использования этой системы нужна лазерная установка и обычные дорожные знаки, которые не нужно ни менять, ни каким-то образом адаптировать.
Лазерная установка состоит из фотодетектора, лазерного дальномера и отдельного 200 милливаттного лазерного излучателя с длиной волны 650 нанометров. Луч лазера безопасен для человека, так что даже если попадет на водителя, ничего не случится.
Такая система может использоваться для обнаружения приезда общественного транспорта, подсчета трафика, определения типа проезжающих автомобилей, определения занятости парковочного места и т.п.
Умное дорожное покрытие
Кроме асфальта или бетона, разработчики умных дорог предлагают разные типы дорожного покрытия, которые способны решать достаточно интересные задачи. Разновидности покрытий:
- Солнечные батареи. Это весьма интересная идея, прототипы которой уже существуют и испытываются в разных странах. На обычное дорожное покрытие предлагается укладывать специальные солнечные батареи. Их необходимо защищать от физического воздействия сверхпрочным прозрачным покрытием. Сам по себе проект неплох, но он очень дорогостоящий, цена подобной дороги в разы выше стоимости прокладывания дороги обычной. Так, площадь покрытия в 2800 кв м обошлась в 5 млн евро. Энергия, которую вырабатывает покрытие, используется как для снабжения инфраструктуры, так и для освещения улиц, прилегающих к транспортной магистрали.
- Умная светящаяся разметка. Здесь все чуть проще. Речь идет о покрытии дорожного полотна специализированными элементами — либо флуоресцентными, либо со светодиодами. Они позволяют оповещать водителей о дорожной обстановке, освещать дорогу, оптимизируют трафик и снижают аварийность.
- Аккумуляция тепловой энергии. Это уже не солнечные панели, а тепловой коллектор, который накапливает тепловую энергию на протяжении светового дня, отдавая потом ее на другие нужды — например, на обогрев различных транспортных объектов, тоннелей и т.п. Система аккумулирует тепло, используя жидкий теплоноситель. Он циркулирует под дорожным покрытием и хранится в специальных резервуарах.
- Магнитные датчики. Здесь тоже все просто. Дороги оснащаются магнитными элементами, которые могут использоваться в качестве дополнительных модулей разметки. Правда, в этом случае необходимо, чтобы эту магнитную разметку «понимали» проезжающие мимо нее автомобили.
- Асфальт тоже эволюционирует. Например, российская компания “Автобан” разработала асфальтную смесь, которая обеспечивает полный отвод воды с поверхности автодороги во время осадков, тем самым гарантируя безопасность движения, хорошую видимость, отсутствие водяного тумана и снижение шума.
Дорожные «лаборатории»
Проектов строительства умных дорог много — десятки, если не сотни. Но, поскольку технологии новые, их где-то нужно отрабатывать. Ведь если разработанную технологию внедрят на транспортной линии длиной в сотни километров, а она себя не оправдает, убытки могут быть огромными.
Во избежание этого некоторые страны создают специальные «лаборатории». Особенно отличились в этом плане США. На австостраде в округе Монтгомери здесь построили специальный отрезок дорожного покрытия, который получил название Virginia Smart Road или Virginia Smart Highway.
Длина отрезка всего 3,5 км. На нем тестируется все — технологии строительства, новейшие материалы покрытия, освещение, навигация, поведение водителей в новых условиях. Участок просто-таки нашпигован датчиками и камерами, а также системами, которые моделируют разные метеорологические условия — дождь, снег, туман, гололед и т.п. При помощи этих систем можно смоделировать условия любого штата страны.
В качестве вывода стоит сказать, что технологии создания дорог совершенствуются с каждым днем, в частности группой компаний “Автобан”. Чем умнее становятся дороги, тем прогрессивнее и технологии строительства, разворачивания инфраструктуры. В том либо ином виде умные системы появились на дорогах практически всех стран мира. Их дальнейшее продвижение несколько замедляет малая распространенность соответствующих технологий, а также отсутствие соответствующей законодательной и нормативной базы. Но через несколько лет ситуация должна измениться, и мы станем ездить по дорогам, которые уже без преувеличения можно будет назвать умными.
Источник: habr.com