АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Марков Артем Сергеевич (Россия, Омск) – студент, ФГБОУ ВО «СибАДИ», гр. СУЗ13–Д1 (644080,

пр. Мира ,д. 5, e-mail: markovartyom795@mail.ru).

Kalushin Maksim Dmitrievich (Russian Federation, Omsk) – student of group SUZ13-D1 of The Siberian State Automobile and Highway University (SibADI) (644080, Mira, 5 prospect, Perm, Russian Federation, e-mail: max-kalushin@mail.ru).

Markov Artem Sergeevich (Russian Federation, Omsk) – student of group SUZ13-D1 of The Siberian State Automobile and Highway University (SibADI) (644080, Mira, 5 prospect, Perm, Russian Federation, e-mail: markovartyom795@gmail.com).

УДК 625.85

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС УКЛАДКИ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКОМ С АДАПТИВНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

THE WORKING PROCESS OF LAYING ASPHALT PAVER WITH AN

ADAPTIVE CONTROL SYSTEM

С.А. Милюшенко

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Россия, г. Омск

Ключевые слова: асфальтобетонная смесь, адаптивная система управления, асфальтоукладчик.

Введение

Строительство дорог по современным нормам и правилам (СНиП), учитывающим возможные нагрузки на асфальтобетонные покрытия от грузопотоков, представляет собой сложный технологический процесс, реализуемый с применением высокопроизводительных машин и оборудования. Неотъемлемыми компонентами дорожно-строительных комплексов

стали средства и системы автоматизации, обеспечивающие возможность достижения максимальной производительности машин и наивысшего качества выполнения работ. /1/

Широкое распространение в строительстве асфальтобетонных покрытий получили асфальтоукладчики. Асфальтоукладчики используются для выполнения операций: приема смеси от транспортирующих средств, распределения ее на заданную ширину укладки, профилирования, уплотнения и выглаживания асфальтобетонной смеси.

Процесс укладки асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком

Основная задача асфальтоукладчика – уложить на поверхности дороги слой горячего

асфальтобетона так, чтобы он имел ровную поверхность, одинаковую (по длине и ширине) толщину и мог выдержать вес тяжелых катков, используемых для окончательного уплотнения и выравнивания покрытия.

Сложная динамическая система управления рабочего оборудования асфальтоукладчика, включает в себя три основных блока: система управления рабочего оборудования (СУ РО), рабочее оборудование (РО), асфальтобетонное покрытие (АП). /2/

СУ РО представлена подсистемами: задатчик параметров асфальтобетонного покрытия, устройство управления, гидропривод рабочего оборудования, датчики рабочего оборудования.

РО представлено подсистемами: выглаживающая плита, рама машины, микрорельеф, ходовое оборудование. АП представлена подсистемой: микрорельеф, сила реакции асфальтобетонного покрытия. /3/

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Рисунок 1 – Блок-схема системы управления рабочего оборудования асфальтоукладчика

Предварительно перед началом работ, проводимых по строительству асфальтобетонного покрытия, механически задается необходимый угол атаки выглаживающей плиты 50 асфальтоукладчика. После этого человек-оператор задает угол атаки выглаживающей плиты

асфальтоукладчика в специальный блок (задатчик параметров) асфальтобетонного покрытия (М1), в установившемся режиме, при ручном управлении человек-оператор может изменять

положение рабочего органа асфальтоукладчика путем воздействия на электрогидропривод рабочего оборудования, гидроцилиндров подъема-опускания выглаживающей плиты

асфальтоукладчика (О2). Для перехода к автоматическому рабочему режиму укладки асфальтобетонного покрытия человек-оператор включает устройство управления (О1) после

чего асфальтоукладчик в автоматическом режиме производит укладку асфальта, что существенно повышает качество строящейся дороги по сравнению с асфальтоукладчиком работающем в ручном режиме. На всем протяжении рабочего процесса человек-оператор

визуально определяет угол атаки выглаживающей плиты (М8) и оценивает параметры рабочего процесса (М2). На асфальтоукладчике в установившемся режиме работы действуют различные

возмущающие воздействия, в частности со стороны микрорельефа на ходовое оборудование (М9) и на выглаживающую плиту со стороны асфальтобетонного покрытия (О3). Неровности

микрорельефа вызывают вертикальные перемещения ходового оборудования, что приводит к перемещению в пространстве рамы машины (О6) и не управляемым перемещениям выглаживающей плиты (О5), тем самым изменяется толщина укладываемого асфальтобетонного покрытия. Толщина укладываемого асфальтобетонного покрытия влияет на выглаживающую плиту в пространстве, изменяя ее угол атаки (О4), датчик рабочего оборудования (лазерный приемник) определяет положение выглаживающей плиты (М7). В свою очередь эти параметры передаются на устройство управления (М4), где сравниваются со значениями из задатчика параметров (М3). В соответствии с алгоритмом работы, устройство управления вырабатывает управляющие сигналы на управляющие гидроцилиндры рабочего оборудования (М5), изменяя тем самым положение выглаживающей плиты в пространстве до требуемых значении (М6).

Алгоритм работы устройства управления реализует предсказывающую функцию за счет применения дифференцирующего звена и форсирующей связи представлен в виде передаточной функции.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

УДК 625.7/.8

О ПРОБЛЕМАХ И СПОСОБАХ ИХ РЕШЕНИЯ ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СИБИРСКОМ РЕГИОНЕ

ON THE PROBLEMS AND THEIR DECISIONS AT RECONSTRUCTION

HIGHWAY IN THE SIBERIAN REGION

А.С. Николаев, студент

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Россия, г. Омск

Аннотация. В статье рассматривается решение проблем при капитальном ремонте автомобильной дороги «А-320 Омск – Черлак – граница с Республикой Казахстан км 36+000 –

км 57+000», связанных со сложностями метода термопрофилирования (ремикс). В данной работе описывается район строительства, используемая техника, дана краткая информация о методе термопрофилирования и последовательности операций. Особое внимание уделено вопросам рецептуры асфальтобетонных смесей, анализу их составляющих и поиску новых решений.

Ключевые слова: асфальтобетонная смесь, термпрофилирование, капитальный

строительной отрасли Омской области и Российской Федерации в целом. В рабочие планы организации на период 2016 года был включён капитальный ремонт и частичная реконструкция участка автомобильной дороги «А-320» (рис. 1).

Рисунок 1 – Участок автомобильной дороги Омск – Черлак (км 36+000 – км 57+000)

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Территория района, через который проходит автомобильная дорога Омск – Черлак (км 36+000 – км 57+000), расположена вдоль среднего течения реки Иртыш и нижнего течения реки

Омь в лесостепной зоне с обильным снежным покровом. Климат района резко континентальный: зима холодная, солнечная и снежная, лето жаркое сухое. Предпроектные изыскания и проект на капитальный ремонт выполнялись в соотве ствии с нормативными документами [1,2] для третьей климатической зоны. На предварительно изыскиваемом участке строительства пересечений автодороги с водными преградами не имеется. Малые водопропускные трубы и овдоотводы установлены в соответствии с проектными решениями, обоснованными гидравлическими и гидрологическии расчётами, выполненными по известным методикам [3, 4]. Конструкция насыпи, к сожалению, не предусматривает использование новых

технологических материалов [5], позволяющих во многих случаях снизить стоимость 1 км автомобильной дороги при осхранении прочностных характеристик.Откосы земляного полотна, засеянные травой, имеют видимые разрушения, связанные с проходом весенних вод и дождей; но дополнительное укрепление откосов геоматами [6, 7], не включено в капитальный ремонт дороги.

Проблемы и их решение при замене покрытия автомобильной дороги

На автомобильной дороге «А-320 Омск – Черлак – граница с Республикой Казахстан км 36+000 – км 57+000» осуществлялся капитальный ремонт дорожного покрытия. В этом

направлении разработаны следующие методики:

•Переукладка – способ восстановления верхнего слоя асфальтобетонного покрытия или усиления дорожной одежды, при котором удаляют изношенный верхний слой, а при усилении -

старые растрескавшиеся битумосвязные слои (иногда и зернистые слои основания) и на их месте укладывают новые.

•Термопрофилирование – процесс, заключающийся в разогреве верхнего слоя

асфальтобетонного покрытия, его измельчении, введении при необходимости добавок, перемешивании, планировки смеси и ее уплотнении. При этом все технологические операции осуществляются непосредственно на дороге.

•Термоукладка – способ термопрофилирования, при котором добавляемую новую

асфальтобетонную смесь укладывают поверх измельченного старого асфальтобетона без их перемешивания с образованием накладного слоя.

•Термоусиление – усиление дорожной одежды, выполняемое способом термоукладки с

расходом смеси, превышающим объем, необходимый для выравнивания (обычно от 75 кг/м2 и более) и может сопровождаться устройством дополнительного слоя покрытия асфальтоукладчиком по регенерированному слою пока он не остыл (способ «горячее по горячему») или традиционным способом с предварительной подгрунтовкой вяжущим.

•Холодная регенерация – метод восстановления асфальтобетонного покрытия или

усиления дорожной одежды, заключающийся в измельчении покрытия (иногда с захватом части несвязного слоя основания) посредством холодного фрезерования, введении в

образовавшийся асфальтобетонный гранулят вяжущего и других добавок, перемешивании всех компонентов, распределении смеси в виде слоя и его уплотнении, с проведением всех

технологических операций на дороге.

Проектом был предусмотрен метод термопрофилирования. Работы по ремонту покрытия на обозначенном участке дороги выполнялись в сухую погоду при температуре окружающей среды летом и весной не ниже 5 0С, осенью – не ниже 10 0С. Сроки составляли: май 2016 г. – сентябрь 2016 г. Общая продолжительность ремонта участка дороги – 160 смен (97 дней, 4,2

календарных месяца).

Использовалась следующая техника: асфальторазогреватель HM 4500 (рис. 2), термосмеситель Remixer 4500 (рис.3), поливимоечная машина ПМ130, автогудронатор КАМАЗ,

гладковальцовые катки марок «HAMM HD-70», «HAMM HD-110», «HAMM HD-140».

При проектировании слоёв усиления руководствовались требованиями и рекомендациями ОДН 218.1.052-2002, ОДН 218.046-01 [8] и типового проекта «Дорожные одежды автомобильных дорог общего пользования» серия 3.503-71/88.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Рисунок 2 – Асфальторазогреватель HM 4500

На участках усиления проектом предусмотрена согласованная с ФКУ «Сибуправтодор» следующая конструкция дорожной одежды:

-покрытие – щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20 на ПБВ (полимерно-битумное вяжущее) 90 (ГОСТ 31015-2002) – 0,05 м;

-существующий асфальтобетон – восстановление асфальтобетонного покрытия толщиной 6 см методом терморисайклинга (термосмешение или ремикс), старого покрытия толщиной 5 см

сдобавлением горячего асфальтобетона.

Укрепление обочин на ширину 2,25-3,25 м предусмотрено щебеночно-песчаной смесью С4 (ГОСТ 25607-2009) h≥0,08 м. Укрепление откосов – засевом трав по слою растительного грунта.

54

Рисунок 3 – Термосмеситель Remixer 4500

Горячая пористая мелкозернистая асфальтобетонная смесь марки II на битуме марки БНД 90/130 должна была соответствовать требованиям ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» [9].

Термопрофилирование – сложный процесс, включающий ряд последовательных подготовительных и рабочих операций [10]. Очень важно качественное выполнение прогрева покрытия, который зависит от скорости движения ремиксера и давление газа в горелках.

Установка необходимых параметров, в свою очередь, зависит от температуры воздуха, облачности, скорости ветра, защищенности участка дороги от ветра и времени суток (рис. 4).

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Для каждого участка подбиралось своё процентное соотношение асфальтового гранулята и смеси. В последствие, отталкиваясь уже от этого, с помощью многочисленных попыток были сделаны 6 рецептов (табл. 2).

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Таблица 2 – Рецепты смесей и требования к ним

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.