Дорожная лаборатория что это
Зачем нужна дорожная лаборатория?
Автомобили, оснащенные специальным оборудованием, представляют собой дорожные лаборатории. Данные средства передвижения способны выполнять различные задачи. В их возможности входит оперативная доставка специалистов к месту проведения дорожно-строительных работ. Благодаря лабораторному оборудованию можно проводить испытания и диагностику полотна в районе его укладки. Специалисты передвижной лаборатории также осуществляют контроль качества содержания и сохранности дорожных покрытий. Производят определение транспортно-эксплуатационных параметров дорог.
Дорожные лаборатории осуществляют следующие виды измерений:
При необходимости специалисты лаборатории произведут профессиональную видеосъемку инженерных сооружений и автомобильных дорог. Кроме того, ими ведется оценка координат цветности, коэффициента яркости разметки, отбор проб и образцов дорожного покрытия, грунта. При необходимости исследований и определений качеств грунтов лаборанты используют специальное оборудование. Это помогает осуществлять оптимальное строительство и ремонт дорожного полотна на определенном грунте. Передвижная лаборатория также способна обеспечить освещение места проведения дорожно-строительных работ.
Ее специалисты осуществляют такие виды контроля, как:
Оборудование, установленное на передвижной лаборатории, можно использовать для испытаний: асфальтобетона, вяжущих материалов органического происхождения, бетонов, цементов, а также минеральных материалов, грунтов. Кроме того, оно применяется для линейных и геодезических измерений, отбора и обработки проб. Многие внешние системы измерений имеют связь с бортовым компьютером лабораторного автомобиля.
Приобрести передвижную дорожную лабораторию под силу только крупным асфальтобетонным заводам. Лабораторное оборудование необходимо им для собственных нужд, к тому же они предлагают своим клиентам услуги измерений, контроля качества и т. п.
Дорожные строительные лаборатории
Дорожные строительные лаборатории Описание дорожных строительных лабораторий
Состояние автомобильных дорог– вопрос на сегодняшний день один из самых актуальных и важных для нашей страны. При этом разнообразие строительных материалов для автодорог на сегодняшний день очень велико и постоянно увеличивается.
Поэтому лабораторный контроль за качеством материалов – неотъемлемая составляющая процесса дорожного строительства.
Испытательные дорожные строительные лаборатории используются для контроля качества дорожно-строительных материалов, необходимых для капитального ремонта, реконструкции, строительства автомобильных дорог.
Задачи и возможности дорожных строительных лабораторий:
Данные лаборатории должны функционировать согласно требованиям ГОСТ Р 51000.3-96, а также располагать минимальным количеством специалистов с соответствующим образованием, квалификацией и опытом работы по лабораторным испытаниям.
Дорожные строительные лаборатории в целях испытания стройматериалов основываются на методах и процедурах, установленных техническими условиями и стандартами. Для того, чтобы успешно провести те или иные испытания, лаборатории оснащаются различными видами оборудования, с помощью которого производится отбор образцов:
Дорожные строительные лаборатории при продаже оснащаются внешними системами измерения, связанными с бортовым компьютером:
Также лаборатории должны иметь все необходимые расходные материалы. Оборудование вместе с прилагающимся программным обеспечением должно соответствовать требуемой точности и техническим требованиям, должно быть зарегистрировано. Во всех без исключения лабораториях должны присутствовать документы, инструкции по безопасному обращению, использованию, хранению, транспортированию и плановому обслуживанию имеющегося оборудования.
В настоящее время безусловное преимущество остается за мобильными дорожными лабораториями, целью исследования которых является снижение себестоимости реконструкции и строительства автомобильных дорог. Они создаются в основном на шасси базовых автомобилей: «Газель», «Соболь», Ford Transit и т.д. Все без исключения лаборатории оборудованы по специальному проекту. Фактически они представляют собой измерительно-вычислительные комплексы на колесах, благодаря которым «на ходу» ведется исследование и проверка транспортно- эксплуатационных характеристик дорог, геометрических параметров и качества дорожного покрытия. Пик работ таких лабораторий обычно приходится на август-сентябрь месяцы. В это время наиболее активно вводятся в эксплуатацию отремонтированные участки дорог. В итоге по результатам и заключениям передвижных лабораторий комиссией принимается решение о приемке данного участка дороги после ремонта.
Какова роль лаборатории в производстве строительных материалов?
Сегодня дорожно-строительная отрасль уже не стоит на пороге, а в полном смысле слова переживает глобальные изменения.
Единственный заказчик автомобильных дорог общего пользования — государство, осознавая важность развитой сети дорог, как с точки зрения социальной значимости, так и с точки зрения экономической выгоды, хочет иметь современные автомобильные дороги.
Под нагрузкой
Под современными дорогами стоит понимать не просто ровное покрытие с хорошо читаемой разметкой, а сложную конструкцию, которая должна выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки. Ведь чем больше груза может перевезти одна машина, тем дешевле обходится доставка на единицу груза.
За рубежом уже есть машины, перевозящие 40 и даже 60 тонн груза. Однако на наши дороги общего пользования такие выпустить сейчас нельзя, потому что они просто раздавят покрытие, так как оно не рассчитано на такие нагрузки. Бесконечно увеличивать количество осей автопоезда и тем самым распределять нагрузку невозможно, значит нужно поднимать прочность дорог.
Изменения в требованиях к покрытиям уже привели к тому, что расчётная нагрузка от оси автомобиля повышена до 11,5 тонн. Конечно, нужно увеличивать и несущую способность оснований дорог, и работу в этом направлении ведут, нормативная документация в части нижних слоев одежд тоже сильно меняется. Но основной «удар» всё-таки принимают именно верхние слои дорожной одежды.
Таким образом перед технологами производства асфальтобетонных смесей возникает задача разработать и наладить выпуск продукции, которая будет обладать достаточной несущей способностью. При этом покрытие должно быть «эластичным», то есть деформироваться в момент приложения нагрузки, тем самым смягчая ударное воздействие шин, и возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки.
Очевидно, что асфальтобетон, произведённый по старым требованиям, не справляется с поставленной задачей, хотя бы потому, что сами методы подбора состава асфальтобетона разрабатывали под меньшие нагрузки. С этим справлялось асфальтовое вяжущее, роль минеральной части сводилась к заполнению объёма и снижению себестоимости продукции, здесь даже прижился профессиональный термин — минеральные заполнители.
Вобрав лучшие практики
Любая производственная задача имеет несколько вариантов решения со своими достоинствами и недостатками. Первый очевидный вариант — минеральные вяжущие. Цементобетонные конструкции обладают высокой несущей способностью и очень долговечны.
Но у них есть ряд недостатков, как в части строительства и эксплуатации, так и в части потребительских свойств: они достаточно жёсткие, особенно для легкового транспорта. В некоторых случаях их применение оправдано, но раз уж мы говорим о дорогах общего пользования, то легковой автотранспорт тоже нужно учитывать и с ощущениями водителей и пассажиров от поездки в соседний город нужно считаться.
Асфальтобетонные покрытия не зря называются нежёсткими одеждами. Обладая эластическими свойствами, они дают комфорт в поездке при хорошей ровности и доступности в эксплуатации.
И здесь опять же существует, как минимум, два пути. Первый — начать разработку собственных методов проектирования составов верхних слоев дорожных одежд.
С учётом обширной географии страны и накопления статистики понадобится лет 10-20 на разработку своих методов, а дороги нужны уже сегодня.
Поэтому руководство заказчика выбрало другой путь и приняло решение обратится к мировому опыту. Взяли за основу американские и немецкие наработки, сохранили две системы подбора состава, они существуют параллельно и независимо. Справедливости ради отмечу, что американские коллеги тоже использовали мировой опыт, в том числе и опыт советских дорожников.
При этом от старых методов решено было тоже сразу не отказываться. Представителям заказчика (управлениям автодорог) на местах было дано право самостоятельно определять время применения новых стандартов к заказываемым покрытиям. Производителям дали возможность с 2016 по 2019 года, на время действия предварительных национальных стандартов (ПНСТ), закончить уже начатые проекты и постепенно перестроится на выпуск новой продукции.
Нельзя сказать, что зарубежный опыт — это решение всех наших проблем, но как известно, самое дорогое — это время, потраченное на поиски решения, и данный опыт может сэкономить нам это время.
Можно пойти по американскому пути и, работая с эксплуатационными характеристиками, пытаться спрогнозировать долговечность покрытий. А можно пойти по более привычному пути и опираться на физико-механические показатели, заложенные при подборе состава. Таким образом производят асфальт в Германии.
Только показатели, используемые в расчётах, несколько иные, чем привычные нам. В любом случае, наши зарубежные коллеги уже имеют большой опыт в данном вопросе и у нас есть возможность использовать этот опыт. Можно всегда найти, за что критиковать, ту или иную систему, но как минимум, мы впервые получили стандартизированный алгоритм действий при подборе состава асфальтобетонной смеси.
Подбор технологий
В России более актуальна другая проблема. Почему-то в сфере производства дорожно-строительных материалов, сложилось мнение, что лаборатория — это подразделение, основной задачей которого является контроль качества выпускаемой продукции. А самим выпуском продукции занимается асфальтобетонный завод. Но нужно понимать, что АБЗ — это только масштабирование производства, механизация процесса и увеличение объёма выпускаемой продукции. Первоначально, искусственный материал, к которым относится асфальтобетонная смесь создают именно в лаборатории.
Ведь её основная задача — разработка строительного материала, отвечающего требованиям заказчика.
Именно в лаборатории выбирают сырьё, которое будет оптимальным для производства продукции. Тут технологи могут рассчитать, какой будет конечная продукция, изменяя соотношения сырьевых компонентов. На основе статистических данных они оценивают, какое влияние оказывает изменение тех или иных параметров производства.
Ошибочно думать, что можно точно подобрать состав смеси удалённо от места её производства или использовать один рецепт для нескольких предприятий региона. В процессе производства участвует бесконечное количество факторов, влияющих на качество выпускаемой продукции. Поэтому каждый завод, производящий строительные материалы, должен начинаться с лаборатории. Она начинает работу задолго до самой производственной линии и сопровождает весь процесс производства, заканчивая его контролем качества.
Почему-то в других отраслях, например производство лекарств, продуктов питания или автомобилей, этот факт очевиден, неужели, производство строительных материалов и конструкций такой простой и безответственный процесс, что каждый желающий может наладить его, просто приобретя производственную установку?
Возможно, такой подход был оправдан, когда требовалось сделать хоть какие-то дороги, соединяющие отдалённые населённые пункты.
Но сейчас заказчик знает, что ему нужно, поэтому подход к технологии производства нужно менять. Ведь технология — это совокупность средств и методов, позволяющих создать продукт с требуемыми потребительскими свойствами. Приобретая производственную установку, вы получаете средство, создавая лабораторию — методы.
Сейчас есть все инструменты для того, чтобы объединять эти методы, обмениваться опытом как внутри страны, так и за рубежом. Есть профильные вузы, курсы повышения квалификации и обучающие семинары, есть испытательное оборудование для работы по различным методикам.
Компания «Инфратест», являясь представительством немецкого завода, производящего испытательное оборудование только для дорожно-строительных лабораторий, также проводит обучающие семинары в лабораториях и центрах обучения Германии. Ситуация изменилась, осталось только изменить к ней отношение.
Текст: Константин Никольский
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Комплексная передвижная дорожная лаборатория «Трасса»
Объективная и достоверная информация о транспортно-эксплуатационном состоянии автомобильных дорог составляет основу для определения потребительских свойств дорог, управления их состоянием и развитием дорожной сети.
Упругого прогиба нежестких дорожных одежд;
Расстояний в плане по координатам GPS/ГЛОНАСС;
Температуры воздуха и дорожного покрытия;
Геометрических параметров дорог (плана и профиля, продольных и поперечных уклонов, расстояния видимости);
Коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием;
Продольной ровности дорожных покрытий (IRI);
Линейных размеров дефектов дорожной одежды;
Поперечного профиля и колейности;
Скорости движения лаборатории;
Линейных размеров объектов по видео-изображению;
Толщины слоев дорожной одежды по георадарной съемке;
Наличие и состояние конструктивных элементов автомобильных дорог;
Интенсивности движения и состава транспортного потока.
Форматы выходных данных передвижной лаборатории «Трасса-2» совместимы с программным комплексом «Титул-2005 Про», автоматизированным банком дорожных данных АБДД «Дорога», «Системой управления дорожными активами» Республики Казахстан, Инструментом развития и управления дорогами (HDM-4) на основе которых дорожниками решаются инженерные, планово-управленческие, проектные и аналитические задачи.
В лаборатории использованы самые современные технические решения, применены высокоточные сканирующие системы, лазерные и ультразвуковые датчики, акселерометры, скоростные линейные и панорамные камеры и многое другое. Управление «Трасса-2» полностью компьютеризировано:
• Оператор лаборатории на мониторе видит состояние всех измерительных систем;
• программно-аппаратный комплекс осуществляет управление электропитанием и сбором данных;
• перед началом и во время измерений выполняется диагностирование корректности работы.
В передвижной лаборатории размещаются эргономичное рабочее место оператора с 3-х точечным ремнем безопасности, шкаф для одежды и вспомогательного оборудования, стеллажи для крепления измерительных датчиков в транспортном положении, сейф и много другое. Для обеспечения безопасности выполняемых работ лаборатория имеет специальную окраску, предупреждающие дорожные знаки и комплект световых сигнальных устройств.
При выполнении всех, без исключения, измерений особенно важна точная привязка получаемых параметров дороги к местоположению. Для этого используется высокоточный датчик пути с максимальной погрешностью ±0,05%, устанавливаемый на заднем колесе лаборатории и навигационная система GPS/ГЛОНАС с сантиметровой точностью (в режимах RTK или PPK).
Система измерения геометрических параметров автомобильных дорог обеспечивает получение характеристик, таких как: продольные и поперечные уклоны с максимальной погрешностью ±2‰, углы поворота трассы (±0,4°), геометрическая видимость (±5%), элементы продольного профиля и кривых в плане. В качестве измерительного прибора используется малогабаритный блок датчиков ускорений и угловых скоростей, интегрированный со спутниковой навигационной системой. Для повышения точности получения геометрических параметров автомобильных дорог и увеличения скорости движения при измерениях устанавливаются четыре датчика под автомобилем, по которым определяются колебания кузова лаборатории и корректируются результаты измерений.
Для определения ровности дорожного покрытия по международному индексу IRI (мм/м) измеряется продольный микропрофиль дороги в виде массива ординат с шагом 12,5 см по 2 полосам наката. Индекс IRI рассчитывается на основе переменных величин, являющихся функцией измеряемого профиля дороги. Эти переменные характеризуют динамический отклик математической модели автомобиля, двигающегося по измеряемому профилю.
Для получения ординат микропрофиля дороги по полосам наката используются 2 быстросъемных моноблока, в каждом из которых размещается комплект бесконтактных датчиков.
В основу концепции установки нового поколения «Дина-4 FWD» было положено требование о том, чтобы управление работой узлов и механизмов выполнялось в автоматическом режиме при визуальном контроле оператора посредством внешней камеры. Это сводит к минимуму возможные ошибки при управлении установкой. На дисплее блока управления и мониторе ПЭВМ отображается полная информация о ходе выполнения измерений: режим работы, состояние измерений, информация об ошибках и предупреждения системы. За счет работы установки в автоматическом режиме время проведения измерений в каждой точке сократилось на 40% по сравнению с установкой Дина-3, а также были полностью исключены ошибки оператора, такие как «не опустил штамп до удара», «не поднял штамп в транспортное положение» и другие.
Установка рассчитывает величину упругого прогиба нежесткой дорожной одежды с максимальной погрешностью 10 мкм по измеренному ускорению, зафиксированному акселерометрами, путем двойного интегрирования ускорения по времени. Автоматическое измерение значения динамической нагрузки непосредственно в момент удара динамометром позволяет получить точное значение усилия воздействия на покрытие дороги. Таким образом, повышается точность определения модуля упругости, как функции значения упругого прогиба от усилия воздействия.
Установка оснащается балкой для измерения чаши прогиба, на которой установлены от 6 до 10 аксселерометрических датчиков. Параметры чаши прогиба позволяют оценивать состояние основания дорожной одежды и грунтов земляного полотна, что является основой для назначения технологии ремонта и усиления конструкции дорожной одежды.
Метод оценки сцепных качеств дорожных покрытий установкой ПКРС «Метрика» заключается в измерении тормозящей силы при блокировании из-мерительного колеса прицепной установки, движущейся со скоростью 60 км/ч. При этом, перед колесом на дорожном покрытии создается водная пленка толщиной не менее 1 мм.
С целью обеспечения требований ГОСТ 33078-2014 конструкция ранее выпускаемой установки ПКРС-2У была коренным образом переработана и вы-пущена ее новая версия ПКРС «Метрика». Обеспечен расход воды при измерениях 2,75 л/с, с использованием помпы, которая устанавливается под баком с водой в дорожной лаборатории. Применяется специальный клапан с проходным сечением, обеспечивающим необходимый расход воды. Для управления системой торможения и блокировки прицепа используется электроуправляемый мотор-редуктор, связанный с гидроцилиндром системы торможения колеса. На ступице колеса прицепа размещен датчик, сигнализирующий о полной блокировке колеса. Тормозная сила измеряется высокоточным цифровым динамометром.
Определение поперечной ровности (колейности) производится с использованием лазерных 2D-профилометров, которые обеспечивают непосредственные измерения высотных отметок поперечного профиля при любой освещенности, обеспечивая при этом, высокий уровень безопасности работ с лазерными излучателями (II класс).
Метод измерения поперечной ровности с использованием 2-D сканера запатентован, свидетельство на изобретение №2650840 «Лазерный профилометр для определения геометрических параметров профиля поверхности».
Параметры поперечного профиля, в том числе глубина колеи, определяются с точностью до 1 мм. Для обеспечения ширины захвата 4 м на лаборатории используется 3 профилометра, они размещаются на заднем борту лаборатории на поперечной балке. Лазерные 2D-профилометры, используемые совместно с геодезической системой ГЛОНАСС/GPS, панорамной видеокамерой и высокоточной инерциальной системой, позволяют получить цифровую 3D-модель поверхности дороги (ЦМП) с высокой точностью и шагом до 1 мм.
Одной из задач мониторинга автомобильных дорог является выявление дефектов дорожного покрытия. Данная информация лежит в основе объектив-ной оценки состояния дорог, прогнозирования его изменения и планирования ремонтных работ. В лаборатории, при измерениях, используется высокоскоростная линейная камера, снимающая покрытие дороги через 1 мм пройденного пути. При «склеивании» кадров, получается сплошная цифровая высокодетализированная фотография поверхности покрытия дороги. Разработана компьютерная программа, позволяющая в полуавтоматическом режиме выделять дефекты покрытия, определять их характеристики (длина, площадь) и составлять ведомости дефектов с расчетом бальной оценки состояния дорожных одежд.
Для панорамной видеосъемки автомобильных дорог используется моноблок с 3-5 видеокамерами, позволяющий производить видеосъемку с углом захвата 180º-360º. Синхронизация кадров выполнена на аппаратном уровне. Программное обеспечение позволяет получать бесшовное панорамное изображение, определять линейные размеры и площади на поверхности дороги, фиксировать дефекты покрытия и содержания дороги. Точность определения размеров ±2,5% от диапазона. В ПО «Видеобанк-Панорама» по материалам панорамной съемки, можно определить наличие объектов инженерного оборудования и обустройства дороги, измерить их размеры, занести параметры и характеристики, а также определить состояние.
Георадар-радиолокатор используется для определения конструкции дорожной одежды и измерения толщины ее слоев с обязательным контрольным выбуриванием, а также определения местоположения водопропускных труб и крупных подземных коммуникаций. Состоит из антенной части и блока управления. На передвижной дорожной лаборатории «Трасса-2» может одновременно использоваться до трех антенных блоков с различной глубиной зондирования. Антенные блоки устанавливаются в передней и/или задней части автомобиля. Выполнение георадарной съемки может выполнятся одновременно с работой других измерительных систем, таких как измерение геометрических характеристик, оценка продольной и поперечной ровности дорог, видеосъемка и т.д.
Дополнительно к ССИДО лаборатория может оснащаться «Мобильным комплектом для обследования и паспортизации дорог» на основе планшетного компьютера, корпусного ГИС-Рюкзака (в составе ГЛОНАСС/GPS-приёмник, источник питания, высокочувствительная GNSS антенна) и специализирован-ной программы, которое обеспечивает занесение в мобильное устройство характеристик и параметров инженерного оборудования и обустройства дорог, искусственных сооружений и других дорожных объектов. С планшетными компьютерами операторы выходят из передвижной лаборатории и обследуют дорожные объекты: делают необходимые фотоснимки в соответствии с методиками, заносят в электронные таблицы параметры и характеристики, оценивают состояние. Отличительными особенностями работы системы являются автоматическое определение линейного местоположения объектов по географическим координатам и синхронизация всех устройств с дорожной лабораторией по беспроводной технологии Wi-Fi.
Пункт учета интенсивности движения и состава транспортного потока представляет собой цифровую видеокамеру, установленную на пневмомачте высотой 8-10 м.
Видеоанализатор может захватывать до 6 полос движения и одновременно вести учет по каждой из них. Уникальность заключается в том, что оборудование может эксплуатироваться как в составе передвижной дорожной лаборатории, так и без нее. Видеоанализатор транспортного потока идентифицирует каждое проезжающее транспортное средство, относит в соответствующую группу транспорта, суммирует. Измеряются скорости движения транспортных средств и интервалы между ними.
В группе компаний «СДТ» создана сервисная служба по обслуживанию и ремонту измерительных систем передвижных лабораторий, их калибровке и ежегодной поверке. Разработаны специальные стенды, которые используются при обслуживании оборудования передвижных дорожных лабораторий: калибровке каналов измерения продольных и поперечных уклонов «Горизонт», коэффициента сцепления «Метрика», прилагаемой нагрузки «Сила», прогиба под штампом установки динамического нагружения «Калибр», стенд для поверки измерительной системы «Георадар» и другие.