Цифровые магистрали: как технология Cat® MDP выводит процесс уплотнения грунта на новый уровень

Цифровые магистрали: как технология Cat® MDP выводит процесс уплотнения грунта на новый уровень

Крупный проект в сфере дорожного строительства, даже на взгляд неспециалиста, представляет собой сложное мероприятие.

Для получения успешного результата каждый этап работы - стабилизация грунта, уплотнение, планировка, доставка материалов, укладка покрытия - должен выполняться с максимальной эффективностью, при этом также необходимо соблюдать жесткие временные ограничения.

Понятно, что такое сочетание сложности и спешки может привести к тому, что некоторым аспектам проекта, которые на самом деле нуждаются в большем внимании, будет уделяться меньше внимания.

Дорога — это сумма ее составляющих

В новом дорожном проекте уплотнение грунта нередко выполняется до прибытия других бригад на площадку - и это один из элементов процесса, который, как правило, получает меньше внимания, чем следовало бы. В конечном счете ошибки на этом этапе могут привести к снижению качества верхнего слоя, к необходимости в большем объеме обслуживания и к сокращению срока службы покрытия.

Следствием некачественного уплотнения грунта также может быть то, что асфальтовым каткам придется делать больше проходов, используя больше топлива, что может привести к задержкам и негативно повлиять на производительность и, возможно, прибыльность проекта,  также вследствие этого удовлетворенность заказчика будет снижена.

Специалист по укладке дорожного покрытия компании «Caterpillar®» Рольф аф Клинтеберг считает, что уплотнение — это та часть процесса дорожного строительства, которой редко уделяют столько внимания, сколько требуется.

«На машинах часто работают неопытные операторы», - говорит он, - «поэтому нередко происходит так, что несколько операторов, работающие в течение дня на одной и той же машине, уплотняют один и тот же участок. В целом, существует много факторов, которые могут привести к получению ненадлежащих результатов уплотнения».

Помимо того, что такой подход к уплотнению грунта влечет за собой неоправданные затраты времени и энергии, он может привести к получению ненадлежащих результатов испытаний на проверку плотности или показателей прочности. В конечном итоге, необходимость начинать процесс уплотнения с самого начала может иметь серьезные последствия для следующих этапов строительства и для общего успеха проекта.

Научный подход

Обратная сторона медали — это значительная потенциальная выгода, которую можно получить благодаря сосредоточению внимания на этом крайне важном аспекте проектов в сфере дорожного строительства.

Аф Клинтеберг считает, что для успеха дорожного проекта крайне важно, чтобы старшие члены бригады имели некоторые познания в почвоведении, или, по крайней мере, разбирались бы в типах почв в такой степени, чтобы они могли выбирать правильные машины и методы для оптимального уплотнения основания дорожного полотна.

Учитывая, что почвы делятся на два основных типа -  зернистые и связные, можно подумать, что процесс удаления воздушных карманов для увеличения плотности перед началом строительства относительно прост.  Но это не совсем так...

«Почва всегда ведет себя по-разному», - говорит аф Клинтеберг, - «поэтому крайне важно выбрать машину правильного типа и размера для выполнения конкретной задачи.  Использование неподходящей машины для выполнения задачи может привести не только к чрезмерному или недостаточному уплотнению участка, но и к повышению вероятности повреждения материала».

Например, зернистая почва легко поддается формированию, но также более склонна к осыпанию. По большому счету, самый лучший способ уплотнения для данного типа почвы - это виброуплотнение.

По мнению Клинтеберга «Это объясняется тем, что движущаяся масса обладает скоростью, которая в момент удара преобразуется в энергию. Этот удар создает волну давления, которая проникает в грунт с поверхности.

Благодаря вибрационной системе и высокой статической линейной нагрузке на барабан, эта машина создает большее усилие уплотнения, чем машина, которая использует только силу гравитации (система без вибрации)».

Виброкаток можно использовать для всех типов грунта, обычно с гладким барабаном для несвязного или зернистого грунта, и с кулачковым барабаном (с зубчатыми выступами) для полусвязного или связного грунта.

Поручим решение задач технологиям

Цифровые технологии внедряются во многие процессы в  дорожном строительстве, включая уплотнение грунта.

Недавно компания «Caterpillar» занялась восстановлением баланса с помощью ряда цифровых продуктов, позволяющих подрядчикам опробовать технологии на начальном уровне, прежде чем масштабировать их.

Система Machine Drive Power (MDP) представляет собой простой, но эффективный вспомогательный инструмент оператора, который работает с использованием принципа сопротивления качению.

Уникальная система от компании «Caterpillar»,  использующая метод измерения количества энергии,  определяет жесткость грунта, сопоставляя показатели уплотнения с сопротивлением качению. Дополнительная система картографирования помогает оператору визуально отслеживать ход работ.

Аф Клинтеберг приводит наглядную аналогию для описания принципа работы MDP. «Представьте, что вы толкаете груженую тачку по бетонному тротуару», - говорит он, - «а затем по мягкой садовой почве».

«Вам требуются минимальные усилия для того, чтобы толкать тачку по бетонной поверхности, и существенные усилия для того, чтобы толкать ее по садовой почве. Это объясняется тем, что бетон более жесткий, имеет большую несущую способность, и служит надежной опорой для колеса, не прогибаясь под его весом

«Machine Drive Power измеряет количество энергии, необходимое для движения грунтового катка по почве, предоставляя информацию о несущей способности».

Таким образом, благодаря отображению показателей уплотнения в режиме реального времени на дисплее машины, MDP помогает операторам обеспечить равномерное уплотнение за меньшее количество проходов, снижая расход топлива, а также общий износ машины.

Показатели также фиксируются и документируются системой картографирования, что может помочь обеспечить оптимальное уплотнение в будущих проектах.

Система MDP — это хорошо продуманное и очень простое решение для установки в кабине в дополнение к традиционным методам уплотнения, которые в основном включают подсчет количества проходов и использование внешних средств измерения, таких как акселерометры.

Оператор, контролирующий процесс

Для подрядчиков, желающих использовать более прогрессивные технологии, компания «Caterpillar» предлагает Cat® Command for Compaction - полуавтономную систему, которая автоматизирует процесс уплотнения на основе вводимых оператором данных.

«Command контролирует скорость, направление, систему рулевого управления и вибрационную систему грунтового катка, чтобы обеспечить стабильные результаты уплотнения», - говорит аф Клинтеберг.

Эта система использует данные о количестве проходов, необходимых для завершения уплотнения, а не показатели жесткости.

На практике это так же просто, как указать машине, где уплотнять и сколько проходов сделать. С этого момента она становится полуавтономной.

Оператор использует саму машину, чтобы установить границы, в которых машина будет выполнять уплотнение, нажимая кнопку записи на мониторе, прежде чем начать вести машину вдоль границ.

Помимо этого необходимы только данные о количестве проходов, скорости движения и требуемых параметрах участков перекрытия. После того как оператор запускает программу, система Command начинает контролировать скорость, направление, систему рулевого управления и параметры вибрации машины.

По словам аф Клинтеберга «Компания «Caterpillar» продолжает инвестировать в интеграцию средств автоматизации на критически важных уровнях, чтобы помочь заказчикам решать проблемы и добиваться больших успехов».

Уже сейчас технологии Cat имеют очевидные преимущества для подрядчиков, у которых на одном участке уплотнения меняются операторы или у которых в команде много менее опытных операторов.  Система Command for Compaction разработана для обеспечения равномерного уплотнения, даже когда грунт требует многократных проходов.

В конечном счете, уровень технологий и знаний, применяемых на этапе уплотнения грунта в дорожном проекте, является личным выбором. Однако стоит отметить, что это повлияет на конечный результат и, следовательно, на потенциальное увеличение количества успешно выполненных работ в будущем - во многом так же, как и процесс укладки покрытия.