Какие специалисты могут обслуживать автоматический противогололедный комплекс. Система обеспечения противогололедной обстановки. Аппаратура и реактивы

Антигололедные машины. Предназначены для поддержания в зимний период сцепных свойств покрытия на уровне, гарантирующем безопасное движение транспорта. Наиболее массовым способом борьбы с гололедом является распределение по обледеневшему покрытию песка, гранитной крошки, кристаллических и жидких хлоридов и различных комбинаций этих веществ. Песок и гранитная крошка повышают сцепление колес с обледеневшим покрытием, но при интенсивном движении их быстро выносит на обочины. Хлориды инициируют таяние льда и снежного наката (температура замерзания соленой воды значительно ниже 0°С), но при резком падении температуры могут привести к еще большему обледенению. Кроме того, наличие избытка воды на поверхности покрытия при высоких скоростях транспорта чревато опасностью аквапланирования.

Машины для распределения сыпучих антигололедных материалов, как правило, являются универсальными и в теплое время года переоборудуются в поливомоечные. Они монтируются на шасси серийных грузовых автомобилей (рис. 13), либо на специализированных пневмоколесных шасси.

Песок, гранитная крошка или смесь песка с солью засыпаются в бункер в форме трапециевидной призмы, обращенной меньшим основанием вниз. Открытый верх бункера забран двускатной решеткой, играющей роль сита. По днищу бункера проложен цепной скребковый конвейер (питатель), выносящий содержимое к заднему торцу бункера, где установлено распределительное устройство. Горизонтальный диск с радиальными вертикальными лопастями на нижней плоскости, закрытый кожухом, вращаясь, разбрасывает антигололедный материал через щели в кожухе по окружающей поверхности относительно равномерным слоем. Расход материала может регулироваться скоростью питателя, скоростью вращения диска, размером и ориентацией расходных щелей кожуха.

Универсальный разбрасыватель КО-104А (рис. 13) предназначен для распределения по поверхности дорожного покрытия пескосоляной смеси или других химических реагентов, применяемых при зимнем содержании улиц, площадей и дорог. В летнее время разбрасыватель переоборудуется и может быть использован как самосвал для перевозки сыпучих грузов.

Специальное оборудование машины смонтировано на шасси автомобиля ГАЗ-53А и состоит из кузова, скребкового конвейера, разбрасывающего диска и гидропривода конвейера. При переоборудовании разбрасывателя в самосвал дополнительно устанавливают: кронштейн гидроподъемника, гидроподъемник, механизм закрытия борта, кран управления.

Технологический материал, предназначенный для распределения по поверхности улицы или дороги, подается скребковым конвейером из кузова через бункер на разбрасывающий диск, который, вращаясь, равномерно разбрасывает его по поверхности дороги. Плотность посыпки регулируется тремя способами: изменением скорости движения конвейера, ограничением шиберной заслонкой количества поступающего с конвейера технологического материала для посыпки, изменением частоты вращения разбрасывающего диска.

Рисунок 13 - Разбрасыватель универсальный KO-104A

1 - редуктор привода конвейера 2 - бункер; 3 - рычаг шибера, 4 - скребковый конвейер, 5 - кузов. 6 - решетка, 7 - механизм натяжения конвейера, 8 - пульт управления, 9 - кронштейн запасного колеса, 10 - насос; 11 - надрамник, 12 - гидросистема; 13- разбрасывающий диск

Кузов - цельнометаллическая сварная конструкция с наклонными боковыми стенками, устанавливается на подрамнике, закрепленном на лонжеронах шасси. На верху кузова установлена решетка из металлических прутьев для предохранения от попадания в него крупных камней, глины или смерзшегося песка. Сзади на кузов навешивается борт, к которому крепится бункер. Задний и передний борта кузова имеют проемы для прохода верхней ветви конвейера. Спереди, на боковых балках кузова установлен механизм натяжения ветвей конвейера. Конвейер разбрасывателя (скребкового типа) установлен на звездочках ведущего и ведомого валов, находящихся в бункере на передних кронштейнах кузова. Верхняя часть конвейера проходит внутри кузова (скребки движутся по его дну), нижняя - под дном кузова (по направляющим). Внутри бункера установлен ведущий вал конвейера и шиберная заслонка, позволяющая регулировать высоту слоя разбрасываемых материалов. Поднимают и опускают заслонку вручную рычагом Разбрасывающий диск с гидромотором установлен под бункером и обеспечивает распределение технологических материалов, поступающих из бункера.

С того момента, когда в 2006 году в Москве на развязках Ярославское шоссе - МКАД и Алтуфьевское шоссе - МКАД была установлена система обеспечения противогололедной обстановки (СОПО) отечественной разработки, количество зимних дорожно-транспортных происшествий на этих участках уменьшилось в несколько раз. Это лишний раз подтверждает, что использование СОПО является сегодня наиболее эффективным методом в борьбе с гололедом на автотрассах и дорожных развязках.

В зарубежных странах со схожим с Россией климатом известные производители уже давно поставляют дорожникам комплекты оборудования, позволяющие осуществлять обработку дорожного полотна на сложных участках автотрасс и искусственных инженерных сооружениях жидкими противогололедными реагентами, используя данные автоматических замеров параметров погоды или команды из диспетчерского пункта. А шесть лет назад - в 2002 году - и у нас московским правительством было принято решение о разработке отечественной системы обеспечения противогололедной обстановки. Выполнение его было поручено ОАО "Московские дороги".

Что же представляют собой противогололедные системы, созданные отечественными специалистами?

Первыми, кто извещает систему о состоянии дороги и окружающей среды, являются автоматические дорожные метеостанции (АДМС) и дорожные датчики - своего рода дозорные, которые постоянно контролируют целый ряд погодных параметров - температуру воздуха и дорожного полотна, силу и направление ветра, толщину снежного покрова и многое другое.

Данные измерений поступают в систему управления центральной насосной станции (ЦНС) - основного элемента СОПО, где производится расчет и делается прогноз возможности возникновения гололеда на один-два часа вперед. Если вероятность образования гололеда высока, то включается гидросистема ЦНС и через разбрызгивающие головки производится обработка дорожного полотна. При этом плотность нанесения реагента зависит от того, сколь сильным прогнозируется образование гололеда.

Оборудование того или иного дорожного участка может состоять из одной или даже нескольких (на сложных дорожных развязках) центральных насосных станций. Они оснащены контейнерами для хранения жидких противогололедных реагентов, внутренней гидравлической системой с насосом и рядом управляемых электроникой клапанов и задвижек, которые обеспечивают устойчивую работу системы со стабильным давлением. Кроме того, на ЦНС размещены системы управления, связи и электропитания.

Все это размещено в удобном и компактном транспортабельном модуле, который собирается и тестируется на заводе. К месту установки он поступает уже практически в готовом к работе состоянии. От насосной станции вдоль дороги прокладывается недорогой пластиковый трубопровод - гидромагистраль, а также четыре электропровода: два - для питания и два для управления. Через каждые 10-15 метров ставятся блоки, которые содержат контрольно-управляющий модем, электромагнитный клапан и разбрызгивающую головку.

Рассказывает генеральный директор ОАО "Московские дороги", доктор технических наук Александр НЕФЕДОВ:

Наша система позволяет реально контролировать ситуацию, понимать, где и что происходит на дорогах, и потому подсказывает, куда нужно направлять дорожную уборочную технику - ведь автоматическими противогололедными системами оборудуются только самые ответственные участки автомагистралей, преимущественно транспортные развязки, на остальных участках для противогололедной обработки используется подвижная техника.

При этом наша контрольно-измерительная аппаратура позволяет проверить, была ли проведена уборка снега на автотрассе и если да, то когда именно, поскольку она оснащена ультразвуковым датчиком, определяющим толщину снежного покрова с точностью до нескольких миллиметров. Кроме того, есть и датчики, установленные непосредственно в дорожном полотне. Они измеряют температуру на поверхности дороги, на глубинах 5 см и 30 см в самом дорожном покрытии. Это необходимо для точного прогноза образования гололеда на дороге.

Еще одной важнейшей частью СОПО является центральный диспетчерский пункт (ЦДП), куда стекается информация о техническом состоянии оборудования, установленного на дорожных участках, метеорологические данные со всего региона, где размещены автоматические дорожные метеостанции. Здесь же производится их обработка и архивирование.

Кроме того, оператор ЦДП может управлять работой системы, что необходимо при проведении технологических работ или при возникновении нештатных ситуаций. Специализированное программно-математическое обеспечение и аппаратный комплекс ЦДП позволяют управлять СОПО по различным каналам связи и независимо от их расположения. Например, из московского технического центра возможно контролировать работу и управлять СОПО, размещенными в других городах. Из диспетчерского пункта можно также контролировать работу и управлять подвижной техникой, выполняющей нанесение антигололедных реагентов.

Главная задача, которую мы ставим перед собой, - создать систему, способную собирать, обрабатывать, фильтровать данные и выдавать их потребителям из единого центра. Систему, которая все объединяет в единый комплекс, так как это позволяет, с одной стороны, закрывать противогололедными установками СОПО наиболее сложные участки дорог, а, с другой, получая информацию из разных точек региона, более четко управлять подвижной техникой.

С целью дальнейшего снижения стоимости оборудования и создания предпосылок для упрощения и удешевления процесса эксплуатации мы предложили перенести все наиболее сложные задачи по прогнозу и управлению СОПО в единый инженерный диспетчерский пункт, сохранив на дорожных участках оборудование с минимальными функциями управления и контроля. Создание единого центра дает возможность регионально организовывать управление работой подвижной уборочной техникой, основываясь на объективных данных о погоде.

Это предложение вынесено на рассмотрение в комплекс городского хозяйства Москвы. В качестве пилотного проекта предлагается создание единого комплекса на третьем транспортном кольце и в Зеленограде с последующим включением в него других районов Москвы и уже действующих СОПО.

Задача непростая, но специалисты ОАО "Московские дороги" ее планомерно решают. И сегодня уже можно говорить о создании отечественной противогололедной системы, превосходящей по характеристикам зарубежные образцы и имеющей существенно меньшую стоимость.

Ряд примененных при создании СОПО технических решений защищены патентами. Все оборудование сертифицировано, автоматическая дорожная метеостанция, входящая в состав СОПО, внесена в единый Государственный реестр средств измерений. А одна из ведущих проектных организаций - ГУП "Мосинжпроект" - организовала разработку методических рекомендаций по проектированию объектов с учетом СОПО, с перспективой создания на базе этого документа стандарта предприятия и отраслевого стандарта.

Важно отметить, что СОПО благодаря развитой структуре связи и наличию соответствующего программного обеспечения позволяют легко дооснащать систему новыми контрольными функциями - например, видеокамерами, дополнительными датчиками контроля транспортных потоков и т.д.

Рассказывает Александр НЕФЕДОВ:

По ряду параметров и технических решений наша система превосходит зарубежные аналоги. Например, разбрызгивающая головка, разработанная нами в содружестве со специалистами МГТУ им. Баумана, обеспечивает дальность вылета струи реагента примерно на 40% дальше, чем зарубежные аналоги. Это дает нам возможность обеспечить гарантированное перекрытие двух, а в ряде случае и трех полос дороги и не ставить при этом разбрызгивающие линии и головки в полотно дороги.

Для стабилизации давления в гидросистеме зарубежных аналогов устанавливают вдоль дорожного полотна ресиверы (по одному на каждые 4 - 8 головок). Мы решили эту задачу путем регулирования производительности насоса в процессе обработки дорожного полотна. Это существенно упрощает монтаж и последующее обслуживание.

Все перечисленное позволяет нам рассчитывать на то, что со временем выйдем на зарубежный рынок, потому что в европейских странах такие системы, как наша, очень востребованы. Однако пользу от решения этой задачи в первую очередь почувствуют отечественные потребители - ведь нашу продукцию мы предлагаем прежде всего россиянам...

А пока специалисты ОАО "Московские дороги" успешно осваивают российские просторы. Совсем недавно компания выиграла несколько конкурсов на разработку проекта по применению своих систем на сложных участках Московской кольцевой автодороги и развязках и два конкурса - на поставку оборудования по выполненным ранее проектам.

Интерес к СОПО отечественной разработки проявляют и регионы. Так, по инициативе Дорожного комитета Перми такой системой оснащен новый Красавинский мост через р. Каму. А это вместе с подъездными участками около 2 км длины полотна - по три полосы в каждом направлении.

Изыскало финансовые ресурсы для оснащения противогололедной системой двух развязок на трассе Казань - Оренбург и Министерство транспорта Республики Татарстан.

Принимая во внимание преимущества и не в последнюю очередь стоимость отечественной разработки, а также наличие специалистов, способных решать комплексные задачи на всех этапах создания системы, проектные организации ГУП "Мосинжпроект", "Промос" (Москва), "Транспроект" (Казань) и ряд других включают СОПО в состав разрабатываемых ими проектов. Специалисты ОАО "Московские дороги" выполнили или приняли участие в выполнении более 20 проектов на оснащение мостов и развязок как действующих, так и вновь проектируемых.

К слову, весьма эффективное применение эти разработки компании "Московские дороги" могли бы найти при сооружении автомобильных дорог в олимпийском Сочи. На олимпийских автотрассах будет целый ряд сложных горных участков, на которых, по данным метеорологов, возможно образование гололеда до 80 раз в сезон - то есть фактически каждые два-три дня. Поэтому там особенно остро стоит вопрос о четком метеорологическом обеспечении дорожных служб, а также об оснащении особо сложных участков стационарными противогололедными системами.

И предпочтение лучше отдать именно отечественным разработкам, памятуя не только об их более конкурентной цене, по сравнению с зарубежными, но и о более низких эксплуатационных расходах, потому что использовать СОПО предстоит не только в дни Зимней Олимпиады, но и многие годы и даже десятилетия после нее.

ООО Стройпроект" производит работы по проектированию, поставке оборудования, строительству и пусконаладке Автоматических Противогололедных Систем (АПС).

Автоматическая противогололедная система (АПС)

Противогололедная установка предназначена для нанесения жидкого реагента на дорожное полотно с целью предотвращения на нем гололедных явлений как по обработанной информации собственных метео- и дорожных датчиков (автоматический режим), так и по командам с диспетчерского терминала (полуавтоматический режим).

Передача информации между установкой и диспетчерским терминалом осуществляется по GSM сети.

Основной режим работы установки автоматический. В этом режиме она по показаниям входящей в ее состав автоматической дорожной метеостанции способна прогнозировать наступление гололедных явлений и самостоятельно проводить обработку дорожного полотна жидким противогололедным реагентом. Возможна работа установки в полуавтоматическом режиме, при котором установка проводит дорожного полотна по командам диспетчера с удаленного терминала.

Технические характеристики системы:

Назначение системы	АПС предназначена для нанесения жидкого реагента на дорожное полотно с целью предотвращения гололедных явлений
Длина обрабатываемого дорожного участка одной гидромагистралью	До 5000 метров
Количество гидромагистралей	До 6 (в зависимости от конфигурации дорожного участка)
Ширина обрабатываемого дорожного участка	до 11 метров
Расположение разбрызгивающих устройств(РУ)	В зависимости от конструктивных особенностей дорожного участка (За волновым ограждением дорожного полотна; За декоративным обрамлением тунеля; За дорожным ограждением типа "Нью-Джерси")
Расстояние между РУ	8 - 15 метров
Время обработки дорожного участка одной гидромагистоалью	До 10 минут
Время, на которое делается метеопрогноз гололедных явлений на контролируемом дорожном участке	На 30 минут
Режим работы системы	Автоматический, полуавтоматический при участии диспетчера
Канал связи с диспетчерским терминалом	GSM
Тип здания для центральной насосной станции	Контейнер (7x2,5x2,5м или 9х2,5х2,5м)
Объем емкостей для хранения реагента	7,2 до 12,6 м 3 .

Состав АПС:

• автоматическая дорожная метеостанция (АДМС);
• насосная станция (НС);
• оборудование дорожного участка.

Автоматическая дорожная метеостанция (АДМС)

Автоматическая дорожная метеостанция включает в себя мачту и размещаемую на ней аппаратуру. Мачта АДМС располагается на крыше НС.

В состав аппаратуры АДМС входят:

• датчик температуры воздуха;
• датчик давления;
• датчик скорости и направления ветра;
• датчик вида и количества осадков;
• дорожный датчик (бесконтактный, располагается над дорожным полотном).

Насосная станция представляет собой контейнер (габариты 7.0 * 2.5 * 2.5 или 9.0 * 2.5 * 2.5 метров) с размещенным внутри гидро и электро оборудованием. Изготовление корпуса насосной станции, монтаж оборудования, его испытания и тестирование проводятся в заводских условиях. Для установки на дорожный участок поставляется готовая и проверенная насосная станция.

комплект датчиковой аппаратуры.

В состав электрооборудования насосной станции входят

• оборудование системы электроснабжения, которое обеспечивает прием электроэнергии от внешнего источника электроснабжения, ее учет и разводку по внутренним потребителям АПС;
• оборудование системы управления (СУ);
• оборудование системы связи с диспетчерским терминалом.

Оборудование дорожного участка:

В состав оборудования дорожного участка входят дорожные головки (ДГ) с размещенными внутри разбрызгивающим устройством (РУ), электроклапаном и контрольно-управляющим устройством (КУМ), а также магистральные трубопроводы для подачи жидкого реагента от НС до ДГ и электрокабели для управления работой оборудования ДГ.

Н. Борисюк, к.т.н., МАДИ
А. Макушев, директор филиала ООО «Бошунг Кама»

Зимнее содержание автомобильных дорог – это высокозатратный технологический процесс, позволяющий поддерживать требуемые качества дороги. Особенно необходимо поддерживать эти качества на сложных участках дорог, таких как кривые малых радиусов, крутые подъемы, мосты, путепроводы. На этих участках должна проводиться борьба не с ликвидацией обледенения, а предупреждением образования скользкости.

В настоящее время довольно широкое распространение в отечественной и зарубежной практике получила технология автоматического распределения реагентов. Суть технологии заключается в своевременном распределении раствора химического реагента для предупреждения обледенения покрытия.

В целом это предполагает систему, состоящую из ряда модулей, которая включает в себя:

• придорожную метеостанцию с датчиками, дающими весь необходимый спектр информации о возможном обледенении покрытия;
• насосную станцию для подачи раствора реагента на участки распределения;
• магистральные трубопроводы и оборудование для подачи и выплеска реагента;
• аппаратуру для подачи прогнозирующей команды на распределение противогололедных реагентов для предупреждения обледенения покрытия.

Особый интерес представляют дорожные датчики, дающие информацию о состоянии покрытия, которые могут искусственно охлаждать до замерзания и нагревать до расплавления субстанцию на поверхности покрытия – то есть если на поверхности покрытия ранее были распределены химические реагенты, то точка замерзания раствора может быть ниже нуля.

Одним из самых эффективных элементов данной системы является дорожный датчик швейцарской компании Boschung Mecatronic AG. Его работа заключается в замораживании и оттаивании жидкой субстанции на поверхности гидрофильного датчика и расположении терморезистора на поверхности датчика. Температура поверхности покрытия измеряется с помощью термопар.

Физический процесс работы датчика основан на работе элементов Пельтье.

Элемент Пельтье – термоэлектрический преобразователь, который основан на выделении или поглощении теплоты в месте контакта двух разнородных металлов при прохождении через контакт электрического тока.

Работа дорожного датчика заключается в подаче сигнала об обледенении покрытия.

Дорожный датчик в прогнозном режиме определяет температуру замерзания жидкости на поверхности датчика (жидкость на поверхности датчика охлаждается до температуры замерзания). Периодичность данного цикла может составлять 6 циклов в час, что вполне обеспечивает надежность предупреждения обледенения покрытия. Датчик обеспечивает снижение температуры относительно температуры покрытия до 15 °С.

Установка упреждающего оповещения об образовании обледенения необходимая, но только первая часть всей системы предупреждения скользкости дорожных покрытий.

Далее Boschung Mecatronic AG предусматривает автоматическую установку TMS-распределения противогололедного реагента, что позволяет на основе полученной информации за кратчайшее время перед образованием скользкости распределить противогололедные реагенты.

В зависимости от видов зимней скользкости установка TMS распределяет противогололедный реагент:

• при выпадении дождя при отрицательной температуре (гололед);
• при понижении температуры при влажном покрытии, даже при наличии раствора реагента, если его концентрация недостаточна (гололедица);
• при понижении температуры, когда происходит кристаллизация влаги из воздуха (иней). При фиксации образования инея производится распределение реагента;
• для предупреждения наката при выпадении снега, когда распределение реагента делает снег (снежную массу) подвижной и сыпучей, что способствует механической уборке.

Датчик дорожного покрытия BOSO проводит измерение:

• толщины водяной пленки на поверхности датчика;
• температуры дорожного покрытия;
• температуры замерзания раствора реагента с охлаждением поверхности на 2 °С ниже температуры покрытия (датчик содержит активный элемент, позволяющий охлаждать непосредственно поверхность на 2 °С ниже температуры покрытия);
• определение состояния покрытия: сухое, влажное, мокрое, гололед, изморозь.

Разработки антигололедных систем компании Boschung Mecatronic AG включают подстанцию с насосной системой, емкость для жидкого реагента и компьютерную систему управления. Компьютерная система управления, обрабатывая и анализируя информацию от метеосистемы и дорожных датчиков, дает команду на подачу реагента к распределяющим устройствам. Автоматическая система распределения жидких реагентов состоит из прогнозируемой и распределяющей частей. Прогнозирующая часть обеспечивает оповещение об образовании гололеда (GFS), распределяющая часть непосредственно по команде обеспечивает выплеск растворов противогололедных реагентов на проезжую часть. Основное назначение системы – предупреждение об образовании гололеда. Принципиальная схема показана на рис. 1.

Системы предупреждения об образовании гололеда и разбрызгивания образуют единую систему и работают синхронно.

Необходимое получение информации о фактическом состоянии покрытия и прогнозе его состояния дают автоматические дорожные метеостанции.

На рис. 2 и 3 в упрощенном виде, схематически показаны блок-схемы и конструкция датчика.

Для нагрева жидкостной пленки также применяется элемент Пельтье, как уже отмечалось, он может осуществлять как нагрев, так и охлаждение жидкостной пленки.

На рис. 2 элемент 1 Пельтье показан схематически в виде блока. Этот элемент электрически запитывается от схемы 2 питания, которая размещена внутри схемы 3 управления и обработки данных. Схема 2 питания включает в себя электрический источник с постоянным током i, или источник тока с непостоянной, но известной характеристикой изменения тока. Температуры Тс и Тн – это температуры холодной и соответственно теплой стороны элемента Пельтье. При реверсивном направлении тока элемент может использоваться также для охлаждения жидкостной пленки, тогда меняются холодная и теплая стороны.

На рис. 3 показан элемент Пельтье 1, расположенный между первым теплопроводным телом 10 из меди и вторым теплопроводным телом 11 из алюминия. Вместе с корпусом 12, выполненным из полупроводникового материала, элементы 1, 10 и 11 образуют устройство 13, которое в форме поверхностного зонда может встраиваться под какую-либо поверхность, на которой может находиться водяная пленка. В данном примере для этого выбрано покрытие 14 с различными схематически показанными слоями, в которое встроен зонд 13, так что поверхность 18 зонда 13 оказывается в связке с поверхностью 19 дорожного покрытия 14.

При этом корпус 10 зонда уложен соответственно в дорожное покрытие, чтобы отводить тепло, применяемое для нагрева водяной пленки 17. Расположенное над элементом 1 Пельтье теплопроводное тело 11 своей поверхностью 15 образует поверхность нагрева для водяной пленки.

В зонде 13 могут быть предусмотрены электроды 4, с помощью которых за счет измерения проводимости может быть установлено наличие водяной пленки.

Для этой цели электроды 4 соединены с соответствующим измерительным устройством 6, которое в свою очередь соединено с элементом 8 управления и обработки данных, в частности с микропроцессором схемы 3 управления и обработки данных. Такого типа электроды могут быть предусмотрены также в других местах покрытия, а не только в зонде 13. Кроме того, в зонде размещен также измерительный резистор 5 температуры, контактирующий с водяной пленкой 17, с помощью которого может быть измерена температура жидкостной пленки. Этот измерительный резистор, как правило, Pt 100 – элемент или термоэлемент, через соответствующую измерительную схему 7 также соединен с микропроцессором 8.

Поверхность 18 датчика имеет углубление (0,5 мм), которое образовано поверхностью 15 тела 11 и образует окружность диаметром А. Переход этой поверхности 15 к поверхности датчика 18 скошен под углом 45°. При нагреве водяной пленки 17 нагревательным устройством в грубом приближении можно исходить из того, что нагрев водяной пленки осуществляется в круговой зоне с диаметром В.

Зона углубления в поверхности зонда 13 имеет глубину lо–0,5 мм. Диаметр А составляет 14 мм, а диаметр В – 20 мм.

Толщина водяной пленки не указывается точным количественным значением, а классифицируется в виде диапазона значений наличия водяной пленки, в котором находится фактическое значение толщины водяной пленки.

Как правило, вполне достаточно указать толщину водяной пленки через сигнал датчика, что позволяет разделить значения толщины водяной пленки по разным значениям от 0 до 1 мм.

Данная технология обработки данных дает классификацию по значениям толщины водяной пленки, а блоком обработки данных выдается соответствующий сигнал. Таким образом, единственным датчиком на проезжей части дороги может быть сформирован сигнал предупреждения как о гололеде, так и об аквапланировании.

Если на датчике образовался лед, то последний для определения толщины ледяной пленки должен быть расплавлен. Затем он может быть снова охлажден для определения точки замерзания. Кроме того, так можно определить точку плавления при таянии, благодаря чему будет известна также температура точки замерзания.

Системы предупреждения образования гололеда и объема выплеска жидких реагентов образуют единую систему и работают синхронно.

В качестве распределяющих устройств применяются:

• разбрызгивающие тарелки (рис. 4, 5);
• разбрызгивающие головки (рис. 6);
• форсунки-микрофаст (рис. 7).

Разбрызгивающая тарелка может иметь от 4 до 8 сопел. Сопла монтируются в блоке, и угол атаки регулируется до 15°, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Сопла под давлением 12 бар выбрасывают на поверхность покрытия раствор реагента заданного объема с дальностью выброса не менее 10 м.

Разбрызгивающие тарелки в разных системах располагаются на расстоянии от 7 до 20 м, как линейно, так и в шахматном порядке, и после выплеска распределение раствора происходит под движением транспортных средств, а также по продольному и поперечному уклону. Процесс выплеска длится 2–3 с, за это время распределяется 2–2,5 л раствора (около 1 л/с). На рис. 4 показана разбрызгивающая тарелка, расположенная на одном уровне с покрытием.

В качестве реагента в зарубежной практике применяется раствор NaCl – 22,5% (ФРГ) и раствор CaCL2 – 32–25%. К недостаткам раствора CaCL2 относят то, что при его высыхании на покрытии остается тонкий слой хлорида кальция, который в силу гигроскопичности реагента притягивает влагу из воздуха, и концентрированный раствор всегда долго находится на поверхности покрытия. Его наличие приводит к эффекту смазки и соответственно снижению сцепных качеств покрытия.

При высыхании натриевого раствора на поверхности покрытия происходит кристаллизация NaCL, и покрытие становится сухим. В отечественной практике применяются кальциевые реагенты, поскольку эффективность использования натриевых растворов целесообразна до –10 °С, что не соответствует отечественному диапазону температур. Наличие дорожно-метеорологической станции (АДМС), синхронно работающей с автоматической системой распределения, позволяет обеспечить упреждающее нанесение реагентов. Полученная АДМС информация обрабатывается компьютером, и сигнал поступает в распределительное устройство, выдавая порцию раствора.

Объем выброса регулируется временем подачи (циклом). Так, при отладке системы выброс одной форсунки за секунду составил 1230 мл. Площадь распределения раствора одной тарелки составляет до 70 м 2 с плотностью обработки от 25 до 100 мл/м 2 за счет цикла подачи раствора. Как правило, систему можно разместить и в местах отсутствия подвода электроэнергии, поскольку она может иметь автономное энергоснабжение, а также может работать и от стационарного питания.

Опыт устройства разбрызгивающих тарелок на проезжей части нецелесообразен, поскольку и ремонт покрытия, и текущее обслуживание самих тарелок не представляется удобным. В связи с этим широкое распространение получили разбрызгивающие головки (рис. 6).

Головки крепятся либо в нишах, либо на стойках (опорах) инженерного обустройства дороги.

В последнее время в качестве распределяющего устройства применяется форсунка-микрофаст (рис. 7).

При выплеске выброс реагента тонкодисперсный и практически невидим участниками движения.

Микроспрейная технология распределения позволяет за один цикл выдавать около 2 гр/м 2 .

Профиль форсунки-микрофаст монтируется в покрытие по кромке проезжей части на глубину 40 мм.

Линии микрофаст поставляются в бухтах длиной 100 м с диаметром труб 10/ 8 мм. Расстояние между форсунками определено в 5 м.

Рабочее давление в системе – до 16 бар, время однократного действия (разбрызгивания) – от 30 с до 3 мин.

Удельное распределение на покрытие – от 1 до 20 г/м 2 .

Необходимый объем выплеска реагента на 1 м 2 поверхности покрытия определяется в зависимости от температуры воздуха и прогнозируемой толщины водяной пленки.

Раствор реагента на поверхности растекается по направлению суммированного уклона, образованного по величинам продольного и поперечного уклонов.

Системы автоматического распределения не могут заменить технологию зимнего содержания во всех аспектах, но эффективно ее дополняют.

Общеэкономическая выгода от применения противогололедной системы складывается из производственно-экономической (сэкономленные затраты на персонал, транспортные расходы и потребительские расходы уполномоченной осуществлять зимнее содержание службы эксплуатации) и народнохозяйственной выгоды. Определяющим для показателя рентабельности является народнохозяйственная составляющая в оценке выгоды. Главным образом она заключается в экономии расходов вследствие влияния противогололедной установки на следующие сферы: безопасность движения, движение транспорта, защита окружающей среды и участники движения.

В ФРГ с 1982 г. было установлено 16 противогололедных установок, в которых применялся 32%-ный CaCl2 и 22,5%-ный NaCl.

В России противогололедные системы компании Boschung Mecatronic AG получили широкое распространение в Московском регионе, что обусловлено высокой интенсивностью движения, сложными конструкциями развязок, эстакад и путепроводов, а также влиянием сложных погодных условий на движение в мегаполисе. Данные системы установлены на МКАД (Калужская, Горьковская, Ленинградская развязки, Бесединский путепровод, съезд на внешнюю сторону МКАД со Сколковского шоссе, а также первая в России система установлена в 1998 г. на 30-м км МКАД). В городской черте противогололедные системы Boschung Mecatronic AG установлены на Кутузовской транспортной развязке ТТК и в Ходынском тоннеле Ленинградского проспекта.

Заказчики и эксплуатирующие организации отмечают высокую эффективность данных систем, позволяющих заблаговременно предупредить образование зимней скользкости, а также существенно снизить затраты на зимнее содержание данных участков.

Запретить нельзя, нормировать!

13 февраля в Государственной думе РФ состоялся круглый стол «О проблемах обеспечения экологической безопасности при использовании противогололедных материалов в городах и населенных пунктах РФ». Научное сообщество высказалось за обязательную экологическую экспертизу регламентов уборки городов.

На Высшем экологическом совете Госдумы рассмотрели вопрос о проблемах обеспечения безопасности при использовании противогололедных материалов.

В настоящее время только московская технология зимней уборки соответствует всем законодательным нормам, так как имеет положительное заключение государственной экологической экспертизы. Применяемые в столице антигололедные смеси были проверены в лабораториях и признаны безопасными. В других же городах регламенты зимнего содержания дорог составляют без привлечения ученых, без учета климатических условий, а выбор реагентов оставляют на откуп подрядчикам. Те в свою очередь, экономя, зачастую применяют непроверенные антигололедные смеси, низкокачественную техническую соль и песок.

«Использовать песок в городах – это преступление! – заявил депутат Государственной думы, эксперт в области экологической и промышленной безопасности Максим Шингаркин. – Песок, находясь на дороге в течение зимы, перемалывается в мелкодисперсную пыль. Весной жители вдыхают эту пыль вместе с выхлопными газами, осевшими на частицах песка, вместе с тяжелыми металлами, вместе с продуктами жизнедеятельности животных… И эта пыль является самым страшным аллергеном и ядом».

«В городах должны применяться наиболее эффективные противогололедные материалы, – добавила Софья Бабкина, эксперт Всероссийского общества охраны природы. – Те, которые имеют наименьший расход». По сравнению с пескосоляной смесью современных реагентов необходимо в 6–8 раз меньше, что значительно сокращает воздействие на окружающую среду и человека. Однако все используемые смеси должны обязательно проходить проверку и иметь положительное заключение государственной экологической экспертизы, как и сама технология зимней уборки.

«Новые противогололедные материалы появляются, но даже самый хороший реагент можно испортить, не соблюдая технологию и нормы применения, – отметил Юрий Орлов, кандидат химических наук. – Необходимо ужесточать контроль за нормой расхода, улучшать метеопрогнозирование и, конечно, использовать только проверенные реагенты». Однако ставить вопрос: или противогололедные материалы, или переломанные руки-ноги, нельзя, уверены эксперты. Отказ от использования противогололедных материалов приведет к катастрофическим последствиям.

Изобретение относится к области противогололедной обработки дорожных покрытий, автомагистралей, объектов дорожной инфраструктуры. Устройство портивогололедной обработки дорожных и аэродромных покрытий содержит емкость для реагентов. Из емкости через насос выходит прямая гидравлическая линия, которая переходит в обратную гидравлическую линию. Обратная гидравлическая линия соединена с трубной разводкой насосной станции, которая в свою очередь соединена с прямой гидравлической линией. Прямая гидравлическая линия имеет ответвления к клапанным шкафам. Клапанные шкафы соединены через трубопровод с разбрызгивающими форсунками. Форсунки предназначены для разбрызгивания реагента на участке дороги. Каждый из клапанных шкафов управляет работой соединенной с ним разбрызгивающей форсунки и имеет индивидуальный датчик срабатывания. Датчик контролирует количество распределенного каждой форсункой реагента. Трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии выполнены из синтетической резины на нитрильной основе. Обеспечивается повышение эффективности противогололедной обработки дорожных покрытий при экономии противогололедного реагента и долговечности системы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2524199

Изобретение относится к способу и устройству для проведения противогололедной обработки на искусственных дорожных покрытиях (асфальтные или бетонные), таких как дорожное покрытие, автомагистрали, объекты дорожной инфраструктуры (мосты, эстакады, путепроводы, рамповые и открытые участки тоннелей, транспортные развязки) для устранения концентрации ДТП и повышения безопасности дорожного движения, а также на аэродромах в местах руления воздушных судов, рулевых дорожках и на взлетно-посадочных полосах (далее - дорожное покрытие).

Из уровня техники (RU 2287636) известен способ автоматической обработки дорог противогололедным реагентом и стационарная система для его осуществления, который предлагается в качестве наиболее близкого аналога. Указанная система состоит из насосной станции, гидравлической системы дорожного участка и автоматической метеостанции. Насосная станция представляет собой контейнер, установленный в непосредственной близости от обрабатываемого дорожного участка, внутри которого находятся емкости для хранения реагента, насосная гидравлическая система и аппаратура управления. Оборудование дорожного участка состоит из разбрызгивающих головок, расположенных вдоль дорожного участка и установленных на гидравлической линии дорожного участка без применения гидраккумуляторов, представляющей собой жесткий трубопровод большого диаметра для обеспечения. Автоматическая метеостанция (АМС) оборудована датчиками для измерения температуры воздуха, атмосферного давления, относительной влажности, количества осадков, скорости и направления ветра, встроенными дорожными датчиками покрытия. Способ осуществления противогололедной обработки включает распределение жидкого реагента на поверхности дорожного участка посредством автоматического или дистанционного включения операции разбрызгивания, при подаче сигнала после соответствующей оценки нарастания вероятности возникновения гололедных явлений на основании метеорологических данных, выдаваемых АМС, благодаря которой реагент равномерно наносят по всей протяженности дорожного участка.

К основным недостаткам упомянутого способа и системы необходимо отнести:

Использование жестких пластиковых труб большого диаметра основной гидравлической линии для жидкого противогололедного реагента, вследствие чего требуется значительно больший расход дорогостоящего реагента, необходимого для заполнения данных трубопроводов;

Расположение разбрызгивающих головок, а также кабелей управления и питания на проложенных вдоль дороги гидравлических линиях, что заставляет прокладывать ее в непосредственной близости от проезжей части;

Применение контактных, встраиваемых датчиков покрытия, измеряющих температуру дорожного покрытия на различных глубинах, а также на поверхности дороги, что приводит к уменьшению срока службы измерительного датчика и выхода его из строя;

Необходимость производить регулярные циклы подкачки реагента каждый раз перед началом разбрызгивания и соответствующей задержки своевременности обработки дорожных участков;

Значительное снижение качества обработки и точности из-за неравномерности параметров давления и расхода по длине гидравлической линии (при длине гидравлической линии в 1,5 км гидравлическая система не сможет обеспечить равные показатели расхода и давления на ближайших и дальних разбрызгивающих головках, из-за потерь давления и гидравлического сопротивления);

Оценка нарастания вероятности возникновения гололедных явлений определяется на основании метеорологических данных, выдаваемых АМС, что недостаточно для полноценного анализа состояния дорожных покрытий, т.к. метеоданные не учитывают состояние искусственного дорожного покрытия и фазу жидкости, находящейся на ее поверхности, это сводит полученные измерения лишь к метеопрогнозу с ошибкой измерений до 50% и соответствующим снижением точности в определении момента начала обработки;

Неоправданный расход жидкого реагента в больших количествах при нанесении его перед возникновением гололедной обстановки или выпадением осадков из-за отсутствия программируемых команд на блокировку (например, при продолжительном интенсивном снегопаде) в случае задержки или долго времени реакции коммунальных служб по уборке снега (от 1 до 48 часов, в зависимости от нормативной документации).

Таким образом, задача заявленного изобретения заключается в том, чтобы обеспечить равномерности расхода жидкости и давления по длине гидравлической линии, снижение вероятности разрушения гидравлической линии и линий управления и связи в результате ДТП, при размещении на дорожных конструкциях, а также возможность использования системы на аэродромных покрытиях, получение информации о реальном срабатывании клапанов, применения методов измерения не зависящих от разрушения и износа состояния дорожной одежды (что крайне важно для российских дорожных условий с износом дорожной одежды около 2 см в год по данным ФДА Росавтодор), экономия жидкого противогололедного реагента, повышение точности выявления момента образования гололеда, снижение вероятности возникновения ДТП и повышение безопасности дорожного движения.

Соответственно, техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является повышение эффективности антигололедной обработки дорожных покрытий при экономии противоголедного реагента и долговечности системы.

Для достижения поставленного технического результата разработан стационарный комплекс, который реализует способ для проведения противогололедной обработки дорожных покрытий жидким реагентом, использующий гидравлическую линию разбрызгивающей системы по кольцевому принципу гидравлического контура, с исполнением гидравлических линий из синтетической резины на нитрильной основе, позволяющего аккумулировать давление жидкости в системе, при сохранении минимального используемого объема жидкости по всей длине линии. Комплекс имеет возможность передачи информации о реальном срабатывании каждого клапана по линии связи и управления их работой в режиме обратной связи при использовании индивидуального датчика, а также возможностью размещения разбрызгивающих устройств на расстоянии до 15 метров от основной гидравлической магистрали без изменения характеристик разбрызгивания, за счет сохранения жидкости в трубопроводе, от клапана до разбрызгивающей форсунки.

Сбор информации о состоянии дорожного покрытия и параметров микроклимата придорожной среды с использованием методов измерения, не зависящих от разрушения и износа дорожной одежды проезжей части, и загрязнений (бесконтактные методы измерения параметров дорожного покрытия, ультразвуковые методы фиксации количества, типа и интенсивности осадков неоптического характера). Разработанный аналитический комплекс имеет возможность внесения индивидуальных настроек для каждого объекта оснащения, учитывать состояние искусственного дорожного покрытия и фазу жидкости, находящейся на ее поверхности, а также имеет систему блокировки от перерасхода жидкого противогололедного реагента.

Противогололедный комплекс состоит из измерительной части, которая отвечает за сбор, хранение и анализ информации о реальном состоянии дорожного покрытия, а также придорожной среды; исполнительной части, отвечающий за непосредственное нанесение жидкого противогололедного реагента на дорожное покрытие путем распределения через разбрызгивающие форсунки, установленные сбоку проезжей части или интегрированные в покрытие; аналитического модуля, выполняющего функцию активатора исполнительной части на основе анализа актуальных данных от измерительной части.

Исполнительная часть состоит из насосной станции с емкостями для хранения реагента, насосами подачи, контролирующей и питающей аппаратурой, системой управления разбрызгиванием форсунок, системой трубопроводов и разбрызгивающей системы, представляющей собой сеть защитных трубопроводов с проложенными внутри гидравлическими линиями, линиями питания и управления; клапанными шкафами, с расположенными внутри клапанами, блоками управления и датчиками срабатывания; а также разбрызгивающими форсунками.

Насосная станция размещается в непосредственной близости от объекта (на удалении до 40 м от ближайшей клапанной панели) в здании некапитального характера или технологическом помещении дорожного объекта.

Внутри здания/помещения размещаются емкости для хранения жидкого противогололедного реагента, группа насосов, гидравлическая разводка, питающая и управляющая аппаратура.

Разбрызгивающая система представляет собой сеть защитных трубопроводов между клапанными шкафами, расположенными вдоль гидравлической линии. От клапанных шкафов отходят гидравлические трубопроводы к разбрызгивающим форсункам.

Трубопровод гидравлической линии имеет, например, наружный диаметр 27 мм, и внутренний 19 мм, из гибкого специального резинового материала позволяет сохранять давление жидкости в статичном состоянии.

Специальный резиновый материал должен быть эластичным и обеспечивать растяжение стенок для возможности накапливания давления, при этом выдерживая давление до 20 бар при рабочем в 14 бар. Давление жидкости в магистральной ветке гидравлической линии аккумулируется за счет растяжения стенок трубопровода из специального эластичного материала (синтетическая резина на нитрильной основе).

Коммуникации разбрызгивающей системы могут проходить под землей, на поверхности земли и выше поверхности, а также за облицовочными панелями на рамповых участках тоннеля на расстоянии до 15 метров (при необходимости выноса коммуникаций на аэродроме) от разбрызгивающих форсунок.

Клапанные шкафы в заявленном устройстве расположены параллельно (в случае забивки одного клапана последующие смогут функционировать штатно) на ответвлении от магистральной прямой гидравлической линии.

Каждый клапанный шкаф заявленного устройства содержит: клапан, прямую гидравлическую линию, обратную гидравлическую линию, линию питания, линию управления, блок управления, датчик срабатывания, трубную разводку, клемник и шкаф клапанной панели.

Клапан предназначен для подачи противогололедной жидкости из гидравлической линии в трубопровод на разбрызгивающую форсунку. Возможно применение электромагнитных клапанов различного типа и мощности, в частности мембранных клапанов и шаровых поворотных.

Прямая гидравлическая линия выполнена из синтетической резины на нитрильной основы, предназначается для подачи противогололедной жидкости на электромагнитный клапан.

Обратная гидравлическая линия выполняется из гибкого полимерного материала (для защиты от повреждений на изгиб), например нейлон; предназначена для выравнивания давления по длине трубопровода и возможности выполнения промывки в летний период.

Линия питания предназначена для питания блока управления и открытия/закрытия электромагнитных клапанов.

Линия управления осуществляет передачу сигнала по интерфейсу RS485 и передает адресный сигнал для блока управления.

Блок управления предназначен для распознавания адресного сигнала по линии связи RS485, контроля подачи напряжения на открытие электромагнитного клапана.

Датчик срабатывания измеряет физические характеристики потока противогололедного реагента при его разбрызгивании и передает информацию на управляющую аппаратуру насосной станции по линии управления.

Трубная разводка выполняет функции отделения потока жидкости из гидравлической линии прямой на электромагнитный клапан.

Клемник предназначен для электрических соединений между линиями управления, питания, проводами блока управления, электромагнитного клапана, датчика срабатывания.

Шкаф клапанной панели предназначен для размещения всех элементов клапанной панели и крепления на дорожном участке.

Разбрызгивающие форсунки располагаются сбоку проезжей части, в зоне свободной от влияния дорожного движения и не находящиеся в зоне деформации в результате ДТП. Крепление разбрызгивающих форсунок осуществляется на отдельных элементах, не связанных с металлическим барьерным ограждением, внутри закладных элементов малого размера (отверстия диаметром 63 мм), в нишах бетонных банкеток или отбойного бруса.

Существует вариант расположения разбрызгивающих форсунок интегрированных в покрытие. Такой способ размещения разбрызгивающих форсунок получил широкое распространение для покрытий увеличенного срока службы (бетонное покрытие на мостах и в тоннелях).

Разбрызгивающие форсунки располагаются вдоль проезжей части с шагом 10-15 м (в зависимости от ширины обработки и конфигурации проезжей части). При необходимости обработки проезжей части шириной 3-4 полосы движения форсунки располагаются с обеих сторон движения в шахматном порядке.

Обработка из разбрызгивающих форсунок происходит последовательно в сторону против движения автотранспорта, при направленном векторе разбрызгивания - по движению.

Возможность расположение разбрызгивающих форсунок на расстоянии до 15 метров от магистральной линии обеспечивается использованием гибкого трубопровода, подключаемого к клапану с одной стороны и к разбрызгивающим форсункам с другой стороны. Благодаря применению специальных разбрызгивающих сопел на форсунках, жидкость в статическом состоянии не вытекает из трубопровода, что позволяет использовать последний большой длины, не оказывая существенного влияния на количественные и качественные характеристики разбрызгивания.

Разбрызгивающая форсунка, устанавливая сбоку дорожного покрытия или на дорожном покрытии, производит распределение противогололедного реагента через разбрызгивающие сопла.

Разбрызгивающие сопла обеспечивают:

а) тип 1 выпуск струи на дальнее расстояние (до 12 и более метров),

б) тип 2 выпуск струи для обработки участка от 1 до 5 м,

в) тип 3 выпуск струи для обработки большого сектора на расстояние до 15 м,

г) удерживание жидкость внутри форсунки, не позволяя вытекать ей через сопла (иметь односторонний пропускной клапан),

Указанные свойства в пунктах «а-в» достигаются за счет геометрии выходного отверстия сопла, а в пункте «г» за счет применения обратного клапана.

Устройство для проведения антигололедной обработки дорожных покрытий, имеющий в своем составе одну насосную станцию, может обслуживать разбрызгивающие системы длиной 1,5 км и более в одну сторону (при необходимости одна насосная станция может обслуживать одну и более разбрызгивающих систем). При необходимости разбрызгивания на большую длину может применяться серия разбрызгивающих станций.

Одна насосная станция может обслуживать несколько разбрызгивающих систем одновременно. Возможности активации устройства для проведения антигололедной обработки дорожных покрытий следующие.

1. Работа в полностью автоматическом автономном режиме.

2. Работа в автоматизированном режиме (требуется подтверждение необходимости срабатывания).

3. Запуск в принудительном ручном режиме.

В полностью автоматическом режиме заявленное устройство работает, получая информацию с измерительной части, обрабатывает ее при помощи аналитического модуля и генерирует тревогу для активации срабатывания по заданному согласно конкретным локальным условиям объекта оснащения алгоритму. При этом учитываются необходимые факторы состояния дорожной среды и окружающей атмосферы (особая газовоздушная среда в придорожной зоне).

Автоматизированный способ активации устройства предусматривает подтверждение оператором команды на запуск исполнительной разбрызгивающей части. Запрос на срабатывание системы с указанием причины активации тревоги (дорожная ситуация, осадки и прочее) приходит на компьютер, установленный на рабочем месте оператора (или контактный телефон дежурного), и в случае подтверждения активизирует разбрызгивающую систему.

В случае необходимости ручного пуска разбрызгивающей системы оператор может выполнить пуск или с компьютера, установленного на рабочем месте, или от кнопки, расположенной в насосной станции.

Измерительная часть устройства представляет собой систему датчиков и модулей связи для передачи, а также контроля параметров дорожной среды и возможности образования гололеда или зимней скользкости.

Автоматическая дорожная метеостанция АДМС, которая может входить в состав измерительной части состоит из:

1) метеомачты и основания для крепления (устанавливается в непосредственной близости от дорожного объекта),

2) шкафа с контроллером управления (модулями коммуникации),

3) метеодатчиков, устанавливаемых на мачте или конструкциях транспортного объекта,

4) бесконтактных датчиков покрытия,

5) встроенных датчиков покрытия.

Метеодатчики фиксируют параметры, такие как:

1) температура и влажность воздуха,

2) скорость и направление ветра - измеряется при помощи ультразвука и не зависит от загрязнения,

3) атмосферное давлении воздуха - необходимо для коррекции прогноза обледенения,

4) интенсивность солнечной радиации - используется для специальных условий, в особенности горной местности для прогноза возможного образования,

5) количество, вид и интенсивность осадков.

Бесконтактные датчики покрытия измеряют параметры дорожной среды, не имея при этом элементов внутри дорожной одежды. Оптические измерительные элементы располагаются на уровне 4-5 м над поверхностью земли и поэтому меньше подвержены загрязнению.

Бесконтактные датчики покрытия измеряют параметры, такие как:

Толщина водяной пленки на поверхности дороги,

Состояние дорожного покрытия (лед, снег, водно-соевая смесь и др.),

Температура дорожного покрытия,

Процентное содержание ледяных частиц в жидкой среде на поверхности дороги,

Характеристика коэффициента сцепления на поверхности дороги

И другие.

Заявленное устройство может работать в автоматическом режиме, так как укомплектовано оптическими бесконтактными датчиками покрытия и датчиками контроля метеопараметров.

Контактные (активные) датчики покрытия могут применять для измерения тех же параметров, что и бесконтактные датчики покрытия. Помимо того, активный датчик покрытия измеряет точку замерзания жидкости, находящейся на поверхности дороги, проводя циклы нагрева/охлаждения жидкости и фиксируя реальную температуру замерзания (циклы охлаждения до -15°С относительно актуальной температуры покрытия).

Область применения встроенных датчиков покрытия распространяется на сложные локальные участки, где трудно установить бесконтактный датчик покрытия, а также на мостах и эстакадах, где применяются дорожные покрытия с увеличенным сроком службы (бетон и прочее).

Необходимый сигнал на активацию автоматической антигололедной системы вырабатывает аналитический модуль на основе последовательного алгоритма.

На чертежах и схемах представлены:

Схема 1 - принцип работы противогололедного комплекса.

Схема 2 - автоматический противогололедный комплекс.

Фиг.1 - расположение оборудования на объекте.

Фиг.2 - клапанный шкаф.

Фиг.3 - специальное разбрызгивающее сопло.

Насосная станция автоматического противогололедного комплекса располагается на объекте оснащения. Противогололедный реагент хранится в емкостях внутри помещения насосной станции или рядом с ним.

Оборудование насосной станции обеспечивает подачу противогололденого реагента в гидравлические линии (в рабочем режиме в прямую и обратную).

Противогололедный реагент, поступая через гидравлические линии через тройник клапанной панели, подается к электромагнитному клапану под давлением. В случае активации системы электромагнитные клапаны в определенной последовательности, в том числе и не ограничиваясь, против движения открываются на определенные временные промежутки, подавая определенное количество противогололедного реагента сначала в трубопровод, а потом и на саму разбрызгивающую форсунку.

Измерительная часть фиксирует параметры дорожного покрытия и метеоданные и передает их в аналитический блок, который в свою очередь, используя алгоритм (см. схему 1), выдает команду на необходимость активации исполнительной части или блокировки на определенный промежуток времени.

При работе автоматического противогололедного комплекса имеется система в составе аналитического модуля, которая позволяет предупредить перерасход противогололедного реагента при наличии за счет фиксации наличия большого количества снега на покрытии, а также блокировки повторного разбрызгивания системы по причине начала снегопада. Для достижения поставленной цели учитывается информация о наличии снега на покрытии от контактных и бесконтактных датчиков покрытия, а также временная задержка по срабатыванию в результате начала снегопада.

Фиксация параметров дорожного покрытия и метеоданных происходит постоянно. Проведение противогололедной обработки при помощи исполнительной части заблаговременно предотвращает образование зимней скользкости путем изменения химического состава жидкости, нанесенной на поверхность.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Из емкости (1) для реагентов через насос (2) реагент, минуя трубную разводку (3), по прямой гидравлической линии (4) направляется вдоль обрабатываемой поверхности, в данном случае участок дороги (7), параллельно распределяясь по клапанным шкафам (6), расположенным также на протяжении участка дороги (7), и обратно по обратной гидравлической линии (5) в сторону емкости для реагентов. Доходя до трубной разводки (3), реагент опять возвращается в прямую гидравлическую линию (4), что обеспечивает минимизацию потерь реагента. Из клапанных шкафов (6) реагент поступает на разбрызгивающие форсунки (8), которые разбрызгивают его в области их обработки (9) на участке дороги (7).

На фиг.2 представлен клапанный шкаф, где:

10 - блок управления,

11 - клемник,

12 - линия управления,

13 - датчик срабатывания,

14 - шкаф клапанной панели,

15 - линия питания,

16 - прямая гидравлическая линия,

17 - обратная гидравлическая линия.

Устройство антигололедной обработки дорожных и аэродромных покрытий содержит емкость для реагентов, выходящую из нее через насос прямую гидравлическую линию, имеющую ответвления к клапанным шкафам, которая переходит в обратную гидравлическую линию, соединенную с трубной разводкой насосной станции, которая в свою очередь соединена с прямой гидравлической линией, причем клапанные шкафы соединены через трубопровод с разбрызгивающими форсунками, которые предназначены для разбрызгивания реагента на участке дороги, причем трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии выполнены из синтетической резины на нитрильной основе, а каждый из клапанных шкафов управляет работой (работа, включение, выключение), соединенной с ней разбрызгивающей форсункой. Трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии проходят под землей, над землей или по земле. Разбрызгивающие форсунки располагаются вдоль проезжей части с шагом 10-15 м. Соединение обратной гидравлической линии через трубную разводку насосной станции с прямой гидравлической линией обеспечивает кольцевой принцип движения реагента (см. фиг.1), обеспечивая тем самым экономию реагента.

Разбрызгивающие форсунки укомплектованы специальными разбрызгивающими соплами (см. фиг.3).

Сопла могут быть выполнены из нержавеющей стали, латуни, пластика, композитных материалов. На фиг.3 представлено специальное сопло, где:

18 - задняя часть сопла,

19 - разбрызгивающая часть сопла,

20 - обратный клапан,

21 - стабилизатор потока жидкости,

22 - выходное отверстие сопла,

23 - резьбовое соединение частей сопла,

24 - втулка клапана,

25 - пружина клапана,

26 - крепление к корпусу разбрызгивающей форсунки.

Для предотвращения вытекания жидкости в статичном состоянии применяется обратный клапан 20.

Разбрызгивающая форсунка, установленная в том числе, но не ограничиваясь, сбоку дорожного покрытия или на дорожном покрытии, производит распределение противогололедного реагента через сопла.

Пояснения к геометрии выходного отверстия сопла разбрызгивающей форсунки:

а) тип 1 - выпуск струи на дальнее расстояние (до 12 и более метров).

Применяется выпускное отверстие 22 круглого сечения, без стабилизатора потока 21 (для уменьшения сопротивления), при этом угол распыления становится минимальным, следовательно, вся энергия потока направлена на перемещение вперед.

б) тип 2 - выпуск струи для обработки участка от 1 до 5 м.

Применяется выпускное отверстие 22 плоского сечения (овального, вытянутого), совместно с стабилизатором потока 21. В этом случае угол распыления принимается максимальным с тем расчетом, чтобы покрыть необходимую площадь (рассчитывается индивидуально исходя из требований к конкретному объекту). Плоскость потока в начальный момент времени принимается параллельной дорожному покрытию.

в) тип 3 - выпуск струи для обработки большого сектора на расстояние до 8 и более метров.

Применяется выпускное отверстие 22 овального сечения, близкого к круглому, совместно с стабилизатором потока 21. В этом случае применяется средний угол распыления. Данный тип сопел может применяться в разбрызгивающих форсунках, имеющих три и более сопел в своем составе, для покрытия большого сектора дорожного покрытия.

Заявленное изобретение является новой, поскольку совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники и, соответственно, отвечает условию патентоспособности изобретения "новизна".

Заявленное изобретение имеет изобретательский уровень, поскольку для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники.

Заявленное изобретение отвечает условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку она может использоваться в промышленности.

Хотя настоящее изобретение было раскрыто со ссылкой на предпочтительные варианты ее осуществления, это не предназначено для ограничения настоящего изобретения, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящего изобретения могут модифицировать и осуществить его, не отступая от идеи и объема изобретения, следовательно, объем охраны настоящего изобретения должен регулироваться объемом, заданным в формуле изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство противогололедной обработки дорожных и аэродромных покрытий, характеризующееся тем, что содержит емкость для реагентов, выходящую из нее через насос прямую гидравлическую линию, имеющую ответвления к клапанным шкафам, которая переходит в обратную гидравлическую линию, соединенную с трубной разводкой насосной станции, которая в свою очередь соединена с прямой гидравлической линией, причем клапанные шкафы соединены через трубопровод с разбрызгивающими форсунками, которые предназначены для разбрызгивания реагента на участке дороги, причем трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии выполнены из синтетической резины на нитрильной основе, а каждый из клапанных шкафов управляет работой соединенной с ним разбрызгивающей форсунки и имеет индивидуальный датчик срабатывания, который контролирует количество распределенного каждой форсункой реагента, причем разбрызгивающие форсунки укомплектованы разбрызгивающими соплами, в которых выходные отверстия имеют круглую или вытянутую форму, и содержится обратный клапан.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии проходят под землей.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии проходят над поверхностью земли.

4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что трубопровод, прямая и обратная гидравлические линии проходят по поверхности земли.

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что разбрызгивающие форсунки располагаются вдоль проезжей части с шагом 10-15 м.

6. Способ противогололедной обработки дорожных и аэродромных покрытий, отличающийся тем, что осуществляется при помощи устройства по п.1.