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.

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.

Владельцы патента RU 2287635:

Изобретение может быть использовано на крупных дорожных магистралях. Сущность предложенных технических решений состоит в сборе информации о состоянии окружающей среды на контролируемых участках и передачи этой информации на терминал управления. Терминал на основании анализа полученных данных определяет вероятность возникновения гололеда на контролируемом участке и выдает команду стационарным средствам обработки на упреждающее нанесение противогололедных реагентов. Стационарные средства выполнены с возможностью включения в любой последовательности. Технический результат - повышение качества обработки дорожного полотна и точность исполнительской функции системы. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к автоматизированным техническим средствам обеспечения противодействия гололедным явлениям и может быть использовано для борьбы с гололедом на крупных дорожных магистралях, таких как МКАД.

Из уровня техники известны способ и устройство противогололедной обработки по патенту США №4557420 от 10.12.1985, предложенные в качестве наиболее близких аналогов. Указанное устройство 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 объединенных гидравлической системой. Автоматическая метеостанция оборудована датчиками для измерения температуры воздуха, атмосферного давления, относительной влажности, количества осадков (типа «ведро») и скорости и направления ветра. Способ осуществления противогололедной обработки включает нормированное распределение жидкого реагента на поверхности дорожного участка посредством автоматического или дистанционого включения операции разбрызгивания, благодаря которой реагент равномерно наносят по всей протяженности дорожного участка.

К недостаткам известных способа и устройства можно отнести отсутствие системы стабилизации давления в гидросистеме и возможности адресного управления интервалами разбрызгивания головок, что в свою очередь не позволяет нанести реагент с заданной точностью на поверхность дороги - управление разбрызгиванием производится по единственной команде «начать разбрызгивание», после которой производится последовательное автоматическое включение разбрызгивающих головок на единый, заданный для всех головок интервал времени. Кроме того, в состав известного устройства входит такой дорогостоящий и требующий постоянного контроля и обслуживания элемент как гидроаккумуляторы, снижающие общую надежность системы, а для наполнения реагентом всей гидросистемы, включая гидроаккумуляторы, необходима длительная работа насоса, что удорожает стоимость эксплуатации устройства.

Задачей предлагаемой группы изобретений является рассчитанное и строго нормируемое нанесение реагента с учетом метеорологической обстановки и рельефа конкретного дорожного участка. Технический результат, который может быть получен при реализации группы изобретений, заключается в повышении качества обработки дорожного полотна и точности исполнительской функции системы посредством возможности точечного нанесения реагента на конкретный участок дорожного покрытия (с точностью до нескольких квадратных метров) в режиме реального времени.

Для достижения поставленного результата предлагается способ автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, при котором измеряют на контролируемом участке дороги параметры окружающей среды и/или состояние дорожного покрытия посредством установленных вдоль дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия, направляют полученные данные на терминал управления, ведут обработку и анализ полученных параметров с последующим определением нарастания вероятности возникновения гололеда на контролируемом участке и в случае нарастания такой вероятности ведут расчет заданной плотности распределения реагента, направляя посредством терминала управления адресный сигнал на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок, обеспечивающие их включение в любой последовательности для нанесения противогололедного реагента с заданной плотностью.

Для достижения поставленного результата предлагается система автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дорог метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия разбрызгивающие головки, при этом разбразгивающие головки установлены на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, упомянутые датчики выполнены с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и передачи полученных данных на терминал управления, выполненный с возможностью определения на основании обработки и анализа упомянутых данных нарастания вероятности возникновения гололедной обстановки на контролируемом участке и в случае определения нарастания такой вероятности расчета заданной плотности распределения реагента и направления адресного сигнала на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок для нанесения реагента с заданной плотностью, а упомянутые головки выполнены с возможностью включения в любой последовательности.

Система обеспечения противогололедной обстановки (СОПО) согласно настоящей группе изобретений представляет собой стационарную систему, устанавливаемую в непосредственной близости к контролируемому дорожному участку. Одна СОПО может контролировать участок дороги протяженностью до 1,5 км или, при необходимости, более. В состав СОПО входят автоматическая метеорологическая станция (АМС), центральная насосная станция (ЦНС) и оборудование дорожного участка.

Основными составляющими ЦНС являются шкаф с аппаратурой управления СОПО, гидравлическое оборудование и насос высокого давления. Аппаратура управления обеспечивает удобный интерфейс, позволяющий управлять СОПО и предоставлять все необходимые данные пользователю в наглядном виде, управление гидравлическим оборудованием, стабилизацию рабочего давления в гидросистеме во время обработки участка дороги реагентом, управление оборудованием контролируемого дорожного участка, получение и обработку данных от АМС, расчет метеорологического прогноза образования гололеда, расчет необходимой плотности распределения реагента, автоматическое выполнение цикла обработки дорожного участка реагентом (включая подготовительные и завершающие операции), контроль за функционированием электронной части системы управления, гидравлического оборудования ЦНС и модулей управления клапанами дорожных участков, графическое отображение текущего состояния гидравлического оборудования ЦНС, обмен данными с центральным терминалом, прием и выполнение команд управления от центрального терминала и хранение данных за заданный период времени.

Оборудование дорожного участка включает блоки дорожных головок, установленных на проложенных вдоль дорожных участков гидромагистралях, а также кабели управления и питания.

Автоматические метеорологические станции за счет применения метеорологических датчиков обеспечивают высокоточное измерение параметров атмосферы, таких как температура воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, влажность, количество и тип осадков (с возможностью определения «дождь» или «снег»), приходящую энергию солнечного излучения. Контроль состояния дорожного покрытия обеспечивают дорожные датчики, измеряющие температуру дорожного покрытия на различных глубинах, а также на поверхности дороги, концентрацию реагента на дороге и его состояние - «вода» или «лед». Дорожные датчики могут быть подсоединены как к АМС, так и непосредственно к СОПО через интерфейс оборудования дорожного участка.

Обработку дорог реагентом производят при нарастании вероятности возникновения гололедных явлений. Такую вероятность определяют на основании метеорологических данных, выдаваемых АМС. Данные поступают в аппаратуру управления СОПО и на центральный терминал. Команду на обработку вырабатывает либо система управления СОПО, либо центральный терминал.

Для оптимального решения поставленной задачи обработку проводят посредством нанесения реагента перед возникновением гололедной обстановки или перед выпадением осадков, приводящих к гололеду.

Реагент наносят путем разбрызгивания его форсунками блока дорожных головок, расположенных по краю проезжей части. Каждый блок обслуживает участок дороги длиной 10-12 м и шириной в 2-3 полосы. Реагент наносят равномерно с заданной плотностью распределения на всю обслуживаемую площадь дорожного полотна. Стабильность работы головок обеспечивают за счет увеличения производительности насоса и включения в гидравлическую схему регулятора давления, что устраняет колебания давления в процессе последовательного разбрызгивания реагента и позволяет поддерживать заданные расходные характеристики разбрызгивающих головок. Кроме того, используемая аппаратура управления ЦНС позволяет формировать последовательный пакет сигналов, включающих адрес головки, команды «включить - выключить» и служебные биты и, как следствие, управлять разбрызгивающими головками в любой последовательности, в частности управлять произвольными группами головок, вплоть до одной конкретной головки, задавая для них интервал разбрызгивания и количество наносимого реагента, что в свою очередь позволяет вести контроль и обработку конкретного дорожного участка в данном месте в реальном времени.

1. Способ автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, при котором измеряют на контролируемом участке дороги параметры окружающей среды и/или состояние дорожного покрытия посредством установленных вдоль дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия, направляют полученные данные на терминал управления, ведут обработку и анализ полученных параметров с последующим определением нарастания вероятности возникновения гололеда на контролируемом участке и, в случае нарастания такой вероятности, ведут расчет заданной плотности распределения реагента, направляя посредством терминала управления адресный сигнал на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок, обеспечивающие их включение в любой последовательности для нанесения противогололедного реагента с заданной плотностью.

2. Система автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дороги метеорологических датчиков и/или датчиков состояния дорожного покрытия и разбрызгивающие головки, при этом разбрызгивающие головки установлены на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, упомянутые датчики выполнены с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и передачи полученных данных на терминал управления, выполненный с возможностью определения на основании обработки и анализа упомянутых данных нарастания вероятности возникновения гололедной обстановки на контролируемом участке и, в случае определения нарастания такой вероятности, расчета заданной плотности распределения реагента и направления адресного сигнала на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок для нанесения реагента с заданной плотностью, а упомянутые головки выполнены с возможностью включения в любой последовательности.

Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений

ОДМ 218.5.006-2008

Утверждены
распоряжением Росавтодора
от 10.09.2008 № 383-р

Москва 2009

В целях реализации в дорожном хозяйстве основных положений Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании" и обеспечения дорожных организаций методическими рекомендациями о возможности применения новых экологически чистых антигололедных материалов и технологий для борьбы с зимней скользкостью на покрытиях мостовых сооружений:

1. Структурным подразделениям центрального аппарата Росавтодора, федеральным управлениям автомобильных дорог, управлениям автомобильных магистралей и межрегиональным дирекциям по дорожному строительству автомобильных дорог федерального значения рекомендовать к применению с 1 сентября 2008 г. прилагаемый ОДМ 218.5.006-2008 "Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений" (далее - ОДМ 218.5.006-2008).

2. Территориальным органам управления дорожным хозяйством субъектов Российской Федерации рекомендовать к применению с 1 сентября 2008 г. ОДМ 218.5.006-2008.

3. Управлению делами (Блинова С.М.) в установленном порядке обеспечить издание ОДМ 218.5.006-2008 и направить его в подразделения и организации, упомянутые в п. 1 настоящего распоряжения.

4. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на заместителя руководителя С.Е. Полещука.

Руководитель О.В. Белозеров

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН: Федеральным государственным унитарным предприятием «РОСДОРНИИ». Методический документ разработан в соответствии с пунктом 3 статьи 4 Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании» - и является актом рекомендательного характера в дорожном хозяйстве.

2. ВНЕСЕН: Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3. ИЗДАН: На основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 10 сентября 2008 г. № 383-р.

Раздел 1. Область применения

Отраслевой дорожный методический документ "Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений" является актом рекомендательного характера и разработан в качестве дополнений к "Руководству по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах" (ОДМ 218.3.023-2003).

Методические рекомендации содержат перечень противогололедных материалов, возможных к применению для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных мостах и других искусственных сооружениях, раскрывают особенности эксплуатации автодорожных мостов в зимних условиях, требования к ПГМ и нормы их распределения, а также необходимые мероприятия по коррозионной защите конструктивных элементов мостов и обеспечению антигололедного состояния дорожных покрытий на искусственных сооружениях.

Положения, изложенные в документе, рекомендуется использовать при зимнем содержании и ремонте автодорожных мостов.

Раздел 2. Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие документы:

При интенсивности >3000 авт./сутки - 4 часа,

При интенсивности 1000-3000 авт./сутки - 5 часов,

При интенсивности <1000 авт./сутки - 6 часов,

е) Рыхлый (уплотненный) снег на тротуарах в населенных пунктах после снегоочистки не должен превышать 5 (3 см). Срок очистки тротуаров в населенных пунктах не более 1 суток.

ж) Не допускаются не посыпанные фрикционным материалом тротуары в населенных пунктах. Нормативное время посыпки после окончания снегопада в местах с интенсивностью движения пешеходов:

Св. 250 чел./ч не более 1 ч

100-250 чел./ч не более 2 ч

До 100 чел./ч не более 3 ч

з) Не допускается наличие противогололедных материалов на ограждениях и перилах.

и) Не допускаются засорение лотков водоотводных трубок и окон в тротуарных блоках.

к) Рыхлый (талый) снег на проезжей части допускается толщиной не более 1 (2) см для А1, А2, A3, Б; 2 (4) см для дорог Б2.

Нормативная ширина очистки 100 %.

л) Срок ликвидации зимней скользкости с момента образования (и уборки снега с момента окончания снегопада) до полного устранения, не более 3 (4) ч для А1, А2, A3; 4 (5) ч для В; 8-12 ч для Г1; 10 (16) ч для Г2.

м) Снежный накат не допускается на А1, А2, A3, Б; и допускается до 4 см для В, Г1; до 6 см для Г2 при интенсивном движении не более 1500 авт./сут.

н) Основные требования к состоянию дорожного покрытия на искусственных сооружениях в зимних условиях приведены в Руководстве по оценке уровня содержания автомобильных дорог. М. 2003.

Раздел 7. Борьба с зимней скользкостью на мостовых сооружениях

а) Мероприятия по предотвращению и ликвидации зимней скользкости на мостовых сооружениях включают:

Профилактическую обработку покрытий химическими противогололедными материалами;

Ликвидацию образовавшегося ледяного или снежно-ледяного слоя химическими противогололедными материалами и/или специальной дорожной техникой;

Повышение шероховатости проезжей части путем распределения фрикционных материалов (песок, высевки, щебень, шлак);

Устройство специальных покрытий с антигололедными свойствами.

б) Для повышения эффективности борьбы с зимней скользкостью проводят мероприятия по:

Устройству автоматических систем распределения жидких ПГМ и антигололедных покрытий на особо ответственных искусственных сооружениях.

Повседневному обеспечению метеорологическими данными для своевременной организации борьбы с зимней скользкостью, особенно при профилактической обработке покрытий, на искусственных сооружениях путем создания системы дорожных метеостанций (постов).

в) С целью предупреждения образования снежно-ледяных отложений распределение ПГМ производят или превентивно (основываясь на метеопрогнозе) или непосредственно с момента начала снегопада (для предупреждения снежного наката).

г) Распределение ПГМ во время снегопадов позволяет сохранить выпадающий снег в рыхлом состоянии.

После прекращения снегопада образовавшуюся на дороге снежную массу удаляют с проезжей части последовательными проходами плужно-щеточных снегоочистителей.

д) Химические реагенты, для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях используют только экологически безопасные. К экологически безопасным относятся ПГМ, выпускаемые на основе ацетатов, формиатов, карбамидов и других безхлорных реагентов.

е) После разрыхления наката (вследствие частичного плавления и воздействия колес автотранспорта) обычно в течение 2-3 часов рыхлую водо-снежную массу (шугу) убирают последовательными проходами плужно-щеточных снегоочистителей.

ж) При образовании на покрытии стекловидного льда (наиболее опасного вида зимней скользкости) работы по его ликвидации состоят в распределении химического ПГМ, интервала (выдержка) до полного таяния льда, очистке и уборке проезжей части от образовавшегося раствора или шуги (при необходимости).

з) При фрикционном способе борьбы с зимней скользкостью на мостах применяют песок, каменные высевки, щебень и шлак в соответствии с требованиями ОДН 218.2.028-2003 .

и) Противогололедные материалы распределяют равномерно по поверхности покрытий в соответствии с необходимыми нормами распределения, указанными в таблице 1.

Таблица 1. Ориентировочные нормы химических противогололедных материалов на проезжей части мостовых сооружениях (г/м 2).

В настоящее время отечественная промышленность выпускает противогололедные материалы в жидком виде на ацетатной основе типа "Нордвэй" (ТУ 2149-005-59586231-2006), на формиатной основе - типа "ФК" (ТУ 2149-064-58856807-05); в твердом виде на нитратно-карбамидном сырье типа "НКММ" (ТУ 2149-051-761643-98) и "АНС" (ТУ У-6-13441912.001-97). К комплексной группе относятся многокомпонентные ПГМ состоящие из нескольких солей, основным представителем которой является "Биодор" марки "Мосты", выпускаемый по ТУ 2149-001-93988694-06.

к) Нормы распределения фрикционных материалов назначают в зависимости от интенсивности движения:

- <100 авт./сут-100 г/м 2

500 авт./сут-150 г/м 2

750 авт./сут-200 г/м 2

1000 авт./сут-250 г/м 2

1500 авт./сут-300 г/м 2

- >2000 авт./сут-400 г/м 2

л) Распределение жидких и твердых ПГМ осуществляется дорожными машинами, оснащенными автоматическими специальными распределителями и бортовыми компьютерами, характеристика которых приведена в .

м) С целью повышения эффективности использования жидких противогололедных материалов все шире применяются стационарные автоматические системы распределения, оснащенные метеостанцией и дорожным датчиком (типа "СОПО").

Автоматические системы обладают неоспоримыми техническими преимуществами перед традиционными распределителями по следующим характеристикам:

Повышение безопасности дорожного движения в зимний период за счет резкого сокращения интервала времени (от момента оповещения до момента распределения) для обработки покрытия ПГМ;

Автоматический контроль за состоянием дорожного покрытия и количеством ПГМ на поверхности проезжей части;

Отсутствие на проезжей части сооружения распределительной и снегоуборочной техники, снижающих пропускную способность и, как следствие, уменьшающих количество вредных выбросов в окружающую среду;

Снижение используемого количества реагента за счет применения профилактической обработки покрытия, что предотвращает образование снежного наката или льда;

Сокращение выброса реагента на прилегающие территории за счет оптимальной дозированной нормы распределения в автоматическом режиме.

Раздел 8. Требования к противогололедным материалам, применяемым на мостовых сооружениях

а) Противогололедные материалы, предназначенные для борьбы с зимней скользкостью, должны удовлетворять настоящим требованиям и соответствовать условиям их применения (температура воздуха, количество осадков, состояние покрытия и т.д.).

б) На мостовых сооружениях предпочтение отдают ПГМ на основе ацетатов (уксуснокислые соли), формиатов (соли муравьиной кислоты) и нитратов (азотнокислые соли). В настоящее время отечественная химическая промышленность начала выпуск комплексных ПГМ для мостовых сооружений. При применении других ПГМ конструктивные элементы мостов должны быть защищены антикоррозионными покрытиями. Классификация ПГМ, применяемых для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях, приведена на рисунке 1.

Рис. 1 Классификация противогололедных материалов для борьбы с зимней скользкостью на искусственных сооружениях

в) Химические ПГМ, применяемые для борьбы с зимней скользкостью, должны выполнять следующие функции:

Понижать температуру замерзания воды;

Ускорять плавление снежно-ледяных отложений на дорожных покрытиях;

Проникать сквозь слои снега и льда, разрушая межкристаллические связи, и снижать силы смерзания с дорожным покрытием;

Не увеличивать скользкость дорожного покрытия, особенно при использовании ПГМ в виде растворов;

Быть технологичными при хранении, транспортировке и применении;

Не увеличивать экологическую нагрузку на окружающую природную среду и не оказывать токсичного действия на человека и животных;

Не вызывать увеличения агрессивного воздействия на металл, бетон, кожу и резину;

г) Свойства химических ПГМ оценивают по ряду показателей, объединенных в четыре группы: органолептические, физико-химические, технологические и экологические, основные требования которых приведены в таблице 2.

Таблица 2. Требования к химическим противогололедным материалам, применяемым для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях.

д) Фрикционные ПГМ должны:

Повышать шероховатость снежно-ледяных отложений на покрытиях для обеспечения безопасности движения;

Иметь высокие физико-механические свойства, препятствующие разрушению, износу, дроблению и шлифованию ПГМ;

Обладать свойствами, препятствующими увеличению запыленности воздуха и загрязнения.

е) Свойства фрикционных ПГМ оценивают по следующим показателям: тип, внешний вид, цвет, зерновой состав, количество пылеватых и глинистых частиц, плотность. Требования к фрикционным материалам приведены в таблице 3.

Таблица 3. Требования к фрикционным противогололедным материалам, применяемым для борьбы с зимней скользкостью на мостовых сооружениях.

ж) Основным отличием химических противогололедных материалов, применяемых на искусственных сооружениях, является отсутствие агрессивного воздействия их на металлические и бетонные конструктивные элементы. В связи с этим при входном контроле и сертификационных испытаниях, а также по требованию заказчика осуществляют оценку, поставляемых ПГМ, в том числе коррозионную активность на металл и бетон по методикам, приведенным в .

Раздел 9. Специальные покрытия с антигололедными свойствами

На специальных покрытиях с антигололедными свойствами снижается адгезия снежно-ледяных отложений к покрытиям, происходит растапливание тонких слоев льда, сокращается количество ПГМ, уменьшается время гололедоопасности в переходный осенне-зимний период, снижается коррозионное воздействие на транспортные средства и негативное экологическое воздействие.

а) Специальные покрытия с антигололедными свойствами устраивают путем введения антигололедных добавок в количестве 0,5-2 % двумя способами:

Введение в смесь при перемешивании на асфальтобетонных заводах;

Введение добавок в процессе укладки асфальтобетона под укладчик во время перемешивания шнеком.

б) Покрытие с антигололедными свойствами можно устраивать с добавлением резиновой крошки размером 2-3 мм в количестве 3-4 % от минеральной части смеси.

в) На мостах возможно устройство асфальтобетонного покрытия с улучшенными теплотехническими свойствами за счет применения заполнителей с большей теплоемкостью (шлак, перлит и др.), которые уменьшают время гололедоопасности, особенно в переходный период.

г) В качестве антигололедных добавок можно применять хлорид кальция (не более 0,5 %), нитрат кальция или магния (до 2 %), ацетаты кальция, магния и калия.

В качестве противодеформационной добавки рекомендуются фториды аммония и натрия. Лучшим является двухкомпонентный состав: реагенты + фторид в соотношении 4:1. Компоненты вводят в смеситель до введения битума, т.е. при перемешивании минеральных материалов.

д) Добавки можно вводить в чистом виде, в виде добавки к минеральному порошку или путем пропитки заполнителей асфальтобетона антигололедными реагентами.

е) Наличие ПГМ в асфальтобетоне способствует появлению противогололедного незамерзающего раствора на покрытии, снижающего сцепление снежно-ледяных образований с покрытием и предупреждающего обледенение покрытий. Пленка раствора образуется за счет выхода ПГМ из асфальтобетона, благодаря его капиллярно-пористой структуре (воздушная прослойка).

Действие этого метода эффективно от 0°С до минус 5°С.

Раздел 10. Охрана природной среды

а) Основной задачей охраны природной среды при зимнем содержании мостовых сооружений является максимально возможное снижение ущерба, наносимого природной среде за счет применения экологически безопасных материалов и технологий, а также выполнения системы природоохранных мероприятий.

б) При зимнем содержании мостовых сооружений необходимо:

Обеспечить сохранение растительности и животного мира;

Осуществить защиту поверхностных вод от загрязнения вредными ПГМ.

в) Все мероприятия, связанные с водными ресурсами (реки, озера и др.) осуществляются с соблюдением "Водного кодекса РФ ", "Положения об охране рыбных запасов и регулирования рыболовства в водоемах РФ", "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения".

г) При борьбе с зимней скользкостью на мостах предпочтение следует отдавать профилактическому способу.

д) Экологическая безопасность достигается за счет правильного выбора сертифицированных ПГМ, исполнения технологических регламентов, соблюдения производственной дисциплины, организационных мероприятий и технических решений.

Раздел 11. Защита автодорожных мостов

На автодорожных мостах наибольшей коррозией подвержены элементы, находящиеся в непосредственной близости от поверхности проезжей части, которые подвержены воздействию в зимний период химических противогололедных материалов (деформационные швы, тротуарные блоки, водоотводные устройства, перила, ограждения и др.).

а) Источниками коррозионного воздействия при эксплуатации мостов в зимнее время являются:

Периодическое увлажнение всех металлоконструкций атмосферными осадками - дождем, снегом, туманом, росой;

Применение, антигололедных материалов содержащих агрессивные соединения;

Применение песка и других фрикционных материалов, вызывающих абразивное воздействие на конструктивные элементы мостовых сооружений.

б) Защиту металлоконструкций мостов следует осуществлять:

Лакокрасочными покрытиями;

Комбинированными металлизационно-лакокрасочными покрытиями.

в) Противокоррозионные защитные покрытия должны отвечать следующим основным требованиям:

Надежно защищать от коррозии поверхности в рабочем интервале температур от +70°С до минус 60°С при воздействии атмосферно-климатических факторов и агрессивности окружающей среды;

Обладать высокими физико-механическими свойствами: адгезией, твердостью, прочностью пленок при ударе и эластичностью при изгибе, абразивостойкостью, особенно при низких температурах. Покрытия не должны растрескиваться и отслаиваться;

Отличаться химической стойкостью к агрессивным средам, действию хлоридов, кислот, сернистых газов и др.;

Покрытия должны обладать высокой влагостойкостью.

г) Для повышения долговечности противокоррозионных покрытий необходимы следующие мероприятия:

Своевременная частичная ремонтная окраска поверхностей на участках с поврежденным покрытием;

Замена лакокрасочного покрытия.

д) Технологический процесс окраски включает:

Подготовку поверхности;

Заделку щелей и герметизацию неплотностей (при необходимости);

Грунтование поверхности металла;

Окрашивание покрывными лакокрасочными материалами в соответствии с принятыми системами покрытия;

Сушку каждого слоя покрытия;

Контроль качества на каждом этапе производства работ, а также всего покрытия в целом.

е) Приготовление рабочих составов лакокрасочных материалов заключается в выполнении следующих операций:

Перемешивание лакокрасочных материалов до однородной консистенции;

Добавлении отвердителя (для двухкомпонентных материалов);

Введении растворителя (разбавителя) с учетом выбранного метода нанесения;

Фильтровании лакокрасочных материалов (при необходимости).

ж) Все операции по выполнению технологического окрашивания должны производиться при температуре воздуха от 5 до 30°С, относительной влажности воздуха не более 80%, при отсутствии осадков, тумана, росы и воздействии агрессивных агентов.

з) Нанесение лакокрасочных материалов, как правило, необходимо производить распылением.

и) При защите металлоконструкций с применением металлизации покрытие наносится сразу после подготовки поверхности при влажности воздуха не более 85%.

к) Для нанесения покрытия могут использоваться газопламенные и электродуговые установки, а также электрометаллизаторы.

л) Окраска металлизационного слоя лакокрасочным материалом производится сразу после металлизации непосредственно по металлизационному слою без какой-либо подготовки поверхности.

м) Контроль за качеством производства работ по защите от коррозии металлических конструкций моста осуществляют на всех стадиях технологического процесса.

н) Подробные технологии и характеристики лакокрасочных материалов приведены в Руководстве по защите металлоконструкций от коррозии и ремонту лакокрасочных покрытий металлических пролетных строений эксплуатируемых автодорожных мостов. М. 2003.

о) Защиту железобетонных автодорожных мостов осуществляют двумя способами:

Гидрофобизацией бетонной поверхности;

Нанесением лакокрасочного покрытия.

п) Гидрофобизацию осуществляют кремнийорганическими жидкостями.

р) Для покрытий применяют акриловые и перхлорвиниловые краски и эмали.

Приложение А
Техническая характеристика распределителей противогололедных материалов

Приложение Б
Методики испытаний противогололедных
материалов НА ЦЕМЕНТОБЕТОН И МЕТАЛЛ

Б.1. Методика определения агрессивного воздействия противогололедных материалов на цементобетон

Сущность метода

Методика предусматривает испытание бетона на коррозионную стойкость против совместного действия противогололедных материалов и мороза при низких температурах воздуха. Ускорение процесса достигается понижением температуры замораживания до минус 50±5 °С в соответствии с ГОСТ 10060.2-95 .

За меру агрессивного воздействия ПГМ на цементобетон принята способность образцов сохранять состояние (отсутствие трещин, сколов, шелушения поверхности и др.) и массу при многократном переменном замораживании-оттаивании в растворе ПГМ. За критерий коррозионной стойкости принимают величину допустимой потери массы испытываемых образцов, приведенную к его объему, в размере 0,07 г/см 3 (Δ m д уд ).

Аппаратура

- Весы лабораторные для гидростатического взвешивания с точностью 0,02 г;

- Оборудование для изготовления и хранения бетонных образцов должно соответствовать требованиям ГОСТ 22685 и ГОСТ 10180 ;

- Морозильная камера, обеспечивающая достижение и поддержание температуры до минус 50±5 °С;

- Емкости для насыщения и испытания образцов в растворе ПГМ из коррозионностойких материалов;

- Ванная для оттаивания образцов, оборудованная устройством для поддержания температуры раствора ПГМ в пределах 20 ± 2°С.

- Шкаф вакуумный.

Подготовка к испытанию

Бетонные образцы (изготовленные из бетона В30 (M400) или отобранные в виде проб (кернов) из мостовых конструкций) не должны иметь внешних дефектов. Количество образцов для одной серии испытаний должно быть не менее 6 шт. Перед испытанием образцы высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 100 ± 5°С. Образцы маркируют, замеряют геометрические размеры, оценивают внешнее состояние и взвешивают.

Для испытания готовят растворы ПГМ 10 %-ной концентрации.

Образцы насыщают в растворе ПГМ в вакуум-шкафу в течение 1 часа, выдерживают при комнатной температуре в течение 1 часа и взвешивают на воздухе и в воде. Объем образцов бетона после водонасыщения определяют методом гидростатического взвешивания по ГОСТ 12730.1 . Точность взвешивания до 0,02 г.

Проведение испытания

Бетонные образцы после насыщения подвергают испытаниям на замораживание-оттаивание.

Для этого насыщенные образцы помещают в заполненную таким же раствором емкость на две деревянные прокладки: при этом расстояние между образцами и стенками емкости должен быть 10 ± 2 мм, слой жидкости над поверхностью образцов должен быть не менее 20 ± 2 мм.

Образцы помещают в морозильную камеру при температуре воздуха в ней не выше минус 10°С в закрытых сверху емкостях так, чтобы расстояние между стенками емкостей и камеры было не менее 50 мм.

После установления в закрытой камере температуры минус 10°С ее понижают в течение 1 (±0,25) ч. до минус 50 ± 5 °С и делают выдержку при этой температуре 1 (±0,25) ч.

Далее температуру в камере повышают в течение 1 ± 0,5 ч. до минус 10°С и при этой температуре выгружают из нее емкости с образцами. Образцы оттаивают в течение 1 ± 0,25 ч. в ванне с раствором ПГМ при температуре 20 ± 2°С. При этом емкости с образцами погружают в ванну таким образом, чтобы каждая из них была окружена слоем жидкости не менее 50 мм.

Общее число циклов испытания зависит от состояния образцов и агрессивности ПГМ. Число циклов испытания образцов в течение суток должно быть не менее одного. В случае вынужденного перерыва в испытании образцы хранят в растворе ПГМ не более пяти суток. При перерыве в испытании более пяти суток возобновляют их на новых сериях образцов. После каждых пяти циклов испытаний контролируют состояние образцов (появление трещин, сколов, шелушение поверхности) и массу путем взвешивания. Перед взвешиванием образцы промывают чистой водой, поверхность осушают влажной тряпкой.

После каждых пяти циклов попеременного замораживания-оттаивания следует изменить 10 %-ные растворы ПГМ в емкостях, и ванне для оттаивания на вновь приготовленные.

Обработка результатов

После испытания оценивают визуально состояние образцов: наличие трещин, сколов, шелушения и другие дефекты. Агрессивность ПГМ по отношению к цементобетону оценивают по уменьшению массы образцов приведенной к их объему.

Оценку степени агрессивности испытуемого реагента проводят в следующей последовательности:

- Определяют объем (V ) образцов по результатам взвешивания на воздухе и в воде (гидростатическое взвешивание):

где

m 0 - масса образца, насыщенного в 10 %-ном растворе ПГМ в вакуум-шкафу, определенная взвешиванием на воздухе, г;

m в - масса образца, насыщенного в 10 %-ном растворе ПГМ в вакуум-шкафу, определенная взвешиванием в воде, г;

ρ в - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см 3 .

- Определяют потери массы образца Δ m n после 5, 10, 15, 20, циклов ускоренных испытаний (по ГОСТ 10060.0-95 табл. 3):

г,

где

m n - масса образца, определенная взвешиванием на воздухе, после "n " циклов замораживания-оттаивания;

- Определяют удельное изменение массы образца Δ m уд , отнесенное к его объему:

.

Строят график зависимости удельного изменения массы образца от количества циклов испытаний.

Предельным значением удельного изменения массы образцов является Δ m уд = 0,07 г/см 3 . Образцы бетона, имеющие значения выше этого показателя, считаются не выдержавшими испытания.

Б.2. Методика определения коррозионной активности
противогололедных материалов на металл

Сущность метода

За меру агрессивного воздействия противогололедного материала на металл принята скорость потери массы на единицу площади образца за определенный промежуток времени ГОСТ 9.905-82 .

Ускорения коррозионного процесса достигают погружением образца металла в раствор противогололедного материала определенной концентрации с последующим его высушиванием на воздухе и в сушильном шкафу и выдерживания в паровоздушной среде 100% влажности.

Аппаратура и реактивы

- Весы аналитические с погрешностью 0,0002 г по ГОСТ 24104-88 ;

- Сушильный шкаф, ТУ 16-681.032.84;

- Эксикаторы по ГОСТ 25336-82;

- Стаканы стеклянные объемом 200-500 мл по ГОСТ 23932-90 ;

- Плоские металлические пластины прямоугольной или квадратной формы из стали (марки Ст.-3) размером 50 × 50 × 0,5 мм или 100 × 100 × 1,5 мм. Допустимая погрешность при изготовлении пластин ±1 мм для ширины и длины пластины и ±1 мм для толщины.

- Реактивы: травленая соляная кислота по ГОСТ 3118-77 с ингибитором уротропином, натрий двууглекислый (сода) по ГОСТ 2156-76; ацетон по ГОСТ 2768-84 .

Подготовка к испытанию

Пластины маркируют путем клеймения или на углах пластин сверлят отверстия, в которые затем прикрепляют бирки, при этом кромки образцов и края отверстий не должны иметь заусенец. Подготовку образцов к испытаниям проводят по ГОСТ 9.909-86 .

Металлические пластины обезжиривают спиртом или ацетоном. При этом допускается применять легкие щетки, кисти, вату, целлюлозу. После обезжиривания пластины берут только за торцы руками в х/б перчатках или пинцетом. Перед испытанием замеряют геометрические размеры пластин, вычисляют их площадь (6 поверхностей) и взвешивают на аналитических весах с погрешностью 0,0002 г.

Испытание металлических пластин осуществляют в растворах ПГМ 5 % и 20 %-ной концентрации. Количество раствора в испытательной емкости должно быть не менее 50 см 3 на 1 см 2 поверхности пластины с учетом их полного погружения в раствор. Расстояние между пластинами и до стенок емкости должно быть не менее 10 мм.

Проведение испытаний

Металлические пластины опускают в коррозионную среду (раствор ПГМ) на 1 ч. Пластины вынимают из раствора и выдерживают на воздухе 1 ч. Затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 60 ± 2°С в течение 1 ч. Пластины размещают в эксикаторе над водой (w = 100 %) и выдерживают при закрытой крышке в течение 2 суток. По окончании испытаний пластины промывают струей дистиллированной воды (ГОСТ 6709-72). Осушают фильтровальной бумагой, мягкой ветошью. Твердые продукты коррозии удаляют с поверхности пластин химическим методом, в соответствии с ГОСТ 9.907-83 . Сущность химического метода состоит в растворении продуктов коррозии в растворе определенного состава. Пластины обрабатывают соляной кислотой с добавлением ингибитора уротропина или травленой цинком до полного удаления коррозии. Затем промывают проточной водой, нейтрализуют в растворе двууглекислой соды 5 %-ной концентрации и обезжиривают ацетоном. После обработки пластины промывают дистиллированной водой, осушают фильтровальной бумагой (мягкой ветошью) и помещают в сушильный шкаф с температурой 60°С на 0,5-1 ч. Перед взвешиванием пластины выдерживают в эксикаторе с осушителем (С aCl 2 ) 24 ч. Взвешивание производят на аналитических весах.

Обработка результатов

За основной количественный показатель коррозии принимают скорость потери массы на единицу площади образца.

Скорость коррозии (К ) вычисляют по формуле:

мг/см 2 ,

где

Δ m - потеря массы образца, мг;

S - площадь поверхности образца, см 2 ;

t - продолжительность испытания, 1 сутки.

Ключевые слова: борьба с гололедом на мостах, зимняя скользкость, противогололедные материалы, ацетаты, нитраты, формиаты.

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.