Применение лазерных приборов и спутниковых систем в дорожно-строительных машинах

Очень часто в работе бульдозера необходимый уровень  среза грунта или размеры формируемого объекта достигаются по средствам  нескольких подходов, то есть методом итераций, каждый раз приближая поверхность к проекту все ближе и ближе. При такой работе затраты на дизельное топливо и ГСМ, а так же на почасовую оплату работы бульдозера, достаточно велики.

С целью снижения расходов на производство в комплектацию машины разумно включить Систему Управления для бульдозера, которая позволит наиболее оптимально дозировать количество рабочего материала в один проход. При этом, число подобных проходов бульдозера уменьшается в несколько раз, тем самым сокращая расходы на производство земляных работ и повышая точность планировки.

Компания Topcon предлагает большое количество решений –  от простых индикаторных до 3D автоматических систем, вот некоторые из них:

9130 Лазерный приемник  – является простой светоиндикаторной системой оповещения оператора о положении отвала относительно опорной горизонтальной или наклонной плоскости. Устанавливается на отвал с помощью моторизованной телескопической штанги. Идеален для работы с небольшими горизонтальными площадками, может легко переноситься с одной машины на другую. При небольшой цене 9130 становится выгодным дополнением к стандартному оснащению бульдозера.

2D System Five Laser - эта автоматическая  система базируется на использовании  контрольной панели 9164 System Five и лазерных приемников LS-B2 или LS-B110. Автоматическая компенсация положения отвала происходит посредством гидроклапанов, интегрируемых в гидравлику базового трактора и связанных с панелью управления. Положение отвала определяется с помощью лазерных приемников относительно опорной лазерной плоскости. Для более точной и быстрой установки проектного положения ножа отвала перед началом работы система включает моторизованные штанги TM-1.

3DMC GX-60 - это решение  основывается на использовании  новой панели управления GX-60 и контроллера MC-R3. Работа с цифровыми моделями поверхности и автоматическое управление гидравликой значительно увеличивают эффективность производства по сравнению с индикаторными системами и простыми автоматическими 2D системами и позволяют сэкономить многим больше. В данной 3DMC системе в качестве опорных элементов могут использоваться моторизованные тахеометрические станции (LPS комплектация), ГНСС системы и технология mmGPS.

3DMC² - новое инновационное  решение от Topcon! Наиболее целесообразно использование этого решения на бульдозерах, оснащенных универсальными поворотными отвалами. В данном решении совместно со спутниковым приемником применяется новый 3DMC² сенсор наклона отвала. В отличие от обычного датчика наклона данный сенсор позволяет точно зафиксировать наклон отвала в трех плоскостях. Новый сенсор имеет высокую скорость регистрации показаний, что позволяет производить работы на скорости движения бульдозера в два раза выше, нежели с обычной системой, и с максимальной производительностью и точностью.

Универсальный отвал  с регулируемым углом перекоса и  поворота имеет шесть степеней свободы. Предназначается этот отвал для  выполнения профилировочных и планировочных  работ.

Применение комплекта  оборудования состоящего из удобной  панели управления GX-60, контроллера MC-R3, наклонного датчика 3DMC² совместно со спутниковым ГНСС приемником или системой mmGPS позволяет достичь максимальной эффективности при производстве земляных работ.

 

Решения для автогрейдеров

 

В процессе механизации земляных работ грейдеры занимают одно из первых мест. Грейдеры применяют при строительстве и ремонте дорог, при устройстве грунтовых дорог и в мелиоративном строительстве. Но основное свое применение грейдеры находят именно в дорожно-строительных работах. К таким работам относится профилирование и планировка поверхности земляного полотна основания дороги, выравнивание грунтов нижней конструкции дороги, перемещение и разравнивание гравия и щебеня для несущих слоев, а также смешивание грунтовых или гравийно-щебеночных материалов с вяжущими. От качества и точности выполнения этих работ будет зависеть качество и срок эксплуатации дорожной одежды. Точное приведение ножа грейдерного отвала в проектное положение в процессе всего прохода позволяет достичь высокого качества поверхности и сэкономить на отсутствии дополнительных проходов. Именно по этим причинам Системы Управления для грейдеров являются одними из самых применяемых систем управления строительной техникой во всем мире.

Линейка решений Topcon для  грейдеров включает различные системы от простейших до передовых для их использовании на различных этапах строительства и для работы с разнообразной проектной геоподосновой. Имеются как простые и недорогие варианты систем на основе ультразвуковых датчиков, так и решения с применением ГНСС и mmGPS технологий.

Все Системы управления для грейдеров в обязательном порядке включают датчик поворота отвала, датчик поперечного уклона отвала и  датчик общего продольного наклона  грейдера, являющийся одновременно и  узлом сбора информации. По принципу определения высотной отметки ножа системы делятся на несколько типов.

Наиболее простой Системой Управления можно считать 2D System Five. Эта система  может основываться на двух различных  способах задания опорной отметки  – посредством ультразвуковых датчиков или с использованием построителя лазерной плоскости.

Ультразвуковые датчики Sonic Tracker II определяют высотное положение  режущей кромки ножа относительно опорной  поверхности, которой может служить  существующее основание, бордюр или струна, определяющая положение проектной отметки. Задать опорную поверхность, не связанную с ситуацией строительной площадки, можно посредством лазерного нивелира. Для использования в системах управления техникой целесообразно выбирать лазерные инструменты, позволяющие строить наклонные плоскости со значительным уклоном, например RT-5Sw или RL-1002S. Высотное положение ножа в этом случае будет контролироваться с помощью лазерного приемника 9130 TJ или LS-B110.

При наличии трехмерных цифровых проектов рабочего пространства наиболее целесообразно использовать 3D системы. Преимуществом 3D систем является широкий диапазон перемещения и возможность работы на участках строительства с разными проектными уклонами с одной установки ножа в проект, что позволяет значительно сократить время выполнения работ. На протяжении всей работы определение положения грейдера и позиционирование ножа производится программным обеспечением 3DMC в панеле управления. По способу определения координат можно выделить три основных вида 3D систем управления.

Система 3DMC LPS использует в качестве опорного элемента моторизованный электронный тахеометр серии GTS-900 (9000) или QS , постоянно определяющую координаты машины. Навесное оборудование грейдера в этой системе, дополнительно к комплекту датчиков, включает 360° призму A7-MC. Текущая информация о положении грейдера непрерывно передается с тахеометра в панель управления по каналам УКВ или GSM связи. Система 3DMC LPS позволяет быстро и точно определять координаты ножа грейдера на протяжении всего рабочего времени.

В системе 3DMC ГНСС для определения  координат текущего положения машины применяется спутниковое оборудование. При таком решении в бортовом оборудовании грейдера появляется современный  спутниковый трехсистемный ГНСС приемник встроенный в контроллер MC-R3, а так же одна или две антенны PG-A1, фиксирующиеся на отвале. Применение ГНСС оборудования не требует прямой видимости между машиной и базовой станцией, что позволяет проводить работы на неограниченной территории. Спутниковые приемники, работая в режиме RTK, позволяют определять положение отвала с точностью до 1,5 см в плане и 2-3 см по высоте.

Для многих финишных грейдерных работ точность определения положения  ножа требуется значительно выше, чем может обеспечить обычный  ГНСС приемник. В этих случаях компания Topcon предлагает решение mmGPS. Данное 3D решение является результатом совместного использования ГНСС приемника и лазерной технологии Lazer-Zone. В этом случае высотная составляющая для спутниковых определений уточняется посредством специальных лазерных устройств, а точность позиционирования ножа отвала по высоте достигает нескольких миллиметров. В технологии mmGPS совместно со спутниковой антенной используется приемное лазерное устройство PZS-MC. Опорную отметку в этом случае определяет лазерный зональный передатчик PZL-1, который обеспечивает возможность работы в диапазоне 600 м с перепадом высот до 10 метров. Для расширения планового и высотного диапазона работ в системе mmGPS может использоваться до четырех лазерных излучателей PZL-1, обменивающихся между собой информацией о высотной проектной отметке. В этом случае рабочий диапазон системы в плане может быть увеличен до двух с половиной километров с перепадом высот до 40 метров.

 

Решения для асфальтоукладки

 

Асфальтоукладка - завершающий и ответственный этап строительства дорожного полотна. От качества асфальтового покрытия зависит коэффициент сцепления с дорогой и, следовательно, безопасность движения. В связи с этим, при укладке асфальта очень важно выдержать продольный и поперечный уклоны каждой полосы, проектную толщину укладываемого слоя, а так же добиться ровности покрытия. Для достижения этих задач в дорожных работах применяются асфальтоукладочные машины, а вместе с ними системы, позволяющие точно и оперативно позиционировать выглаживающую плиту в необходимое для качественной работы положение.

Среди решений для  асфальтоукладчиков ReadyPave представляет собой наиболее легкий и недорогой  способ решить задачи нивелировки рабочего оборудования. Эта автоматическая система выравнивания была разработана для использования преимущественно с асфальтоукладчиками узкого и среднего типоразмеров. Использование ReadyPave обеспечивает повышение эффективности и точности работы системы автоматического контроля. Контроль положения и управление системой происходит через два контроллера, имеющих наглядный дизайн и логическое расположение клавиш. Работа с контролерами достаточно проста и не требует специального обучения. При всей своей простоте система ReadyPave является точным и высоко технологическим оборудованием. Эта система точно контролирует высотное положение выглаживающей плиты с помощью нового двойного ультразвукового датчика с системой температурного контроля, позволяющего получать хорошую точность даже на небольшом расстоянии до поверхности. Новый надежный датчик поперечного уклона постоянно отправляет информацию об уклоне на контроллеры для своевременной компенсации. ReadyPave дает вам возможность добиться высокого качества поверхности дорожной одежды, находясь при этом в недорогой ценовой категории.

Искушенных дорожников может заинтересовать новая автоматическая система контроля и нивелировки MasterPave. Это инновационное решение  создано и может выгодно использоваться на различных типах асфальтоукладчиков и дорожных фрез среднего и широкого типоразмера. MasterPave базируется на технологии лазерного сканирования дороги RSS (Road Scaning System), являющейся альтернативным вариантом различным системам осреднения SAS или механическим лыжам. Огромное преимущество RSS в том, что для расчетов осреднения система использует порядка 100 и более точек на поверхности основания, что несравнимо больше, нежели в системах SAS. Вместе с этим система на основе лазерного сканера компактна, легка в установке и процессе калибровки. Данная технология позволяет добиться значительного улучшения качества укладки асфальта за счет повышения точности определения продольного уклона машины, и расчета ее положения относительно существующего основания для правильного позиционирования выглаживающей плиты. Для обеспечения гибкости в работе, совместно с лазерным сканером могут использоваться стандартные компоненты для асфальтоукладчиков Topcon System Five. По желанию пользователя в систему могут быть включены датчик уклона и/или ультразвуковые сенсоры Topcon. Сбалансированную работу всех выбранных компонентов обеспечивает новый блок управления DC+. 

Система AutoPave является наиболее совершенной и высокотехнологичной  системой нивелировки для асфальтоукладчиков и дорожных фрез. Эта система основана на передовых ГНСС и mmGPS технологиях, позволяющих получать точнейшее 3D положение выравнивающей плиты в реальном времени. Система AutoPave – это комбинация современного оборудования, объединенного для решения комплексных задач по обустройству и уходу за дорожным полотном. Используемая в системе панель управления GX-60 на базе WinXP является инструментом для работы с 3D цифровыми проектами дорог. Большой контрастный сенсорный экран позволяет легко настраивать и калибровать оборудование, производить контроль его работы и управлять системой. Двухсистемный спутниковый приемник обеспечивает прием сигналов как GPS, так и ГЛОНАСС, а компоненты mmGPS позволяют получить высотную компоненту с точностью нескольких миллиметров. Один из компонентов этой системы лазерный передатчик PZL-1 транслирует лазерный луч шириной 10 м и радиусом 300 м, тем самым обеспечивая диапазон работы до 600 м, что примерно соответствует среднему сменному темпу укладки асфальта (400-800 погонных метров за смену). В случае если сменный темп превышает эти значения, для коррекции высотной отметки может применяться второй передатчик PZL-1, тем самым расширяя диапазон работы до 1200 м.

 

Список литературы:

1. http://www.topcon.gsi.ru

2. http://www.gsi.ru