Автоматическая противогололедная система фирмы Boschung Mecatronic | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 18 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №27 (265) июль 2019 г.

Дата публикации: 08.07.2019

Статья просмотрена: 157 раз

Библиографическое описание:

Гуляев К. М., Григорьев И. С. Автоматическая противогололедная система фирмы Boschung Mecatronic // Молодой ученый. — 2019. — №27. — С. 46-52. — URL https://moluch.ru/archive/265/61453/ (дата обращения: 05.04.2020).



Очевидно, что за последние годы в Москве существенно увеличились транспортные потоки и возрос скоростной режим движения машин, поэтому всегда актуальная проблема обеспечения безопасности в неблагоприятных погодных условиях, к примеру, во время гололеда, стала достаточно сложной. Этот вопрос так же требует особого внимания в случае с искусственными сооружениями, такими как мосты, эстакады и путепроводы. Скорость промерзания дорожной конструкции на подобного рода объектах значительно выше, чем на автомобильной дороге, потому что они находятся в подвешенном состоянии и охлаждаются одновременно со всех сторон. Кроме того, искусственные сооружения обладают более низкими теплоинерционными свойствами по сравнению с основной автомобильной дорогой, которая представляет собой более массивное сооружение, в результате чего скорость промерзания дорожной одежды происходит в среднем в 2,5 раза быстрее.

Наиболее эффективным способом решения данной проблемы является установка автоматических противогололедных систем (АПС), отвечающих современным требованиям экологии и интегрированных в уже сложившийся облик города. Такие системы способны не просто ликвидировать образовавшееся обледенение, а заблаговременно его предотвратить, что чрезвычайно важно для обеспечения безопасности дорожного движения. [1]

На данный момент все большее распространение в России и за рубежом получила автоматическая противогололедная система швейцарской фирмы Boschung Mecatronic. Эта установка позволяет на основе данных от метеорологических датчиков и датчиков покрытия в автоматическом режиме заранее распределять противогололедный материал на проезжую часть посредством форсунок, тем самым предотвращая образование гололеда. На рисунке 1 схематично показана общая схема работы системы.

Рис. 1. Общая схема работы противогололедной установки с различными распределяющими узлами: 1 — бак для жидких реагентов, 2 — насос, 3 — блок обработки данных, 4 — блок управления АПС, 5 — дорожная станция с подключенными метеодатчиками и датчиками покрытия, 6 — дорожные датчики, 7 — разбрызгивающая головка, 8 — распределяющая тарелка, 9 — гидравлические соединения

От дорожных датчиков и датчиков на метеостанции, в блок обработки данных поступает информация о состоянии покрытия и о метеорологических условиях. Если зафиксирована вероятность образования гололеда, то на блок управления АПС поступает сигнал о необходимости обработки подконтрольного участка. Включается насос, который подает реагент к разбрызгивающим элементам по гидравлическим соединениям и противогололедный материал распределяется по покрытию. Разбрызгивание происходит с конца участка обработки и по направлению движения транспорта, чтобы исключить совпадение частоты проезда автомобиля с частотой разбрызгивания и исключить попадание реагента на проезжающие автомобили.

Автоматическая противогололедная система Boschung Mecatronic состоит из измерительной и исполнительной части.

К измерительной части относится система раннего оповещения об образовании гололеда GFS 3000 (Рис. 2.), в состав которой входит блок обработки данных, автоматическая дорожная метеостанция (АДМС) со своими метеорологическими датчиками и датчиками покрытия.

Рис. 2. Общий вид АДМС с подключенными датчиками

Метеодатчики могут измерять скорость и направление ветра, интенсивность и количество осадков, относительную влажность воздуха и его температуру, но особое внимание стоит уделить работе активных дорожных датчиков, поскольку они являются наиболее эффективными элементами измерительной системы.

Рис. 3. Датчик BOSO II в покрытии

Рис. 4. Датчик ARCTIS в покрытии

Датчик BOSO II (BOden SOnde) производит цикл охлаждения-нагревания жидкости на своей поверхности с целью определения точки замерзания и прогнозирования возможного образования гололеда. Охлаждение происходит на 2 градуса ниже температуры покрытия, в то время как датчик ARCTIS (Active Road/Runway Condition Temperature of Ice Formation Sensor) охлаждает жидкость на 15 градусов ниже температуры покрытия для более глубокого прогнозирования.

Рис. 5. Цикл измерения дорожных датчиков BOSO II и ARCTIS: 1 — температура покрытия, 2 — температура жидкости на поверхности датчика

Датчики BOSO II и ARCTIS работают совместно и устанавливаются между полосами движения, чтобы свести к минимуму воздействие автомобильного транспорта. На сегодняшний день эти активные датчики фирмы Boschung Mecatronic не имеют аналогов в мире и являются запатентованной технологией.

Главным достоинством активной технологии является не вычисление, а непосредственное измерение точки замерзания жидкости. Высокоточная электронная система воспроизводит циклы измерения точки замерзания путем периодического охлаждения и нагрева активной поверхности дорожного датчика с помощью работы элемента Пельтье и последующей фиксации температуры, при которой жидкость, находящаяся на измерительной части, кристаллизуется. Преимуществом этого метода является именно измерение точки замерзания, независимо от типа применяемого реагента.

К исполнительной части относится система распределения жидких противогололедных материалов TMS 2000. Она состоит из насосной станции, которая включает в себя гидравлическую часть с емкостями и электрическую часть в виде блока управления АПС, а также из внешней части установки, в которую входят разбрызгивающие форсунки, клапанные панели и трубопроводы, по которым подается реагент.

Насосная станция представляет собой некапитальное строение 12х5м и размещается вблизи обрабатываемого участка с заездным карманом для подъезда автомобилей с целью обслуживания и заправки баков с реагентом. В помещении предусмотрены химически-стойкие наливные полы и приемная ванна высотой 10см для сбора реагента в случае аварийной разгерметизации емкости.

Описание: https://pp.userapi.com/c847221/v847221506/20acd4/Sk3IVNtUhk8.jpg

Рис. 6. Емкости и фильтр для реагента

Для хранения реагента используется емкость из стеклопластика объемом 8000л с заправочным узлом и с фильтром для реагента. Внутри так же устанавливается емкость для воды объемом 1000л с целью промывки или настройки системы. Все емкости оснащены поплавковыми выключателями, которые отключают насос при понижении уровня жидкости до 10 %.

Разбрызгивающие элементы могут быть трех видов: головка, тарелка и форсунка MicroFAST.

Разбрызгивающая головка размерами 108х62мм имеет 4 (при необходимости 3) сопла и обеспечивает оптимальное распределение реагента на покрытии на расстояние до 11,5м. Головки могут устанавливаться под железным ограждением на техническом тротуаре искусственного сооружения или быть вмонтированы в заранее выполненные технологические отверстия в монолитном железобетонном ограждении. Крепеж из нержавеющей стали позволяет проводить точную настройку головки, регулируя наклон и направление струи. В основном принимается шаг установки головок 15м, а высота установки от верха покрытия проезжей части — не более 20см.

Рис. 7. Разбрызгивающая головка

Преимуществом разбрызгивающих головок является то, что сами головки и подходящие к ним трубопроводы и кабели крепятся по краям проезжей части, что удобно и не требует их прокладки под покрытием, как в случае с тарелками или форсунками MicroFAST. Сопла головок почти не загрязняются, а также практически исключено механическое повреждение автотранспортом.

Ко второму виду распределяющих противогололедный материал элементов относится разбрызгивающая тарелка размерами 250х40мм. Она имеет 6 (при необходимости 8) сопел, которые позволяют охватить большую площадь обработки и распределить реагент на расстояние до 10м. Тарелки фиксируются в дорожном покрытии с помощью специальной заливочной массы и устанавливаются между или по центру полос движения. В основном, они применяются в аэропортах или на автомагистралях с большим количеством полос и высокой интенсивностью движения. Устройство такого типа распределяющих элементов представляет собой трудоемкий процесс за счет пропуска трубопроводов и кабелей под покрытием проезжей части. Существенным недостатком разбрызгивающих тарелок являются значительные затраты на эксплуатацию и ремонт, который часто необходим из-за механических повреждений автомобилями.

Рис. 8. Разбрызгивающая тарелка

Еще одним разбрызгивающим элементом является форсунка MicroFAST, которая применяется для встраивания в дорожное полотно, и может устанавливаться как между полосами на одной оси с линией разметки, так и по центру полосы движения. Форсунка имеет два миниатюрных сопла, которые практически не требуют ухода и не загрязняются.

Рис. 9. Форсунка MicroFAST

Профиль форсунки монтируется в дорожное покрытие на глубину 40мм при ширине 10мм, а расстояние между форсунками составляет 5 метров. При разбрызгивании, время которого может варьироваться от 30 секунд до 3 минут, происходит тонкодисперсный выброс реагента, который практически не видим участниками движения.

У форсунки MicroFast достаточно точная и однородная картина распределения реагента при одновременно меньших затратах на техническую часть. Однако, в России такие форсунки еще не применялись ввиду того, что покрытие отечественных автомобильных дорог приходится часто заменять и ремонтировать, поэтому сейчас разрабатывается возможность размещения MicroFAST на краю проезжей части, как в случае с разбрызгивающими головками, с целью снижения затрат на монтаж и эксплуатацию.

Клапанная панель монтирована в защитном шкафу и оснащена ресивером на 4л реагента, от нее противогололедный материал поступает на две разбрызгивающие головки. При обработке участка поочередно открываются электромагнитные клапаны клапанных панелей и реагент подается к разбрызгивающему элементу. При частичном опустошении ресивера, через обратный клапан к нему по трубопроводу поступает реагент из насосной станции до полного заполнения.

Рис. 10. Клапанная панель в защитном шкафу

Автоматическая противогололедная система фирмы Boschung Mecatronic имеет более чем полувековую историю развития в странах Европы. На сегодняшний день она получила наибольшее распространение в Германии, Швейцарии, Швеции, Австрии и Франции. Так же имеется опыт эксплуатации таких установок и в нашей стране. Первая АПС появилась в России в 1998 году на МКАД, где зарекомендовала себя с наилучшей стороны и функционирует до сих пор [2]. Позже система была установлена в Кутузовском тоннеле в центре Москвы, недавно на эстакадах Северо-Восточной и Северо-Западной хорды и на многих других искусственных сооружениях в Москве. [4]

Литература:

  1. Борисюк Н. В. Зимнее содержание городских дорог. Учебное пособие. Москва, МАДИ, 2014г.
  2. Л. А. Синицын, А. Г. Макушев. Безопасность движения. Автоматическая противогололедная установка, 2006 г.
  3. А. П. Васильев. Ремонт и содержание автомобильных дорог. Справочник инженера-дорожника. Москва «Транспорт» 1989 г.
  4. Материалы, предоставленные фирмами: ЗАО «ДЭК Восток», ЗАО «ДЭК ЮГ», «Гормост», Boschung Mecatronic.
Основные термины (генерируются автоматически): ARCTIS, BOSO, проезжая часть, датчик, автоматическая противогололедная система, насосная станция, противогололедный материал, Россия, блок обработки данных, датчик покрытия.


Похожие статьи

Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных...

Данные работы осуществляются в конкретных дорожных условиях. Рассмотрим, как можно классифицировать дорожные условия и ситуации

Это определяет возможность движения в два ряда для легковых автомобилей. В соответствии со схемой машине для обработки полосы...

Устройства для анализа и оценки состояния дорожного покрытия

Данные устройства помогают человеку выявлять на ранней стадии места где начался или может начаться процесс разрушения дорожного покрытия.

Данные устройства условно можно разделить на две категории наблюдения рис.1. Оба

Многоколесная диагностическая станция...

Обзор существующих средств оценки состояния дорожного...

Приведены существующие способы определения количества противогололедных материалов, находящихся на дорожном покрытии.

Важным фактором безопасности дорожного движения является качество дорожного покрытия и состояние его поверхности.

Бульдозерный отвал типа «Сигма» | Статья в журнале...

Головная часть отвала изменялась при обработке грунта, его выгрузки и загрузки [3].

Рис. 2. Схемы распределения сил сопротивления при обработке материала машиной с отвалом: а — полу

Потому как основная часть материала, обрабатываемого и переносимого по краям...

Разработка системы защиты кровли от обледенения

Статья посвящена разработке системы защиты крыши архитектурных зданий, сооружений от обледенения.

Располагать датчик температуры и влажности (рис.1) необходимо в самом холодном и

Датчик температуры и влажности и нагревательный кабель настроены так, что...

Дистанционное управление уровнем воды в аванкамере насосной...

Основные термины (генерируются автоматически): уровень воды, насосная станция, логическая часть, минимальный уровень, агрегат, тепловой датчик уровня жидкости, перекачечная насосная станция, микропроцессорное управление, уровень жидкости, датчик...

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Целью статьи являлся анализ существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и сравнение их точностных характеристик. Сбор необходимых данных проводился путем рассмотрения нескольких навигационных систем различных производителей и изучения...

Современные методы мониторинга коррозии | Статья в журнале...

Этот датчик может быть установлен для непрерывного измерения коррозии, или может быть портативным, для периодического сбора данных из разных местоположений. Датчик должен иметь чувствительный элемент из такого же материала, как и оборудование технологического...

Разработка систем автоматизированного управления режимами...

В настоящей статье рассматриваются насосные станции, работающие в системах

Разрабатывая САУ водопроводной станции, необходимо учитывать ее место в общей схеме

По данным плавное регулирование частоты вращения вентиляторов градирен экономит до 30...

Похожие статьи

Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных...

Данные работы осуществляются в конкретных дорожных условиях. Рассмотрим, как можно классифицировать дорожные условия и ситуации

Это определяет возможность движения в два ряда для легковых автомобилей. В соответствии со схемой машине для обработки полосы...

Устройства для анализа и оценки состояния дорожного покрытия

Данные устройства помогают человеку выявлять на ранней стадии места где начался или может начаться процесс разрушения дорожного покрытия.

Данные устройства условно можно разделить на две категории наблюдения рис.1. Оба

Многоколесная диагностическая станция...

Обзор существующих средств оценки состояния дорожного...

Приведены существующие способы определения количества противогололедных материалов, находящихся на дорожном покрытии.

Важным фактором безопасности дорожного движения является качество дорожного покрытия и состояние его поверхности.

Бульдозерный отвал типа «Сигма» | Статья в журнале...

Головная часть отвала изменялась при обработке грунта, его выгрузки и загрузки [3].

Рис. 2. Схемы распределения сил сопротивления при обработке материала машиной с отвалом: а — полу

Потому как основная часть материала, обрабатываемого и переносимого по краям...

Разработка системы защиты кровли от обледенения

Статья посвящена разработке системы защиты крыши архитектурных зданий, сооружений от обледенения.

Располагать датчик температуры и влажности (рис.1) необходимо в самом холодном и

Датчик температуры и влажности и нагревательный кабель настроены так, что...

Дистанционное управление уровнем воды в аванкамере насосной...

Основные термины (генерируются автоматически): уровень воды, насосная станция, логическая часть, минимальный уровень, агрегат, тепловой датчик уровня жидкости, перекачечная насосная станция, микропроцессорное управление, уровень жидкости, датчик...

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Целью статьи являлся анализ существующих систем навигации для подвижных наземных объектов и сравнение их точностных характеристик. Сбор необходимых данных проводился путем рассмотрения нескольких навигационных систем различных производителей и изучения...

Современные методы мониторинга коррозии | Статья в журнале...

Этот датчик может быть установлен для непрерывного измерения коррозии, или может быть портативным, для периодического сбора данных из разных местоположений. Датчик должен иметь чувствительный элемент из такого же материала, как и оборудование технологического...

Разработка систем автоматизированного управления режимами...

В настоящей статье рассматриваются насосные станции, работающие в системах

Разрабатывая САУ водопроводной станции, необходимо учитывать ее место в общей схеме

По данным плавное регулирование частоты вращения вентиляторов градирен экономит до 30...

Задать вопрос