Новости
Первая в России универсальная передвижная лаборатория непрерывной диагностики автодорог, разработанная в рамках нацпроекта «Безопасные и качественные автодороги», начнет работать весной 2021 года и позволит вовремя выявлять и решать проблемы с качеством дорожного покрытия. Скоростной диапазон лаборатории при этом настолько широк, что ее работа не мешает движению транспортного потока ни на пустых автомагистралях, ни в пригородных пробках.
Лаборатория, созданная с «нуля»
Заказчиком лаборатории «на колесах» «Эскандор», не имеющей пока аналогов в нашей стране, выступил Российский дорожный научно-исследовательского института (ФАУ «РосдорНИИ»), а разработчиком – компания ООО «Спецмаш-Диагностика». Как рассказал гендиректор «Спецмаш-Диагностика» Евгений Кошель, все конструкторские решения, сведение систем и проработка методов измерений были разработаны внутри компании, а для выполнения работ по программированию и оптимизации программ, привлекались сторонние компании. «Эскандор» полностью уникальная лаборатория, которая создана с «нуля», подчеркнул он.
Изначально компания «Спецмаш» специализировалась на разработке расчетных алгоритмов определения прочности железнодорожного пути в движении на скорости до 60 км в час. По словам Кошеля, начало развития метода было положено еще в 1990-е годы, когда была поставлена государственная задача найти способ создать установку, которая смогла бы оперативно проводить оценку прочности железнодорожных путей. Это было необходимо для оценки возможности пуска ракетных комплексов с железнодорожных платформ. Спустя некоторое время было принято решение приостановить программу, но сам метод продолжили развивать, сочтя его перспективным и дополняющим традиционный метод оценки прочности.
Инженеры «Спецмаша» создали несколько экспериментальных моделей нагрузочного поезда. По мере развития технологий, в частности, лазерных измерений, поезд становился быстрее и точнее. В 2019 году акционеры «Спецмаш» приняли решение выделить этот сегмент бизнеса в отдельную компанию – ООО «Спецмаш-Диагностика». «Вскоре пришла идея расширить применение метода на диагностику автодорожного полотна. Был проанализирован мировой опыт, собрана вся доступная информация», - перечислил Кошель.
Именно в это время «РосдорНИИ» рассматривал зарубежные аналоги лабораторий, которые применяют похожий метод, и летом 2019 года объявило конкурс на НИОКР по проработке основных технических решений лаборатории. «После проработки стало очевидным, что лабораторию необходимо дополнить системами измерения остальных параметров качества дорожного покрытия. В итоговом техническом задании на поставку лаборатории, разработанном «РосдорНИИ», это уже была универсальная лаборатория непрерывной безостановочной диагностики качества дорожного покрытия», - поделился глава «Спецмаш-Диагностика».
Не делить дороги на хорошие и плохие
Принцип работы «Эскандора» заключается в одновременной оценке целого ряда различных параметров, в том числе прочности дорожной конструкции, продольной ровности, глубины колеи и шероховатости дорожного покрытия, а также других характеристик дороги с привязкой результатов к географическим координатам.
Так, система измерения прочности дорожного полотна измеряет прогиб «дорожной одежды» прямо на ходу со скоростью до 80 км в час, система георадиолокационного зондирования «ТерраЗонд» «просвечивает» все слои дороги для оценки толщины слоев дорожной конструкции и их однородности, а лазерные измерительные системы оценивают продольную и поперечную ровность автодороги («колейность») с погрешностью не более 1 мм. Все измерения автоматически заносятся в базу данных, установленную на бортовом компьютере. А с помощью установки мобильного лазерного сканирования определяют размеры элементов дороги, что позволяет строить ее 3D-модель и осуществлять проектные работы, например, по реконструкции.
Таким образом, в России впервые появится лаборатория, способная за один проезд собрать все параметры, необходимые для оценки транспортно-эксплуатационного состояния дороги, двигаясь при этом со скоростью транспортного потока.
Систематическая диагностика позволяет своевременно выявлять причину будущего разрушения дорожного полотна и правильно назначать ремонтные работы. «Ведь можно, например, каждый год бороться с колеей путем фрезеровки верхнего слоя асфальта и укладки нового, а можно установить, что причиной быстрого образования колеи является ослабленное основание или отсутствие слоя геосинтетического материала», - пояснил глава «Спецмаш-Диагностики».
Движение со скоростью потока
По словам Кошеля, измерения, связанные с оценкой прочности «дорожных одежд», традиционно являются наиболее трудоемкими, низкопроизводительными, мешающимися транспортному потоку и потенциально опасными для участников. Существующие на рынке лаборатории выполняют эти измерения, совершая при этом двадцать кратковременных остановок на проезжей части каждый километр обследуемой дороги. Для измерения ровности дорожного покрытия таким лабораториям необходимо выдерживать скорость от 40 до 90 км в час, а при измерении коэффициента сцепления – в районе 60 км в час.
Помимо непрерывной диагностики, отличительной особенностью «Эскандора» является то, что он может работать в широком диапазоне скоростей движения – от 10 до 80 км в час. По мнению разработчиков, опция низких скоростей важна при движении в интенсивном транспортном потоке, особенно на подходах к крупным городским агломерациям.
Как сообщил Кошель, в качестве дополнительной опции в систему «Эскандор» можно интегрировать систему лазерного пространственного сканирования, которая позволяет на скорости до 110 км в час собирать «облако» точек, на основании которого в полуавтоматическом режиме можно воссоздать цифровой двойник дорожной инфраструктуры.
Заменить существующие лаборатории не получится
Планируется, что весной 2021 года «Эскандор» выйдет на дороги страны и начнет проводить анализ качества полотна федеральных и региональных трасс. Как сообщал в ходе презентации лаборатории гендиректор «РосдорНИИ» Алексей Варятченко, начать работу намечено с южных регионов, в первую очередь с Астраханской и Ростовской областей, поскольку там раньше начнется сезон дорожных работ. В день «Эскандор» может оценить до 400 км дорог. Таким образом, для оценки 600-700 тыс. км основных федеральных и региональных трасс с периодичностью хотя бы раз в четыре года необходимо пять таких комплексов, посчитал Варятченко.
«Эскандор» способен заменить собой три традиционные лаборатории по диагностике дорог, но при этом его стоимость выше и габаритные размеры больше, поэтому, по мнению Кошеля, говорить о замене существующих лабораторий на рынке не стоит.
«Дело в том, что у каждого вида техники есть свои сильные и слабые стороны и, на основании этого уже пользователь выбирает, какую технику использовать для проведения конкретных видов работ», - считает он. Например, существующие дорожные лаборатории строятся на базе микроавтобусов, что обеспечивает им большую мобильность. «Эскандор» же имеет длину около 18 м за счет наличия системы измерения прочности, которая требует использования семиметровой измерительной балки с закрепленными на ней лазерными датчиками.
Следующим шагом в развитии проекта будет интеграция в «Эскандор» алгоритмов искусственного интеллекта, который на основе анализа данных позволит получать интегральный индекс состояния дорожного покрытия. Как пояснил Кошель, это поможет своевременно и эффективно планировать средства на текущий и капитальный ремонт дорог.
Одежда не только для дорог, но и для людей
В данный момент в стадии производства находится еще одна разработка «Спецмаш-Диагностики» - циклическая установка, имитирующая расчетные нагрузки для оценки прочности и износостойкости «дорожной одежды» под названием «Циклос». Она так же создается по заказу «РосдорНИИ». Установка способна имитировать до 2 млн 250 тыс. проездов грузовых автомобилей в месяц с нагрузкой от 5 до 9 тонн.
Как пояснил Кошель, при строительстве новой дороги в конкретном регионе можно заранее построить тестовый участок длиной 20-25 м с применение местных конкретных материалов, установить «Циклос» и в течение двух месяцев прилагать расчетную нагрузку. Затем по характеру развития износа и разрушения дорожного полотна можно будет сделать выводы о применяемых материалах, конструктивных и технологических решениях и вовремя их скорректировать. Аналогичным образом можно проводить экспертизу новых материалов и технологий строительства. Это будет иметь большую практическую пользу, поскольку позволит в течение двух-трех месяцев составить прогноз о том, что будет происходить с дорожным покрытием под влиянием тех или иных нагрузок.