Одной из «белых» тем в дорожном хозяйстве, еще не получивших ожидаемого уровня развития, оказалась важная прикладная задача размещения автоматизированных комплексов хранения и подготовки противогололедных реагентов (ПГР) на сети автомобильных дорог общего пользования. В связи с переходом зарубежных технологий зимнего содержания автомобильных дорог на применение «чистых» солей такие комплексы уже получили свое место на сети дорог США, Канады, Западной Европы. Между тем в России их
применение связано с обычными солебазами, новые технические решения применяются лишь фрагментарно, по отдельным модулям, либо основаны на устарев-ших технологиях.
Технический подход компании «ИСТ» (Санкт-Петербург) совместно с ФАУ «РОСДОРНИИ» основан на изучении и анализе данной отрасли в России и в зарубежных странах, поиске лучших технологий и их адаптации непосредственно к особенностям регионов. Предлагается внедрение современных технологий зимнего содержания автомобильных дорог, направленных на максимальный результат в борьбе с зимней скользкостью; применение жидких ПГР и твердых ПГР со смачиванием. Комплексный подход по внедрению технологии зимнего содержания автомобильных дорог включает: строительство инфраструктурных объектов для содержания автомобильных дорог; обслуживание складских комплексов и оборудования; поставку ПГР, отвечающих современным требованиям; разработку нормативной и методической документации; проведение семинаров, тренингов и обучение дорожных специалистов всех уровней.
Применяемая технология основана на одновременном распределении твердых ПГР со смачиванием жидким раствором хлорида натрия или кальция в пропорции 70 к 30% (70% - твердый ПГР, преимущественно соль,
NaCl); 30% - жидкий ПГР, раствор NaCl 22% или CaCl2 26%) или на превентивной обработке дорожного полотна жидкими ПГР.
Основные преимущества технологии
- уменьшение расхода ПГР до 30-40% за счет снижения потерь при распределении;
- равномерное распределение ПГР за счет лучшего прилипания соли к поверхности дорожного покрытия (или к снежно-ледяному образованию);
- быстрый эффект за счет сокращения времени растворения;
- расширение диапазона рабочих температур по сравнению с сухой солью до -25оC;
- обеспечение эффекта «черный асфальт» или «в чистом виде»;
- снижение экологической нагрузки на окружающую среду и влияния на объекты дорожной инфраструктуры;
- возможность использования технологии при любых погодных условиях
На верхнем фото представлен предлагаемый к внедрению комплекс зимнего содержания автомобильных дорог «ИСТ Дорога».
«ИСТ Дорога» - это автоматизированный комплекс, предназначенный для эксплуатации дорожного покрытия в зимний период и выполняющий следующие функции:
- хранение и оперативная загрузка в комбинированные дорожные машины твердых противогололедных реагентов (ПГР);
- приготовление, хранение и раздача жидких ПГР,
- контроль расходования ПГР.
Данные комплексы устанавливаются вдоль обслуживаемых трасс на территории дорожных предприятий, и позволяют значительно оптимизировать процесс зимнего содержания улично-дорожной сети. Автоматизированный комплекс совмещает в себе передовые европейские технологии зимнего содержания дорог, адаптированные
под российскую специфику содержания.
В состав комплекса входит:
- крытый бетонно-деревянный склад для длительного хранения
твердых ПГР, - силос для хранения и оперативной загрузки твердых ПГР,
- пневматический транспортер с загрузочным бункером для перемещения твердых ПГР из склада в силос,
- автоматические солерастворные установки для приготовления жидких ПГР, узел длительного хранения и заправки жидких ПГР.
Все узлы комплекса взаимосвязаны и работают как единая система, что позволяет поддерживать комплекс в постоянной оперативной готовности.
Деревянный склад для длительного хранения твердых ПГР
Сухие ПГР хранятся внутри крытого склада прямоугольной формы . Площадь склада в каждом отдельном случае рассчитывается под конкретные условия. В среднем она составляет 600 м2, что позволяет хранить до 4000 т твердых ПГР. Конструктивно нижняя часть склада состоит из бетонного основания и бетонных стен высотой 0,5 м. Все бетонные конструкции обрабатываются защитными составами. Основной материал верхней части склада –это обработанное специализированными составами дерево на основе бруса ЛВЛ.
Выбор дерева, как основного материала конструкции склада, позволяет осуществлять постоянный естественный воздухообмен, благодаря которому влажность внутри склада поддерживается на требуемом уровне, и твердые ПГР дольше сохраняют свои свойства. Деревянные стены имеют теплопроводность в 3-5 раз ниже, чем у бетона и кирпича, что положительно сказывается на поддержании температурного режима. Внутри склада гладкое асфальтобетонное покрытие пола. Высота до нижнего пояса фермы 9 м, что позволяет самосвальной технике легко работать внутри. В складе предусмотрены решетчатые оконные проемы на тыловом фасаде и решетчатые въездные ворота, что увеличивает естественный воздухооборот для длительного хранения реагентов в сухом состоянии.
Имеется внутреннее и наружное освещение. Склад оборудован распашными деревянными воротами с шириной проезда 5,4 м, а так же отдельным входом. Из склада в силос сухие ПГР перемещаются при помощи пневматического транспортера. Такой вид транспортеров используется для перемещения сыпучих реагентов и по сравнению с другими наиболее удобен в эксплуатации, обслуживании и ремонте.
Загрузочный бункер, изготовленный из нержавеющей стали, загружается материалом при помощи погру-
зочной техники. Габариты бункера: ширина – 2,5 м, глубина –2,5 м, высота 2,9 м, полезный объем более 6 м3. Бункер может оборудоваться системой дробления комков и площадочным вибрато ром для встряхивания соли, что значительно уменьшает участие человека в процессе загрузки.
Из загрузочного бункера при помощи горизонтального шнекового или роторного питателя материал равномерно поступает в пневмолинию, изготовленную из нержавеющей стали, где роторной воздуходувкой создается избыточное давление около 0,5 атм. Под действием избыточного давления материал вместе с
воздухом перемещается в силос. Данный вид транспортера позволяет положительно воздействовать на материал в процессе транспортировки (устраняет комки, проветривает, подсушивает, при этом не измельчает в пыль), вследствие чего улучшаются эксплуатационные свойства сухих ПГР. Мощность пневмотранспортера может быть разной, от 15 до 100 кВт. В среднем фактически потребляемая электрическая мощность около 35 кВт. При такой мощности производительность составляет до 25 т соли в час
Деревянный силос для хранения и оперативной загрузки твердых ПГР
Для хранения и оперативной загрузки сухих ПГР в состав автоматизированного комплекса входит деревянный силос
с полезным объемом от 5 до 600 м3, что позволяет хранить в готовом к загрузке состоянии необходимое количество соли. Основание силоса – бетонный ростверк, рассчитанный на вес заполненного силоса и снаряженной коммунальной техники.
В комплект силоса входит деревянная лестница с площадкой обслуживания и платформа оператора для визуального
контроля загрузки твердых ПГР, где находятся все органы управления силосом. В стандартной комплектации силос оснащен ручным загрузочным клапаном, противоветренным загрузочным рукавом и деревянным молотом (клопфером) для удаления солевых пробок при загрузке коммeнальной техники. Силос оснащается дополнительными опциями:
- Система тензометрических датчиков для измерения веса твердых ПГР в силосе, позволяет вести строгий учет расходования твердых ПГР;
- Система дистанционного управления загрузочным клапаном и загрузочным рукавом с помощью пневмо- и электроприводов, площадочный вибратор для устранения солевых пробок при
загрузке; - Электронная система автоматической загрузки коммунальной техники твердыми ПГР с использованием чип-карт с привязкой к каждой единице техники.
- Выдача информации о количестве отгруженных ПГР на внешние
устройства для автоматического ведения статистики.
Станция приготовления солевых растворов, модель Quanto NaCl
Комплекс «ИСТ Дорога» оборудован станциями для приготовления растворов, модель Quanto NaCl и Quanto CaCl2. Производительность таких станций регулируется в диапазоне от 500 до 3500 л/ч. Производство раствора полностью автоматизировано. Конструктивно установка состоит из цилиндрической емкости диаметром от 2,4 до 3 м и шкафа управления.
Материал изготовления емкости – армированный стеклопластик, устойчивый к атмосферным воздействиям, темпера-туре и другим внешним факторам.
Стеклопластик долговечен в эксплуатации (расчетный срок службы более 30 лет). В верхней части емкости выделен конусообразный отсек для растворения. В нижней части емкости накапливается готовый раствор. В шкафу управления расположен циркуляционный насос, электрифицированные запорные клапаны, электронный плотномер, элементы системы управления и автоматики.
Производство раствора NaCl непрерывно, соль напрямую из силоса поступает в конусообразный отсек для растворения. В нижнюю часть отсека подается вода. Уровень воды растет, образуется концентрированный раствор. Через систему фильтров раствор поступает в нижнюю часть емкости.
Концентрацию раствора в процессе приготовления контролирует электронный плотномер. Автоматически управляемый регулирующий клапан поддерживает концентрацию раствора в нижней части емкости на заданном значении. Готовый раствор автоматически перекачивается в емкость длительного хранения жидких ПГР.
Приготовление раствора CaCl2 циклично. Следует обеспечивать процесс подвозом необходимого количества твердых ПГР, так как загрузка осуществляется через загрузочный бункер погрузчиком. При помощи шнекового транспортера твердый ПГР подаются в установку для приготовления солевых растворов. Частота оборотов шнекового транспортера автоматически регулируется с помощью частотного преобразователя, это необходимо для равномерной и постепенной загрузки твердых ПГР в процессе растворения CaCl2. Готовый раствор автоматически перекачивается в накопительные емкости.
Станция заправки жидкими ПГР на одну единицу техники
Накопительная емкость для жидких ПГР
Накопительные емкости поставляются в вертикальном исполнении объемом от 10 до 50 м3. Изготавливаются они, как и установки для приготовления солевых растворов, из армированного стеклопластика. Стеклопластик обладает рядом преимуществ по сравнению с конкурирующими материалами, такими как металл или различные пластмассы, а также невысок по стоимости.
Система мониторинга уровня в накопительных емкостях контролирует текущий уровень в каждой емкости, а так же дискретные сигналы с датчиков аварийного уровня. Имеется возможность вывести данные по уровням на внешние устройства унифицированными токовыми сигналами. При заполнении накопительных емкостей производство раствора в установках приостанавливается до момента расходования жидких ПГР, после чего производство автоматически возобновляется.
Установки для приготовления солевых растворов требуется запустить в начале сезона и отключить лишь в конце. Остальной процесс приготовления и перекачки в накопительные емкости полностью автоматизирован.
В состав комплекса «ИСТ Дорога» включена станция заправки жидкими ПГР (рис.6). В зависимости от модели станции заправки, одновременно могут заправляться одна или две единицы техники. Скорость загрузки по одной линии от 30 до 75 м3/ч в зависимости от модели заправочной станции. На месте загрузки устанавливаются Г-образные шланговые держатели с закрепленными на них шлангами. При помощи станции заправки жидкие ПГР перекачиваются из накопительных емкостей в баки коммунальной техники. Имеется функция автоматического завершения процесса заправки при условии наличия в баке автомобиля поплавкового датчика заполнения. Иначе процесс происходит под постоянным визуальным контролем оператора.
Также в станции заправки жидкими ПГР имеется функция перемешивания раствора в накопительных емкостях (запускается автоматически раз в неделю), функция обратной перекачки раствора из бака коммунальной техники в накопительные емкости.
Опционально заправочная станция может оснащаться интеллектуальной системой
с использованием чип-карт. Значительно автоматизирует и упрощает процесс загрузки как твердыми, так и жидкими ПГР цифровая система автоматизации загрузки. К каждой единице техники привязывается чип-карта. При идентификации карты система знает, с какими параметрами техника встала на погрузку. Загрузка твердых и жидких ПГР может осуществляться одновременно.
При загрузке твердых ПГР с использованием интеллектуальной системы загрузки, автоматически на нужную высоту опускается противоветренный загрузочный рукав силоса, открываются створки загрузочного клапана силоса. При срабатывании датчика заполнения кузова процесс загрузки автоматически останавливается. Данные о количестве за-
груженных твердых ПГР поступают на внешние цифровые устройства для ведения статистики по каждой единице техники.
При загрузке жидких ПГР процесс протекает в автоматическом режиме и данные о количестве загруженных ПГР поступают на внешние цифровые устройства. Интеллектуальная система позволяет всем элементам комплекса «ИСТ Дорога» работать как единое целое, что обеспечивает качество, оперативность, простоту контроля и учета, экономичность и комфорт в работе дорожно-эксплуатационных служб.
В данный момент разрабатывается автоматизированная система контроля дорожного обслуживания, осуществляющая обработку следующей информации:
- расход ПГР при загрузке спецтехники;
- расход ПГР при распределении на автодороги;
- маршрут и скорость движения спецтехники;
- расход топлива.
Интеграция системы в АСУДД дает полную картину содержания автомобильных дорог в реальном времени.
Компания ИСТ осуществляет проектирование современных дорожно-эксплуатационных баз и поставку автоматизированных комплексов зимнего содержания «ИСТ Дорога» или его отдельных компонентов. Предлагается разработка, комплектация и поставка автоматизированного комплекса или его отдельных компонентов в соответствии с требованиями заказчика:
- деревянные склады для хранения твердых солей;
- деревянные силосы для хранения твердых солей и оперативной загрузки КДМ;
- автоматические станции приготовления солевых растворов
(жидких ПГР); - армированные стеклопластиковые накопительные емкости для хранения жидких ПГР.
Основные преимущества применения автоматизированного комплекса дорожными службами:
- оперативность реагирования на опасные зимние погодные условия,
- сокращение времени уборки автомобильных дорог;
- контроль и экономичный расход твердых и жидких ПГР с помощью автоматизированной системы учета;
- внедрение инновационных и эффективных технологий зимнего содержания (работа растворами,
превентивная обработка дорог жидкими ПГР, технология смачивания соли); - автоматизация и оптимизация процессов,
- сокращение затрат на содержание,
- контроль за системой содержания дорог;
- повышение безопасности дорожного движения;
- увеличение пропускной способности;
- поддержание общей мировой тенденции перехода на «чистые соли» с применением растворов.
Протяженность участка автомобильной дороги, обслуживаемого одним комплексом – до 70 км. В разработке комплекса принимали участие ведущие специалисты России, Швейцарии и Германии.
В настоящее время производство значительной части узлов и компонентов локализовано в
России. Все компоненты комплекса отвечают передовым мировым технологиям зимнего содержания
автомобильных дорог. Главными особенностям комплекса являются функциональность, надежность и конкурентоспособная цена. Специалисты компании проводят обучение и осуществляют техническую поддержку в процессе эксплуатации.
С.П. АРЖАНУХИНА,
кандидат технических наук,
главный специалист,
А.В. БОБКОВ,
заведующий отделом,
ФАУ «РОСДОРНИИ»