Объективная и достоверная информация о транспортно-эксплуатационном состоянии автомобильных дорог составляет основу для определения потребительских свойств дорог, управления их состоянием и развитием дорожной сети.
В 2020 г. Группа компаний «Современные дорожные технологии» разработала и запустила в производство обновленную версию Комплексной передвижной дорожной лаборатории «Трасса-2». Лаборатория предназначена для выполнения работ по всем видам диагностики и оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог, паспортизации, разработки проектов организации дорожного движения на автомобильных дорогах. Трасса-2 внесена в реестр средств измерений (свидетельство № 78773-20) и обеспечивает измерение следующих характеристик дорог:
Длины пройденного пути;
Упругого прогиба нежестких дорожных одежд;
Расстояний в плане по координатам GPS/ГЛОНАСС;
Температуры воздуха и дорожного покрытия;
Геометрических параметров дорог (плана и профиля, продольных и поперечных уклонов, расстояния видимости);
Коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием;
Продольной ровности дорожных покрытий (IRI);
Линейных размеров дефектов дорожной одежды;
Поперечного профиля и колейности;
Скорости движения лаборатории;
Линейных размеров объектов по видео-изображению;
Толщины слоев дорожной одежды по георадарной съемке;
Наличие и состояние конструктивных элементов автомобильных дорог;
Интенсивности движения и состава транспортного потока.
Форматы выходных данных передвижной лаборатории «Трасса-2» совместимы с программным комплексом «Титул-2005 Про», автоматизированным банком дорожных данных АБДД «Дорога», «Системой управления дорожными активами» Республики Казахстан, Инструментом развития и управления дорогами (HDM-4) на основе которых дорожниками решаются инженерные, планово-управленческие, проектные и аналитические задачи.
В лаборатории использованы самые современные технические решения, применены высокоточные сканирующие системы, лазерные и ультразвуковые датчики, акселерометры, скоростные линейные и панорамные камеры и многое другое. Управление «Трасса-2» полностью компьютеризировано:
• Оператор лаборатории на мониторе видит состояние всех измерительных систем;
• программно-аппаратный комплекс осуществляет управление электропитанием и сбором данных;
• перед началом и во время измерений выполняется диагностирование корректности работы.
В передвижной лаборатории размещаются эргономичное рабочее место оператора с 3-х точечным ремнем безопасности, шкаф для одежды и вспомогательного оборудования, стеллажи для крепления измерительных датчиков в транспортном положении, сейф и много другое. Для обеспечения безопасности выполняемых работ лаборатория имеет специальную окраску, предупреждающие дорожные знаки и комплект световых сигнальных устройств.
При выполнении всех, без исключения, измерений особенно важна точная привязка получаемых параметров дороги к местоположению. Для этого используется высокоточный датчик пути с максимальной погрешностью ±0,05%, устанавливаемый на заднем колесе лаборатории и навигационная система GPS/ГЛОНАС с сантиметровой точностью (в режимах RTK или PPK).
Система измерения геометрических параметров автомобильных дорог обеспечивает получение характеристик, таких как: продольные и поперечные уклоны с максимальной погрешностью ±2‰, углы поворота трассы (±0,4°), геометрическая видимость (±5%), элементы продольного профиля и кривых в плане. В качестве измерительного прибора используется малогабаритный блок датчиков ускорений и угловых скоростей, интегрированный со спутниковой навигационной системой. Для повышения точности получения геометрических параметров автомобильных дорог и увеличения скорости движения при измерениях устанавливаются четыре датчика под автомобилем, по которым определяются колебания кузова лаборатории и корректируются результаты измерений.
Для определения ровности дорожного покрытия по международному индексу IRI (мм/м) измеряется продольный микропрофиль дороги в виде массива ординат с шагом 12,5 см по 2 полосам наката. Индекс IRI рассчитывается на основе переменных величин, являющихся функцией измеряемого профиля дороги. Эти переменные характеризуют динамический отклик математической модели автомобиля, двигающегося по измеряемому профилю.
Для получения ординат микропрофиля дороги по полосам наката используются 2 быстросъемных моноблока, в каждом из которых размещается комплект бесконтактных датчиков.
В основу концепции установки нового поколения «Дина-4 FWD» было положено требование о том, чтобы управление работой узлов и механизмов выполнялось в автоматическом режиме при визуальном контроле оператора посредством внешней камеры. Это сводит к минимуму возможные ошибки при управлении установкой. На дисплее блока управления и мониторе ПЭВМ отображается полная информация о ходе выполнения измерений: режим работы, состояние измерений, информация об ошибках и предупреждения системы. За счет работы установки в автоматическом режиме время проведения измерений в каждой точке сократилось на 40% по сравнению с установкой Дина-3, а также были полностью исключены ошибки оператора, такие как «не опустил штамп до удара», «не поднял штамп в транспортное положение» и другие.
Установка рассчитывает величину упругого прогиба нежесткой дорожной одежды с максимальной погрешностью 10 мкм по измеренному ускорению, зафиксированному акселерометрами, путем двойного интегрирования ускорения по времени. Автоматическое измерение значения динамической нагрузки непосредственно в момент удара динамометром позволяет получить точное значение усилия воздействия на покрытие дороги. Таким образом, повышается точность определения модуля упругости, как функции значения упругого прогиба от усилия воздействия.
Установка оснащается балкой для измерения чаши прогиба, на которой установлены от 6 до 10 аксселерометрических датчиков. Параметры чаши прогиба позволяют оценивать состояние основания дорожной одежды и грунтов земляного полотна, что является основой для назначения технологии ремонта и усиления конструкции дорожной одежды.
Метод оценки сцепных качеств дорожных покрытий установкой ПКРС «Метрика» заключается в измерении тормозящей силы при блокировании из-мерительного колеса прицепной установки, движущейся со скоростью 60 км/ч. При этом, перед колесом на дорожном покрытии создается водная пленка толщиной не менее 1 мм.
С целью обеспечения требований ГОСТ 33078-2014 конструкция ранее выпускаемой установки ПКРС-2У была коренным образом переработана и вы-пущена ее новая версия ПКРС «Метрика». Обеспечен расход воды при измерениях 2,75 л/с, с использованием помпы, которая устанавливается под баком с водой в дорожной лаборатории. Применяется специальный клапан с проходным сечением, обеспечивающим необходимый расход воды. Для управления системой торможения и блокировки прицепа используется электроуправляемый мотор-редуктор, связанный с гидроцилиндром системы торможения колеса. На ступице колеса прицепа размещен датчик, сигнализирующий о полной блокировке колеса. Тормозная сила измеряется высокоточным цифровым динамометром.
Определение поперечной ровности (колейности) производится с использованием лазерных 2D-профилометров, которые обеспечивают непосредственные измерения высотных отметок поперечного профиля при любой освещенности, обеспечивая при этом, высокий уровень безопасности работ с лазерными излучателями (II класс).
Метод измерения поперечной ровности с использованием 2-D сканера запатентован, свидетельство на изобретение №2650840 «Лазерный профилометр для определения геометрических параметров профиля поверхности».
Параметры поперечного профиля, в том числе глубина колеи, определяются с точностью до 1 мм. Для обеспечения ширины захвата 4 м на лаборатории используется 3 профилометра, они размещаются на заднем борту лаборатории на поперечной балке. Лазерные 2D-профилометры, используемые совместно с геодезической системой ГЛОНАСС/GPS, панорамной видеокамерой и высокоточной инерциальной системой, позволяют получить цифровую 3D-модель поверхности дороги (ЦМП) с высокой точностью и шагом до 1 мм.
Одной из задач мониторинга автомобильных дорог является выявление дефектов дорожного покрытия. Данная информация лежит в основе объектив-ной оценки состояния дорог, прогнозирования его изменения и планирования ремонтных работ. В лаборатории, при измерениях, используется высокоскоростная линейная камера, снимающая покрытие дороги через 1 мм пройденного пути. При «склеивании» кадров, получается сплошная цифровая высокодетализированная фотография поверхности покрытия дороги. Разработана компьютерная программа, позволяющая в полуавтоматическом режиме выделять дефекты покрытия, определять их характеристики (длина, площадь) и составлять ведомости дефектов с расчетом бальной оценки состояния дорожных одежд.
Для панорамной видеосъемки автомобильных дорог используется моноблок с 3-5 видеокамерами, позволяющий производить видеосъемку с углом захвата 180º-360º. Синхронизация кадров выполнена на аппаратном уровне. Программное обеспечение позволяет получать бесшовное панорамное изображение, определять линейные размеры и площади на поверхности дороги, фиксировать дефекты покрытия и содержания дороги. Точность определения размеров ±2,5% от диапазона. В ПО «Видеобанк-Панорама» по материалам панорамной съемки, можно определить наличие объектов инженерного оборудования и обустройства дороги, измерить их размеры, занести параметры и характеристики, а также определить состояние.
Георадар-радиолокатор используется для определения конструкции дорожной одежды и измерения толщины ее слоев с обязательным контрольным выбуриванием, а также определения местоположения водопропускных труб и крупных подземных коммуникаций. Состоит из антенной части и блока управления. На передвижной дорожной лаборатории «Трасса-2» может одновременно использоваться до трех антенных блоков с различной глубиной зондирования. Антенные блоки устанавливаются в передней и/или задней части автомобиля. Выполнение георадарной съемки может выполнятся одновременно с работой других измерительных систем, таких как измерение геометрических характеристик, оценка продольной и поперечной ровности дорог, видеосъемка и т.д.
Для фиксации параметров и характеристик объектов инженерного оборудования и обустройства дорог, объектов сервиса и автотранспортной службы, элементов придорожной полосы, дефектов содержания в весенне-летне-осенний и зимний периоды используется «Система сбора информации о дорожных объектах» (далее - ССИДО) на основе специализированной клавиатуры с нанесенными символами объектов и/или дефектов, а также программное обеспечение «Электронный полевой журнал». Система значительно упрощает работу оператора лаборатории и снижает вероятность занесения ошибочной информации. На дисплее компьютера отображается абрис автомобильной дороги с занесенными объектами и их основными характеристиками.
Дополнительно к ССИДО лаборатория может оснащаться «Мобильным комплектом для обследования и паспортизации дорог» на основе планшетного компьютера, корпусного ГИС-Рюкзака (в составе ГЛОНАСС/GPS-приёмник, источник питания, высокочувствительная GNSS антенна) и специализирован-ной программы, которое обеспечивает занесение в мобильное устройство характеристик и параметров инженерного оборудования и обустройства дорог, искусственных сооружений и других дорожных объектов. С планшетными компьютерами операторы выходят из передвижной лаборатории и обследуют дорожные объекты: делают необходимые фотоснимки в соответствии с методиками, заносят в электронные таблицы параметры и характеристики, оценивают состояние. Отличительными особенностями работы системы являются автоматическое определение линейного местоположения объектов по географическим координатам и синхронизация всех устройств с дорожной лабораторией по беспроводной технологии Wi-Fi.
Пункт учета интенсивности движения и состава транспортного потока представляет собой цифровую видеокамеру, установленную на пневмомачте высотой 8-10 м.
Видеоанализатор может захватывать до 6 полос движения и одновременно вести учет по каждой из них. Уникальность заключается в том, что оборудование может эксплуатироваться как в составе передвижной дорожной лаборатории, так и без нее. Видеоанализатор транспортного потока идентифицирует каждое проезжающее транспортное средство, относит в соответствующую группу транспорта, суммирует. Измеряются скорости движения транспортных средств и интервалы между ними.
В группе компаний «СДТ» создана сервисная служба по обслуживанию и ремонту измерительных систем передвижных лабораторий, их калибровке и ежегодной поверке. Разработаны специальные стенды, которые используются при обслуживании оборудования передвижных дорожных лабораторий: калибровке каналов измерения продольных и поперечных уклонов «Горизонт», коэффициента сцепления «Метрика», прилагаемой нагрузки «Сила», прогиба под штампом установки динамического нагружения «Калибр», стенд для поверки измерительной системы «Георадар» и другие.