Современные технологии в конструкции автогрейдеров
Точный скальпель для строителя. Автоматические системы нивелирования
В современном дорожном строительстве допуски на точность размеров достаточно жесткие. Если раньше они исчислялась метрами, то теперь требуется выдерживать точность в пределах нескольких миллиметров. Если оператор автогрейдера ошибется хотя бы немного, для исправления неровности придется использовать лишний материал, т. е. нести лишние затраты. К тому же неточная работа ухудшает деловую репутацию компании-подрядчика.
Слои основания дорожных одежд должны точно разравниваться автогрейдером. Каждый слой уплотняется дорожным катком. Когда степень уплотнения и точность распределения и планировки слоев основания дорожной одежды соответствует требованиям норм и проекта, дорожное покрытие будет прочным и надежным. Решением проблемы повышения точности работы автогрейдеров являются значительно усовершенствованные в последние годы лазерные системы нивелирования, а также автоматические системы нивелирования. Автоматическое управление формированием поперечного уклона поверхности – вот на что сейчас, по отзывам специалистов, существует наибольший спрос потребителей.
Простая двухмерная (2D) система автоматического нивелирования управляет положением отвала при формировании уклонов, за счет сравнения фактических значений высоты относительно базовой отметки обеспечивая одинаковый угол уклона поверхности по всей поверхности дороги, не отклоняясь от заданного в проекте профиля. Преимуществом двухмерных систем является то, что им для работы не нужна спутниковая навигация или иная инфраструктура. Достаточно иметь базовую станцию на строительной площадке, и можно построить цифровой проект возводимого объекта. В соответствии с этим проектом 2-мерная автоматическая система нивелирования будет изменять положение отвала автогрейдера, чтобы вывести поверхность с заданным уклоном. С другой стороны, приходится использовать нивелировочные колышки, привлекать топографов и полагаться на умение оператора, которое может подвести на участках между реперными колышками.
Так, автогрейдеры компании XCMG, которые входят в число лидеров по объему импорта в Россию, могут оснащаться ультразвуковыми или лазерными 2D-системами автоматического нивелирования Topcon или MOBA, в составе которых ультразвуковые или лазерные датчики продольного наклона автогрейдера, поперечного уклона и поворота отвала. В качестве опорной поверхности используется специальная струна, бордюр или другая существующая поверхность. Одновременно на отвале может находиться как ультразвуковой, так и лазерные сенсоры. Также может устанавливаться система навигации GPS Vickers.
Автогрейдеры XCMG имеют массу от 7 до 56 т. Они оснащаются двигателями Cummins с турбонаддувом или Shanghai, мощность которых составляет от 75 до 400 кВт. Кабина с защитой ROPS/ FOPS, есть кондиционер и обогреватель. Панель управления смещается вперед/ назад. Бортовая электронная система управления имеет функции диагностики и контролирует параметры двигателя, трансмиссии и гидросистемы. Информация выводится на центральный дисплей. Сиденье регулируется по высоте. Возможно дооборудование кабины джойстиковым управлением.
Трансмиссия гидромеханическая ZF (Германия), Dana или их аналоги производства КНР с переключением передач без разрыва потока мощности. Передний мост ведущий, с объемным гидроприводом. Ведущий задний мост Meritor (США-КНР) имеет самоблокирующийся дифференциал. Рама шарнирно-сочлененная.
Разработаны комплектации машин для эксплуатации при низких температурах (до –30 °С): предпусковой подогреватель двигателя (включая подогрев охлаждающей жидкости), системы оттаивания стекол и подогрева сиденья. Дополнительные уплотнения кабины для теплоизоляции и усиленная система отопления.
Чтобы повысить точность работы и создавать пространственные поверхности, следует использовать трехмерные (3D) системы автоматического нивелирования, использующие технологии спутниковой навигации GPS/ ГЛОНАСС и электронные тахеометры.
Интеллектуальные системы автоматического нивелирования позволяют повысить производительность автогрейдеров на 30–50%, выполнять планировку быстрее, отчасти за счет отказа от работы геодезистов и установки традиционных нивелировочных колышков, с меньшим количеством проходов и без риска снять недостаточное или избыточное количество грунта. В состав систем автоматического нивелирования входят дисплеи с ЖК-экранами, на которых оператор видит, как должен располагаться отвал, чтобы правильно формировать заданную поверхность. Работа оператора, таким образом, существенно упрощается.
Еще одно преимущество: проект строительного объекта, созданный в цифровом виде, вводится в электронные системы автоматического нивелирования всех автогрейдеров. В проект можно вносить изменения, и все они тут же по беспроводной связи будут внесены в системы автоматического нивелирования всех автогрейдеров. С бумажными чертежами такое проделать невозможно, и отследить, чтобы изменения дошли до каждого оператора автогрейдера, весьма сложно. В результате производственные затраты уменьшаются, экономится рабочее время и топливо.
Автоматические системы нивелирования от ведущих производителей (Trimble, Leica, Topcon и др.) совместимы с различными интеллектуальными системами управления автогрейдеров, датчиками и системами связи: с использованием лазерных и ультразвуковых технологий, спутниковой навигации GPS/ ГЛОНАСС и т. п. Управлять ими можно буквально «кончиками пальцев». Автогрейдеры теперь выполняют планировку с более высокими скоростями и точностью, за счет чего значительно выросла производительность и одновременно уменьшился перерасход строительных материалов, т. е. снизились производственные затраты.
Однако специалисты справедливо указывают, что оснащать автоматической системой нивелирования неточно работающий, значительно изношенный автогрейдер старого выпуска смысла нет, тем более, если работает он не на строительстве многокилометровой автомагистрали, а на расчистке небольших участков земли и т. п.
Когда отвал наталкивается на кочку, машина «подпрыгивает». Неопытный оператор может не почувствовать или не знать, как действовать, когда машина подпрыгивает при движении. В результате поверхность материала получается волнистой. Электронные системы автоматического управления дают возможность оператору не беспокоиться о том, когда произойдет следующий «скачок» машины, и сосредоточить внимание на планировке поверхности.
Электронные системы не только защищают автогрейдеры от повреждений, предотвращают преждевременный износ агрегатов и узлов, но и увеличивают срок службы дорожного покрытия, помогая создавать ровную поверхность дороги. Кроме того, автоматические системы управления напоминают оператору о необходимости проведения техобслуживания, ежедневного шприцевания шарниров консистентной смазкой, проверки давления в шинах и т. д. Освоить управление современной системой автоматического нивелирования оператор-новичок может буквально за один день.
SmartGrade – система автоматического нивелирования от John Deere, первая в отрасли система без мачт для антенн приема сигнала. Отсутствие мачт означает, что оператору больше не нужно тратить время на их установку и демонтаж. Не нужно заботиться во время работы о том, чтобы не повредить их о ветки деревьев.
Среди усовершенствований системы автоматические функции контроля продольного и поперечного уклонов и складывания рамы (с автоматическим возвратом к прямому положению). К тому же у автогрейдеров John Deere новой серии G улучшен обзор с места оператора, стали удобнее органы управления, и условия в кабине стали более комфортными. В сочетании с системой навигации GPS/ ГЛОНАСС машины стали выполнять планировку с точностью, измеряемой миллиметрами.
Максимальная масса автогрейдеров John Deere серии G увеличена до 25 т. Передний мост усилен. На экране нового монитора отображаются характеристики поперечного уклона, угла поворота шарнирного сочленения, текущей и выбранной передач, оборотов двигателя, часов наработки и уровня топлива. В стандартной комплектации всех машин серии G доступен режим Eco, который активируется на мониторе. Он помогает экономить до 5–10% топлива за счет снижения оборотов двигателя до оптимального уровня. Также автогрейдеры оснащаются телематической системой JDLink.
Избавившись от мачт для антенн системы навигации и оптимально разместив датчики системы, автогрейдер теперь может работать без ранее существовавших ограничений, используя все функции машины, такие как наклоны отвала под всеми возможными углами, боковой вынос тяговой рамы с поворотным кругом и отвалом, поворот отвала.
Современные автоматические системы компенсируют недостаток опыта в работе на автогрейдере у неквалифицированных операторов, и даже опытные операторы получают немало преимуществ при работе на автогрейдерах нового поколения.
В США правительственные органы еще в 2013 г. проводили сравнительные испытания: в строительстве дороги использовалось несколько автогрейдеров, половина из них была оснащена автоматическими системами нивелирования, другая половина – нет. Результаты показали, что машины с системами автоматического нивелирования выполняли работу точнее: отклонение от проекта в среднем 2%, в то время как у автогрейдеров без систем нивелирования среднее отклонение составило 28%. Израсходовано топлива на 1600 л меньше расчетного значения за счет меньшего количества выполненных автогрейдерами проходов, и материалов на 40% меньше расчетного.
Универсальное использование автогрейдеров. Многие государственные организации не располагают большими бюджетами и поэтому хотели бы, чтобы один автогрейдер выполнял множество разных работ: ремонт и восстановление дорожного полотна, уплотнение грунта и материалов, бульдозерование, снегоуборка, кошение травы, подметание щеткой и т. д. Современные автогрейдеры используют интеллектуальные технологии при выполнении всех этих работ больше, чем когда-либо ранее, особенно лазерные датчики, системы навигации с GPS/ ГЛОНАСС.
Современные электронные технологии открыли для автогрейдеров новые сферы применения: планировку полей для гольфа, конноспортивных площадок, разделительных полос на дорожном покрытии, автостоянок и работы по обустройству ландшафтов, в том числе формирование сложных трехмерных поверхностей. Ранее такие работы выполнялись бульдозерами, но современные автогрейдеры способны выполнять подобные земляные работы большого объема быстрее.
Телематические системы. Самое важное за последнее десятилетие усовершенствование в конструкции автогрейдеров –это внедрение интеллектуальных телематических технологий сбора и обработки данных о работе машины. Они позволяют контролировать в режиме реального времени, сколько часов машина работает вхолостую, а сколько производительно, за счет чего можно уменьшить эксплуатационные расходы, а также сроки выполнения регулярного техобслуживания.
Автогрейдер – важная и перспективная для дорожно-строительной отрасли машина, и скорее всего его значение будет только расти. Отрасль на подъеме, а возможности автогрейдеров к усовершенствованию еще далеко не исчерпаны. Точность их работы, а также скорость планировки будут повышаться.
Но чтобы этого добиться, конструкторы автогрейдеров должны создавать машины с хорошо сбалансированными характеристиками: мощность двигателя, скорость движения, точность работы, тяговое усилие. Надежность и долговечность машин разработчики также будут повышать, а эксплуатационные расходы снижать.
Уровень зарплат операторов автогрейдеров
По результатам различных исследований, проведенных в 2019–2020 гг. до начала кризиса, связанного с коронавирусом, ежемесячная зарплата машиниста-грейдериста в регионах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока составляла в среднем от 65 000 до 97 000 руб., причем на Камчатке отмечена зарплата порядка 180 000 руб. Статистика зарплат операторов автогрейдеров по крупным городам России (также преимущественно отдаленных от Москвы и Санкт-Петербурга) показывает уровень 85 000–100 000 руб.
Однако, судя по отзывам специалистов отрасли, зарплаты у грейдеристов куда скромнее и зависят еще и от марки автогрейдера, на котором работает оператор. Так, машинисты, работающие на грейдерах отечественного производства – ДЗ, ГС, СДМ и выполняющие строительство, ремонт и обслуживание дорог, получают от 20 000 до 40 000 руб, у операторов грейдеров иностранных марок зарплаты выше – порядка 60 000 руб.
