Система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме
Полезная модель относится к автоматизированным техническим средствам обеспечения противодействия гололедным явлениям. Система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом включает в себя метеорологические датчики и/или датчики состояния дорожного покрытия, по информационному каналу связанные с терминалом управления оборудованием и определения на основании обработки и анализа упомянутых данных момента возникновения гололедной обстановки и выдачи управляющих сигналов на оборудование гидравлической системы и исполнительные механизмы разбрызгивающих головок. Система снабжена автономной метеорологической станцией, в состав которой включены указанные размещенные в дорожном полотне либо над ним датчики состояния дорожного покрытия и/или метеорологические датчики, размещенные на мачте у насосной станции, представляющей собой контейнер с размещенными внутри по крайней мере одной емкостью для хранения жидкого противогололедного реагента, насосом с частотным приводом для управления давлением в гидромагистрали в процессе разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна, механическими шаровыми кранами для обеспечения проведения технологических работ, управляемыми шаровыми кранами для подключения и отключения выходных гидромагистралей, а так же терминал управления оборудованием и определения момента наступления гололедных явлений на основании обработки и анализа данных датчиков и аппаратура связи с диспетчерским терминалом по радиоканалу или каналу ВОЛС. 1 ил.
Полезная модель относится к автоматизированным техническим средствам обеспечения противодействия гололедным явлениям и может быть использована для борьбы с гололедом на дорожных магистралях.
Из уровня техники известна стационарная система автоматической обработки дорог противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дороги метеорологические датчики и датчики состояния дорожного покрытия и разбрызгивающие головки, установленные на проложенных вдоль дороги гидромагистралях. Датчики измеряют на контролируемом участке дороги параметры окружающей среды и состояние дорожного покрытия и передают полученные данные на терминал управления. Последний, на основании обработки и анализа упомянутых данных определяет нарастание вероятности возникновения гололедной обстановки на контролируемом участке и, в случае определения нарастания такой вероятности, рассчитывает заданную плотность распределения реагента, направляя адресный сигнал на исполнительные механизмы разбрызгивающих головок, которые, в свою очередь, наносят реагент с заданной плотностью. Кроме того, в состав известной системы входит также центральная насосная станция с гидравлической системой, обеспечивающей подачу к разбрызгивающим головкам реагента (RU № 2287635, Е01Н 10/00, опубл. 2006.11.20).
К недостаткам известных способа и устройства можно отнести отсутствие системы стабилизации давления в гидросистеме и возможности адресного управления интервалами разбрызгивания головок, что в свою очередь не позволяет нанести реагент с заданной точностью на поверхность дороги - управление разбрызгиванием производится по единственной команде «начать разбрызгивание», после которой производится последовательное автоматическое включение разбрызгивающих головок на единый, заданный для всех головок интервал времени. Кроме того, в состав известного устройства входит такой дорогостоящий и требующий постоянного контроля и обслуживания элемент как гидроаккумуляторы, снижающие общую надежность системы, а для наполнения реагентом всей гидросистемы, включая гидроаккумуляторы, необходима длительная работа насоса, что удорожает стоимость эксплуатации устройства.
Известна система автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, включающая связанные между собой терминал управления, расположенные вдоль определенных участков дороги метеорологические датчики и датчики состояния дорожного покрытия, центральную насосную станцию и разбрызгивающие головки, установленные на проложенных вдоль дороги гидромагистралях и выполненные с возможностью включения в любой последовательности, система так же дополнительно содержит выполненные с возможностью установки вдоль и/или над дорожным покрытием бесконтактные устройства определения его состояния. А центральная насосная станция системы автоматической обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом, содержит по меньшей мере, один контейнер для противогололедного реагента, гидравлическое оборудование с насосом высокого давления и аппаратуру управления, аппаратура управления снабжена программируемым контроллером и частотным регулятором мощности, включенным в разрыв цепи питания насоса, а для направления управляющего сигнала для изменения выходной мощности насоса используют аналоговый выход, подключенный к входу частотного регулятора мощности (RU № 72704, Е01Н 10/00, опубл. 2008.04.27).
Недостаток этого решения заключается в том, что система построена по принципу обнаружения участка с гололедной ситуацией и формирования сигнала на образование выплеска реагента в направлении этого участка и покрытия всей площади этого участка. В связи с этим система приобретает конструктивную сложность в части расчета напора и плотности струи реагента, напора ее выброса с целью покрытия участка дороги. Так же система требует соответствующего программного алгоритма расчета не только очередности участков для их покрытия, но и мощности выброса реагента для каждого участка. Если учесть большую погрешность (инерционность) в работе таких механизмов как насос, головки распыления, то становится маловероятным, что точные расчеты системы приведут к адекватной реакции механизмов. Процесс точечного нанесения реагента может быть реализован при условии существенного отличия показателей обрабатываемого и необрабатываемого участков. Однако, в реалиях, на дороге эта разница минимальна, что приведет либо к несрабатыванию системы, либо к постоянной ее работе.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по обеспечению работы разбрызгивающих головок под переменным давлением, обеспечивающим плавное нанесение реагента по ширине дороги.
Достигаемый при этом технический результат в повышении качества обработки дорог противогололедным реагентом, повышении надежности и стабильности работы системы в целом при гарантированном покрытии всего участка дороги, относительно которого сформирован прогноз о гололедице.
Указанный технический результат достигается тем, что система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме, включающая метеорологические датчики и/или датчики состояния дорожного покрытия, выполненные с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и по информационному каналу связанные с терминалом управления оборудованием и определения на основании обработки и анализа упомянутых данных момента возникновения гололедной обстановки и выдачи управляющих сигналов на оборудование гидравлической системы и исполнительные механизмы разбрызгивающих головок с размещенными внутри разбрызгивающим устройством, установленных на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, сообщенных через насосный узел с источником противогололедного реагента, снабжена функционирующей в автономном режиме метеорологической станцией, в состав которой включены указанные размещенные в дорожном полотне либо над ним датчики состояния дорожного покрытия и/или метеорологические датчики, размещенные на мачте, установленной у дороги и/или смонтированной на крыше насосной станции, представляющей собой контейнер с размещенными внутри по крайней мере одной емкостью для хранения жидкого противогололедного реагента, насосом с частотным приводом для управления давлением в гидромагистрали в процессе разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна, механическими шаровыми кранами для обеспечения проведения технологических работ, управляемыми шаровыми кранами для подключения и отключения выходных гидромагистралей, а так же терминал управления оборудованием и определения момента наступления гололедных явлений на основании обработки и анализа данных датчиков и аппаратура связи с диспетчерским терминалом по радиоканалу или каналу ВОЛС.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 показана блок-схема системы обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме.
Система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме (АПС) согласно настоящей полезной модели представляет собой стационарную систему, устанавливаемую в непосредственной близости к контролируемому дорожному участку. АПС устанавливаются на особых участках дороги 1 (подъемы, спуски, повороты и т.д.), то есть там, где при наступлении гололеда создается наибольшая опасность движению автотранспорта и куда подвижная дорожная техника из-за возникающих в этих местах "пробок" не может подъехать для обработки этих участков. Использование АПС за счет заблаговременного прогнозирования гололедных явлений и соответствующей обработки дорожных участков жидким противогололедным реагентом 2 позволяют существенно повысить безопасность движения и пропускную способность транспортных магистралей в зимнее время.
Основной режим работы установки АПС автоматический. В этом режиме она по показаниям входящей в ее состав автоматической дорожной метеостанции способна прогнозировать наступление гололедных явлений и самостоятельно проводить обработку дорожного полотна жидким противогололедным реагентом. Возможна работа установки в полуавтоматическом режиме, при котором установка проводит дорожного полотна по командам диспетчера с удаленного терминала 3. Передача информации между установкой (имеющей блок 4 приема) и диспетчерским терминалом 3 осуществляется по радиоканалу (GPRS, GSM) или каналу ВОЛС.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме, включающая метеорологические датчики и/или датчики состояния дорожного покрытия, выполненные с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и по информационному каналу 5 связанные с терминалом 6 управления оборудованием и
определения на основании обработки и анализа упомянутых данных момента возникновения гололедной обстановки и выдачи управляющих сигналов на оборудование гидравлической системы и исполнительные механизмы разбрызгивающих головок 7 с размещенными внутри разбрызгивающим устройством, установленных на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, сообщенных через насосный узел 8 с источником 9 противогололедного реагента.
Система выполнена с функционирующей в автономном режиме метеорологической станцией, в состав которой включены указанные размещенные в дорожном полотне либо над ним датчики состояния дорожного покрытия и/или метеорологические датчики, размещенные на мачте 10, установленной у дороги и/или смонтированной на крыше насосной станции 11, представляющей собой контейнер с размещенными внутри по крайней мере одной емкостью для хранения жидкого противогололедного реагента (источник 9 противогололедного реагента), насосом (насосный узел 8) с частотным приводом 12 для управления давлением в гидромагистрали в процессе разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна, механическими шаровыми кранами для обеспечения проведения технологических работ, управляемыми шаровыми кранами для подключения и отключения выходных гидромагистралей, а так же терминал управления оборудованием и определения момента наступления гололедных явлений на основании обработки и анализа данных датчиков и аппаратура связи с диспетчерским терминалом по радиоканалу или каналу ВОЛС.
Ниже рассматривается конкретный пример исполнения системы.
В состав системы входят автоматическая дорожная метеорологическая станция (АДМС), центральная насосная станция (НС) и оборудование дорожного участка. НС представляет собой контейнер (габариты 6,0×2,5×2,5 м) с размещенным внутри гидро - и электрооборудованием. Изготовление корпуса НС, монтаж оборудования, его испытания и тестирование проводятся в заводских условиях. Для установки на дорожный участок поставляется готовая и проверенная НС.
Гидравлическая система НС включает в себя:
комплект емкостей (4 по 2 м3 ), для хранения жидкого противогололедного реагента;
- насос с частотным приводом для управления давлением в гидромагистрали в процессе разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна;
- комплект трубопроводов;
- комплект механических шаровых кранов для обеспечения проведения технологических работ;
- комплект управляемых шаровых кранов для подключения и отключения выходных гидромагистралей;
- комплект датчиковой аппаратуры.
В состав электрооборудования НС входят:
- оборудование системы электроснабжения, которое обеспечивает прием электроэнергии от внешнего источника электроснабжения, ее учет и разводку по внутренним потребителям АПС;
- оборудование системы управления (СУ) работой АПС;
- оборудование системы связи с диспетчерским терминалом.
АДМС включает в себя мачту и размещаемую на ней датчиковую аппаратуру. Мачта АДМС располагается на крыше НС. Обрабатывающая аппаратура АДМС располагается в функциональном шкафу внутри НС.
В состав датчиковой аппаратуры АДМС входят:
- датчик 13 температуры воздуха;
- датчик 14 давления;
- датчик 15 скорости и направления ветра;
- датчик 16 вида и количества осадков;
- дорожный датчик 17 (располагается в дорожном полотне).
В состав оборудования дорожного участка входят дорожные головки с размещенными внутри разбрызгивающим устройством, электроклапаном и контрольно-управляющим устройством, а также магистральные трубопроводы для подачи жидкого реагента от НС до головки и электрокабели для управления работой оборудования головок.
Автоматическая дорожная метеорологическая станция за счет применения метеорологических датчиков обеспечивают высокоточное измерение параметров атмосферы, таких как температура воздуха, атмосферное давление, скорость и
направление ветра, влажность, количество и тип осадков (с возможностью определения «дождь» или «снег»), приходящую энергию солнечного излучения. Контроль состояния дорожного покрытия обеспечивают дорожные датчики, измеряющие температуру дорожного покрытия на различных глубинах, а также на поверхности дороги, концентрацию реагента на дороге и его состояние - «вода» или «лед». Дорожные датчики могут быть подсоединены как к АДМС непосредственно или через интерфейс оборудования дорожного участка. Дополнительно (или вместо) дорожных датчиков, вдоль или над дорогой, устанавливаются бесконтактные устройства определения состояния дорожного покрытия, которые измеряют на контролируемом участке дороги площади покрытого и непокрытого льдом (или другим объектом зимней скользкости) дорожного покрытия. Полученные данные вместе с параметрами погоды поступают терминал, где определяется интенсивность изменения покрытия упомянутыми объектами зимней скользкости на контролируемом участке дороги, и с учетом возможности изменения метеорологических параметров ведется расчет требуемой плотности противогололедного реагента, обеспечивающего ликвидацию льда и других гололедных явлений.
Обработку дорог реагентом производят при нарастании вероятности возникновения гололедных явлений. Такую вероятность определяют на основании метеорологических данных, выдаваемых АДМС. Данные поступают в аппаратуру управления и на терминал, откуда поступает управляющее воздействие на приведение в действие части станции, относящейся к подаче реагента. Обработку дороги проводят посредством нанесения реагента перед возникновением гололедной обстановки или перед выпадением осадков, приводящих к гололеду.
Реагент наносят путем разбрызгивания его форсунками блока дорожных головок, расположенных по краю проезжей части. Реагент наносят путем разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна. Управление подачей реагента в зависимости от давления подачи определяется частотным приводом насоса. При таком исполнении реагент плавно покрывает дорогу по всей ее ширине на заданном участке, при этом покрытие начинается от края дороги и по мере роста давления зона покрытия смещается к другому краю дорожного полотна. Такой подход к выдаче реагента
позволяет использовать стационарные головки, изначально стационарно спозиционированные вдоль дорожного полотна и не требующие регулировок по углу направления реагента или головок с функцией поворота.
Стабильность работы головок и системы в целом обеспечивают аппаратура управления, снабженная программируемым контроллером и частотным регулятором мощности, включенным в разрыв цепи питания насоса, а также направление управляющего сигнала для изменения выходной мощности насоса посредством аналогового выхода, подключенного к входу частотного регулятора мощности.
Настоящая полезная модель промышленно применима, проведены испытания, показавшие высокую эффективность системы в части покрытия всей ширины дорожного полотна реагентом.
1. Система обработки дорожного покрытия противогололедным реагентом в автоматическом режиме, включающая метеорологические датчики и/или датчики состояния дорожного покрытия, выполненные с возможностью измерения на контролируемом участке дороги параметров окружающей среды и/или состояния дорожного покрытия и по информационному каналу связанные с терминалом управления оборудованием и определения на основании, обработки и анализа упомянутых данных момента возникновения гололедной обстановки и выдачи управляющих сигналов на оборудование гидравлической системы и исполнительные механизмы разбрызгивающих головок с размещенными внутри разбрызгивающим устройством, установленных на проложенных вдоль дороги гидромагистралях, сообщенных через насосный узел с источником противогололедного реагента, отличающаяся тем, что она снабжена функционирующей в автономном режиме метеорологической станцией, в состав которой включены указанные размещенные в дорожном полотне либо над ним датчики состояния дорожного покрытия и/или метеорологические датчики, размещенные на мачте, установленной у дороги и/или смонтированной на крыше насосной станции, представляющей собой контейнер с размещенными внутри по крайней мере одной емкостью для хранения жидкого противогололедного реагента, насосом с частотным приводом для управления давлением в гидромагистрали в процессе разбрызгивания противогололедного реагента по закону, имеющему продолжительные периоды плавного нарастания и плавного спада давления, для обеспечения равномерности нанесения противогололедного реагента по всей ширине обрабатываемого дорожного полотна, механическими шаровыми кранами для обеспечения проведения технологических работ, управляемыми шаровыми кранами для подключения и отключения выходных гидромагистралей, а также терминал управления оборудованием и определения момента наступления гололедных явлений на основании обработки и анализа данных датчиков и аппаратура связи с диспетчерским терминалом по радиоканалу или каналу ВОЛС.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в состав датчиков входят датчик температуры воздуха, датчик давления, датчик скорости и направления ветра, датчик вида и количества осадков.
