Системы нивелирования, или системы автоматического управления дорожно-строительной техникой, предназначены для поддержания рабочего органа (отвала) землеройной машины (или выглаживающей плиты укладочной техники) в положении, соответствующем проекту. Автоматические системы нивелирования, позволяющие контролировать положение рабочего органа по высоте и поперечному уклону, называются 2D-системами. Для работы с системой необходима высотная привязка машины по месту проведения работ. В качестве привязки используется копирная струна, разбиваемая на длине захватки через рассчитанные промежутки. 

Однако сейчас все большее распространение получают 3D-системы автоматического управления дорожно-строительными машинами (САУ ДСМ). Они используются при возведении земляного полотна дороги бульдозерами и экскаваторами, при профилировании вышележащих слоев дорожных одежд автогрейдерами. 

Подобное оборудование предлагают ряд поставщиков. По характеристикам все типы оборудования схожи, но их монтаж на спецтехнику и весь процесс внедрения доверяют только высококвалифицированным специалистам. 

Основным условием использования САУ ДСМ является подготовка и редактирование цифровой модели проекта и подготовка опорных точек на строительной площадке. Вся система должна работать в комплексе. Поэтому 3D-САУ ДСМ считаются не дополнительным оборудованием, а технологией, позволяющей кардинально изменить подход к проведению дорожных работ и дорожного строительства. 

Цифровой проект – это цифровая модель, которая содержит все необходимые данные, высотные отметки, координаты, линии и точки. Полный цифровой проект подготавливает проектная организация. Если необходимо сделать что-то простое и не сложное благодаря возможностям систем, специалист «на дороге» может самостоятельно составить проект и загрузить его в бортовой компьютер машины. 

«Функционал системы очень богат. Помимо того, что благодаря системе нивелирования машина сама копирует цифровой проект в натуру с точностью от 2 мм до 2 см, в зависимости от типа машины и слоя дорожной одежды, геодезисты и специалисты участка могут выполнять различные виды геодезических работ, так как в комплект систем нивелирования всегда входит геодезическое оборудование, которое предназначено специально для дорожных работ и дорожного строительства. Например, геодезист без проблем в любое время может выполнить разбивку, делать инженерные изыскания и т. д.», - отмечает Роман Мареев, технический директор новосибирской компании «ТЕХНОКОН-Новосибирск». 

С началом использованием САУ ДСМ в дорожно-строительных компаниях изменяется подход к решению геодезических задач и сама технология выполнения работ дорожного строительства. Основным преимуществом использования системы является повышение эффективности работы предприятия. В частности, существенно сокращается перерасход строительных материалов — за счет того, что система обеспечивает точность «переноса» проекта на поверхность до 20 мм. При использовании 3D-систем заметно увеличиваются темпы работ и производительность. 

«При укладке дорожной одежды начальные работы выполняет бульдозер, который выравнивает основу дороги и разгребает материалы до нужной отметки. Затем грейдеруются следующие слои, обеспечивается высокая точность переноса проекта. А за счет сокращения проходов машин, например, с пяти до двух, сокращается потребление ГСМ и достигается значительная экономия времени работы», - отмечает Роман Мареев. 

Геодезические работы сводятся к тому, что нужно обеспечить достаточное количество пунктов планово-высотного обоснования и обеспечить необходимыми данными бортовые компьютеры. Контроль выполненных работ осуществляется теперь без использования нивелиров, теодолитов и тахеометров, машина сама пишет данные о полученных отметках в бортовой компьютер. Возможно также получать их и на удаленном доступе. Геодезистам нет необходимости разбивать колышки и натягивать струну, машина сама выравнивает слой под нужную отметку. 

«Самое главное изменение в геодезических работах нашего отдела, при использовании 3D систем нивелирования LEICA RedLine - это скорость и точность выполнения работ. Что бы добиться необходимых отметок в ручную, раньше нужно было потратить длительное время на съемку, разбивку колышков, струны, теперь все происходит автоматом, проект полностью копируется в натуру, и работы выполняются при минимальных временных затратах. Мы используем в работе бульдозера и грейдера, оснащенные 3D системами на базе роботизированного тахеометра LEICA PowerTracker и спутниковых GNSS приемников LEICA Powerantenna, каждый из них выполняет свою работу и в конце мы получаем нужную нам отметку на том или ином слоях, без особых усилий», - добавляет Виктор Вяткин, главный геодезист компании ОАО «Новосибирскавтодор», которая уже внедрила 3D-САУ ДСМ LEICA RedLine. 

3D-системы автоматического управления дорожных машин подразделяются на два вида. Система с роботизированным тахеометром устанавливается на автогрейдер, дорожную фрезу (для ремонта дороги) и асфальтоукладчик (бетоноукладчик) — в зависимости от машины. 

Второй тип - это система, оснащенная GNSS-приемниками, она работает от базовой станции или сети базовых станций. Устанавливается на автогрейдеры и бульдозеры. В комплект 3D-систем входят: гидравлический комплект, который подключается к основным рабочим органам машин; комплект датчиков, которые отвечают за уклон и компенсацию наклона мачты; соединительные кабели, бортовой компьютер, в котором хранится вся рабочая информация, проекты, осевые линии, отметки, отчеты, а также комплекты гоедезического оборудования. 

«Адаптация системы выполняется только техническим специалистом компании-поставщика. На сегодняшний день их не так много, поскольку инсталлировать, запустить и обучить специалиста компании-заказчика в полном объеме могут не все», - отметил Андрей Артемьев из «ТЕХНОКОН-Новосибирск». 

Простые решения Mini-Line 

Одна из распространенных систем нивелирования, которая широко применяется в дорожно-строительной практике, – автоматическая цифровая система нивелирования Mini-Line производителя TF-Trading A/S (Дания). Ее на отечественном рынке представляет компания HYDROFLEX (г. Москва). 

Система нивелирования Mini-Line позволяет контролировать в автоматическом или ручном режиме положение рабочего органа асфальтоукладчика по высоте и поперечному уклону. Mini-Line с высокой точностью регулирует гидравлические цилиндры асфальтоукладчика, поддерживая положение выглаживающей плиты по отношению к базовому уровню, в качестве которого может выступать существующая асфальтовая дорога, бордюрный камень, копирная струна или другая твердая поверхность. Таким образом, создаются предпосылки для укладки равномерной поверхности точной толщины, тем самым исключая перерасход асфальта. Цифровая система нивелирования Mini-Line, в отличие от аналоговых, в несколько десятков раз быстрее обрабатывает приходящие сигналы и корректирует положение рабочего органа. 

Регулирование и контроль за датчиками осуществляются при помощи пульта управления HS301, который может размещаться в любом месте на асфальтоукладчике. Таким образом, оператор может легко и безопасно контролировать работу выглаживающей плиты и осуществлять необходимые корректировки. К пульту управления HS301 можно одновременно подсоединять два датчика, причем один датчик может использоваться для регулирования, а второй – для отслеживания. Выбор рабочего датчика осуществляется нажатием одной кнопки. 

Система Mini-Line является модульной и поэтому может компоноваться, исходя из индивидуальных потребностей заказчика. Пульт управления HS301 может использоваться с любым датчиком из серии Mini-Line, таким как: 

• цифровой датчик уклона S298. Представляет собой необычайно чувствительный и точный прибор. И электроника, и датчик надежно защищены против внешних факторов воздействия при помощи корпуса из сплава алюминия. Наличие двух 6-штепсельных байонетных разъемов позволяет использовать датчик для измерения уклона по обеим сторонам асфальтоукладчика%; 

• механический датчик высоты G198. Представляет собой цифровой датчик высоты с механической связью с поверхностью посредством входящих в комплект кронштейна с роликом или лыжей. В качестве базового уровня может использоваться копирная струна или твердая поверхность. Надо отметить, что датчик G-198 может работать как с портативным пультом управления HS301, так и самостоятельно — как автономная система регулирования уровня, поскольку G198 оснащен необходимой электроникой для управления приводом гидравлических цилиндров через соленоидные клапаны; 

• ультразвуковой датчик высоты G220. Ультразвуковая система контроля уровня G220 регулирует положение выглаживающей плиты по отношению к базовому уровню при помощи пульта управления HS301. Для установки датчика на асфальтоукладчик и подготовку его к работе оператору требуете меньше минуты; 

• мультифункциональный датчик высоты G224. Датчик G224 оснащен четырьмя ультразвуковыми сенсорами, работающими на оптимальной частоте для измерения среднего расстояния к базовому уровню. С двух сторон датчик оснащен светодиодными панелями, поэтому контролировать отклонения толщины покрытия от заданных параметров может как оператор асфальтоукладчика, так и рабочие. Сигналы от датчика передаются в цифровом промышленном стандарте RS485 с возможностью использования CAN-шины или аналогового выходного сигнала. 

Комплект Mini-Line легко адаптируется к любым асфальтоукладчикам (несмотря на особенности гидравлической системы и электропитания), таким как: VOLVO (ABG Titan), DEMAG, DYNAPAC, VOGELE, BITELLI, AMMANN, MARINI, BLAW-KNOX, NIIGATA, HANTA, MITSUBISHI и другие, а также российским ДС-191, ДС-195, АСФ-К, АСФ-Г и пр. Система напрямую подключется к системе управления гидравликой асфальтоукладчика без использования дополнительного оборудования и подходит для выполнения широкого диапазона работ. 

В заключение остается резюмировать, что очень многие дорожно-строительные организации уже давно успешно эксплуатируют систему Mini-Line. Цифровая система нивелирования Mini-Line чрезвычайно надежна, проста в подключении, легко настраивается и управляется всего лишь шестью кнопками, а скорректировать работу асфальтоукладчика в соответствии с результатами датчиков высоты и уклона можно нажатием лишь одной кнопки. При этом достигается великолепная точность работы и исключаются ошибки, вызванные влиянием “человеческого фактора”. Это позволяет увеличить производительность и минимизировать расходы на материалы и рабочую силу.