Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных дорожных машин (КДМ)

Представлена в действии методика выбора скоростей движения КДМ с учётом локализации затора на участке дороги без перекрёстков. Рассмотрен годичный состав работ, для выполнения которых используется КДМ. Рассмотрены дорожные условия, для которых необходимо производить расчёт скорости движения. Рассчитаны скорости движения в случае очистки дороги от пыли и грязи в 5 проходов.

Ключевые слова:комбинированная дорожная машина, затруднение дорожного движения, выбор скоростного режима, способ оптимизации скорости движения.

КДМ используются с целью содержания дорог в работоспособном состоянии. Выполнение технологических операций с их использованием, как правило, сопряжено с пониженными скоростями движения, что создаёт дополнительные условия для возникновения транспортных проблем.

Для того чтобы рассмотреть возможность снижения негативного влияния, используем подход, реализованный в [1,6]. Подход основан на том, чтобы обеспечить локализацию затора на участке дороги без перекрёстков. В таком случае будет страдать только тот участок, на котором есть затруднение. Для этого необходимо определить скорость движения КДМ, при которой она успеет свернуть с дороги в заданном месте, скопив за собой затор длиной, не превышающей участок пути без перекрестков.

Для того чтобы дать способу дальнейшее развитие, рассмотрим состав работ, которые выполняются с использованием КДМ, а также дорожные условия. В летнее время, несмотря на лучшие климатические условия, ситуация зачастую хуже в сравнении с зимним периодом.

1. Механизированная очистка дорожных покрытий от мусора и грязи на дорогах с бордюрным камнем.

1.1. Подметание с использованием подметально-уборочных машин на базе автомобиля.

1.2. Мойка с использованием подметального прицепа к колёсному трактору.

1.3. Уборка с использованием: моечного оборудования к КДМ на базе автомобиля; моечного оборудования на базе колёсного трактора; моечного оборудования к универсальному базовому шасси.

2. Механизированная очистка дорожных покрытий от пыли и грязи на участках без бордюрного камня с использованием: автогрейдера; щёточного оборудования КДМ на базе автомобиля; щёточного оборудования к колёсному трактору; щёточного оборудования к универсальному базовому шасси.

3. Очистка и мойка стоек дорожных знаков с использованием: ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ на автомобильном шасси; моечного оборудования к колёсному трактору

4. Очистка и мойка световозвращающих элементов с использованием ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ на автомобильном шасси.

5. Очистка и мойка барьерных ограждений с использованием: оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к КДМ на автомобильном шасси; оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к колесному трактору; оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к универсальному базовому шасси.

6. Уборка и мойка подземных и надземных пешеходных переходов и автопавильонов с использованием: ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию; КДМ; автогидроподъемника.

7. Мойка шумозащитных экранов с использованием: оборудования для очистки и мойки шумозащитных экранов; ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ;

8. Уборка тротуаров.

8.1. Уборка с использованием: тротуароуборочной машины; подметального оборудования к малогабаритному трактору.

8.2. Мойка с использованием: моечного оборудования к малогабаритному трактору.

9. Очистка проезжей части на мостовых сооружениях от грязи и посторонних предметов при помощи: подметально-уборочной машины; моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси.

10. Очистка тротуаров от грязи при помощи: подметального оборудования к малогабаритному трактору; моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси

11. Очистка элементов мостовых сооружений и других элементов при помощи: моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси с ручным гидромонитором.

Данные работы осуществляются в конкретных дорожных условиях. Рассмотрим, как можно классифицировать дорожные условия и ситуации применительно к решаемой задаче. КДМ движется по полосе заданного направления, на степень помех с её стороны оказывают влияние: число полос в заданном направлении; возможность обгона по полосе встречного движения; расстояние до возможного съезда; а также наличие препятствий — пешеходных переходов и светофоров. В результате дорожную планировку можно описать следующим образом: одна полоса со сплошной линей; одна полоса с прерывистой линией; две полосы; три полосы; расположение съезда; ширина полос; пешеходный переход; светофор.

В отличие от дорожной планировки, дорожная ситуация может меняться за короткий промежуток времени, поэтому дорожную ситуацию можно описать следующим образом: препятствия на дороге (ДТП, дорожные работы и пр.); скоростной режим дороги; скорость объезда в зависимости от состава потока; скорость объезда в зависимости от полосы движения.

Если на дороге присутствует непреодолимое препятствие (ДТП и пр.), то независимо от КДМ затруднение будет, поэтому нет смысла производить расчёт скоростного режима в таких условиях.

Условия, для которых необходимо производить расчёт скорости движения, определяются сочетанием типа выполняемой работы, типа дорожной и планировки и дорожной ситуации.

Произведём расчёт характеристик движения КДМ со щёточным оборудованием для случая очистки от пыли и грязи дороги без бордюров с одной широкой полосой движения в заданном направлении, разделённых прерывистой линией, без ДТП. Будем использовать технологическую схему из [3], см. рис. 1.

Рис. 1. Схема очистки дороги от пыли и грязи в 5 проходов

Ширина полосы магистральной дороги имеет интервал значений 3,5-3,75 м, см. [4]. В настоящем случае полоса имеет ширину 4,5 м, что значительно больше нормы. Это определяет возможность движения в два ряда для легковых автомобилей. В соответствии со схемой машине для обработки полосы требуется совершить 2,5 прохода. Проход 1 (см. рис. 1) обозначен по осевой линии, т. е. осуществляется одновременная уборка двух полос — в реальных условиях этого может и не быть, однако в расчёте будет принято. Другие две пары проходов производятся по одной из полос.

Ширина полосы 4,5 м позволяет осуществить движение в 2 ряда. У осевой линии находятся быстроходные автомобили, у обочины — тихоходные. Поэтому в случае нахождения КДМ у осевой линии должно наблюдаться более существенное снижение скорости потока. Соответственно, от номера прохода (см. рис. 1) будет зависеть скорость объезда КДМ.

Примем, что для двух полос движения нормальной ширины в случае блокировки ближней к обочине полосы скорость объезда составит 7 км/час. Тогда, если препятствие занимает половину единственной полосы увеличенной ширины, а КДМ находится у обочины, то скорость объезда составит 5 км/час, если же КДМ движется вдоль осевой, то скорость объезда можно принять 3 км/час, так в этом случае тормозится скоростной поток. Если занята вся полоса, то скорость можно принять 1 км/час, поскольку возможен обгон по полосе встречного движения в виду прерывистой разделительной линии.

У межосевой щётки КДМ ЭД-405 из технологической схемы на рис. 1, взятой в [3], ширина очистки составляет 2,34 м, см. [5]. Примем, что ширина КДМ равна ширине очищаемой полосы, тогда Вкдм=2,34/4,5=0,52.

Тогда можно составить следующую исходную информацию (см. табл. 1).

Наименование пункта исходной информации

Обзор отечественных комбинированных дорожных машин

Существующие комбинированные дорожные машины можно разделить на две большие группы по типу базового шасси. Первые – это КДМ, которые установлены на отечественные или импортные шасси с колесной формулой 6х4 или 6х6, основное предназначение таких машин – работа по обслуживанию широких улиц и автомагистралей, там, где не требуется высокая маневренность, а важны скорость и производительность. Вторые – КДМ на автомобильном шасси 4х2, для работы в условиях плотной городской застройки, с учетом узких дворовых проездов и малым количеством мест для разворота техники.

Подразумевается также деление комбинированных дорожных машин по типу использования навесного оборудования. Так, машины, выполненные по стандартной схеме, используют один тип навески на одно шасси, например, только автоцистерну или только бункер пескоразбрасывателя. Для сезонной замены одного вида навесного оборудования на другое потребуется кран. КДМ с самосвальным кузовом предполагает установку того же пескоразбрасывателя или цистерны для воды непосредственно в кузов с креплением специальными скобами, являясь довольно выгодным вариантом: ведь в отсутствие работ для КДМ, сняв навесное оборудование, машину можно использовать как обычный самосвал.

Техника с системой «мультилифт» обладает лучшими характеристиками по времени замены одного типа навесного оборудования на другое, переоснащение машины производится буквально за считаные минуты – погрузочный механизм с помощью тросов и лебедки просто затягивает на раму нужную надстройку.

ОАО «Ряжский авторемонтный завод» предлагает российским заказчикам комбинированные дорожные машины трех различных типов. Так мод. МК-4432-08 – КДМ стандартного исполнения, изготовленная на шасси КАМАЗ-65115 и предназначенная для круглогодичных работ по содержанию дорог с твердым покрытием. Поливочно-моечное оборудование, применяемое на этой машине, состоит из нескольких наборных полиэтиленовых емкостей, изготовленных из устойчивого к коррозии материала. Распределитель жидких реагентов состоит из трех отдельных групп аппарелей с форсунками, размещенных параллельно. Каждая такая группа включает в себя одну центральную аппарель и по одной угловой аппарели слева и справа. Форсунки у них имеют разный диаметр сопла, за счет чего можно регулировать плотность распределения реагентов.

В линейке продукции есть и КДМ, выполненная на самосвальном кузове – МК-3435-10. В зависимости от потребности машина может работать как обычный самосвал, а для обслуживания дорог предусмотрен монтаж навесного оборудования непосредственно в кузов, тем более, что кузов самосвала имеет ровный пол и может оснащаться поливочно-моечным или пескоразбрасывающим оборудованием.

Из новинок, сделанных в Ряжске, можно выделить КДМ с оригинальным техническим решением, когда базой для навесного оборудования является контейнерный мусоровоз. Особенность такой установки – возможность быстрой замены оборудования за счет погрузочного устройства, которое самостоятельно снимает или ставит на кузов нужную навеску, работая по принципу бункеровоза, без необходимости привлечения дополнительной грузоподъемной техники.

АО «Арзамасский завод коммунального машиностроения» на сегодняшний день выпускает 13 моделей КДМ. Новая мод. КО-829N с пескорасбрасывающим, плужно-щеточным и поливочно-моечным оборудованием предназначена для содержания в чистоте городских дорог с бетонным и асфальтовым покрытием. Установленная на шасси «ГАЗон Next», эта КДМ может использоваться зимой для очистки дорог от снега и их последующей обработки противогололедными материалами, а летом – для чистки и мойки улиц. Кузов новинки повышенной жесткости, с «европейской» формой сечения и гео­метрией, исключающей зависание песко-соляной смеси на его стенках. Диск пескоразбрасывателя сделан из полиуретана, ширину зоны разброса можно регулировать от 2 до 9 м с помощью простейших механических переключателей. Управление работой остального навесного оборудования можно осуществлять с помощью пультов в кабине, причем параметры, например, распределения реагентов, не меняются от скорости автомобиля. Такая небольшая машина – очень интересный вариант для маленьких городов или поселков.

АО «Мценский завод коммунального машиностроения» выпускает 10 моделей КДМ, монтаж которых возможен на шасси МАЗ, КАМАЗ, Ford, Hyundai, Iveco, Volvo, MAN, Mercedes-Benz. Недавно пополнившая модельный ряд КДМ с индексом КО-848 – многофункциональная машина на базе шасси КАМАЗ-65115-1961-62 с самосвальным кузовом собственного производства, изготовленным из легированной стали повышенной прочности. К работе с машиной предназначено до 20 видов различного навесного оборудования, распределитель реагентов для зимнего периода состоит из бункера емкостью 7 м 3 , оснащенного ленточно-цепным транспортером и разбрасывающим механизмом. Тяговые цепи транспортера вынесены за пределы бункера и не контактируют с реагентами. Для большей долговечности и равномерности распределения сыпучих материалов разбрасывающий диск, его кожух и лотки изготовлены из нержавеющей стали. В верхнее положение разбрасывающий механизм поднимается с помощью гидроцилиндра.

При производстве КДМ применяется высоконадежная гидравлика Binotto. Плотность и ширина посыпки реагентов регулируются изменением скорости движения транспортера и вращения разбрасывающего диска, величины открытия заслонки и высоты положения разбрасывающего диска. Снежный отвал с функцией подъема и поворота крепится к универсальной монтажной плите. Монтаж и демонтаж оборудования при смене сезона не требует применения грузоподъемных механизмов и осуществляется за короткий промежуток времени.

Штатная комплектация машины – зимняя, летняя навески предлагаются как опции, среди которых кроме переднего и бокового отвалов есть щетки, мойки под давлением и поливочно-моечное оборудование. Есть и специальная щетка для мытья бордюров, автоматическая система управления шириной и плотностью посыпки, увлажнитель твердых реагентов, а также навигационная система GPS/ ГЛОНАСС.

ОАО «Кемеровский опытный ремонтно-механический завод» специализируется на разработке и производстве новой дорожной и коммунальной техники. В линейке КДМ компания предлагает семь различных моделей. Универсальная машина ДМК-80 – одна из популярных моделей. В качестве шасси используется КАМАЗ-65115, в базовой комплектации комплект быстросъемного навесного оборудования для зимнего и летнего содержания автодорог. По своей конструкции эта КДМ относится к типу скоростных дорожных машин, а гидравлический привод обеспечивает работоспособность оборудования во всех режимах эксплуатации в районах умеренного климата с температурой окружающего воздуха от –40 до +40 °С.

Механизм отбора мощности позволяет беспрепятственно переключать передачи в КП на любых режимах работы установленного навесного оборудования, а также производить манипуляции самим навесным оборудованием независимо от включенной передачи в КП. Управление всем оборудованием электрогидравлическое, осуществляется из кабины водителя. Завод предлагает версию этой модели с двигателем на метане, что добавляет плюсов при выборе машины, так как газомоторная КДМ, кроме снижения расходов на топливо, более экологична.

ОАО «Тосненский механический завод», созданный в 1982 г., является одним из крупнейших производителей комбинированных дорожных машин в России. На сегодняшний день в линейке КДМ этого предприятия 17 различных моделей, устанавливаемых как на отечественные шасси КАМАЗ или МАЗ, так и на шасси импортные, от Volvo и Mercedes-Benz.

Среди такой гаммы моделей выделяется универсальная машина «Сокол», представляющая собой погрузочно-разгрузочный механизм типа «мультилифт» с гидравлическим приводом и крюковым захватывающим устройством. Базой является автомобильное шасси КАМАЗ-65115. КДМ предназначена для быстрой смены различных кузовов, цистерн, контейнеров, поливочно-моечного или распределительного оборудования, а также для перевозки сыпучих материалов с последующей самосвальной разгрузкой. Гидрооборудование оте­чественного производства, как опция возможно комплектование импортной гидравликой.

Крюковой механизм позволяет водителю в автономном режиме оперативно заменить сменное навесное оборудование в зависимости от проводимых работ. Времени на такую операцию потребуется не более 3 мин. Управление подъемом или опусканием, а также всем сменным оборудованием осуществляется из кабины с помощью пульта. КДМ по желанию заказчика комплектуется навесным снегоуборочным и щеточным оборудованием и может использоваться в коммунальном или сельском хозяйстве, при строительстве и обслуживании дорог.

Для тех, кому требуется техника с минимальными техническими характеристиками, но выполняющая все операции стандартной КДМ, завод предлагает КДМ на базе трактора МТЗ. Многофункциональная прицепная машина может быть укомплектована поливочно-моечным оборудованием, пескоразбрасывателем, снегоуборочным отвалом и коммунальными щетками и подходит для круглогодичного использования.

Завод «Смолмаш» выпускает КДМ марки КДМ-7881 на базе российских и импортных шасси с широким спектром навесного оборудования. Бункер и пескоразбрасыватель с усиленной конструкцией изготавливаются из нержавеющей стали толщиной 4 мм. Распределяющее оборудование предназначено для установки на шасси и самосвалы грузоподъемностью от 13 000 до 20 000 кг и оптимально подходит для использования таких сыпучих материалов, как соль или смесь соли и песка. Редуктор обеспечивает необходимую мощность и скорость движения транспортера, а электрический привод механизма изменения симметрии посыпки дает возможность оператору менять направление распределения антигололедной смеси в процессе движения.

Внутри кузова установлен цепной скребковый транспортер, который ссыпает смесь на диск-разбрасыватель диаметром 508 мм, изготовленный из нержавеющей стали. Ширина распределения регулируется от 1,2 до 12 м. В задней части машины установлены жидкостные баки для смачивания высыпаемой на дорожное полотно смеси. Широкий выбор навесного оборудования типичен для этого производителя, например, предлагаются гидроповоротные отвалы из обычной и нержавеющей стали со сменными ножами, с подпружиненной подвеской или подпружиненной полосой.

Еще одна компания из Смоленска – ОАО «Завод КДМ» специализируется на производстве дорожной техники и навесного оборудования на шасси КАМАЗ, МАЗ, Volvo, Iveco, Mercedes-Benz. Завод изготавливает комбинированные дорожные машины 23-х моделей, которые комплектуются более чем 20-ю видами навесного оборудования. КДМ, выпускаемые заводом, разделены на группы по техническим параметрам: для работы в городе или на трассе. «Городская» ЭД-244КМГ – машина, работающая на метане, предназначена для круглогодичной эксплуатации. Благодаря своим небольшим габаритам и высокой маневренности она отлично справляется с работами по содержанию дорог и улиц в городе.

Установленная на шасси КАМАЗ-53605 КДМ оснащена газомоторным двигателем, который существенно снижает затраты на топливо по сравнению с дизельным мотором. Заказчик может самостоятельно подобрать к базовой машине необходимое оборудование из обширного списка: поливочно-моечное, пескоразбрасывающее, плужное, щеточное. Управление оборудованием позволяет осуществлять раздельную и одновременную работу, возможна работа сменного оборудования как в движении, так и на стоянке.

Курганское ООО «Дормаш-К» с 1997 г. производит широкую линейку КДМ на базе автомобильных шасси ЗИЛ, КАМАЗ, МАЗ, Scania и других грузовых автомобилей. Клиент может, взяв за основу базовую машину, добавлять к ней по принципу конструктора необходимые агрегаты или исключить ненужное оборудование. КДМ марки КМД-3309 на шасси ГАЗ-3309 комплектуется сменной навеской, которая включает в себя пескоразбрасывающее, поливочно-моечное и плужно-щеточное оборудование.

Дополнительно в качестве опции устанавливается поворотный комбинированный отвал и щеточное оборудование для мойки ограждений. Работа навесного оборудования позволяет производить посыпку антигололедной смеси на ширину от 2 до 12 м, мыть дорожное полотно шириной до 8,5 м и обрабатывать полосу при поливке шириной до 20 м. Емкость бункера пескоразбрасывателя составляет 3 м 3 , а емкость цистерны для воды – 4 м 3 .

Компания «Меркатор-Холдинг» в своей гамме КДМ предлагает отечественному рынку машины для обслуживания автомобильных дорог с навесным оборудованием фирмы Bucher, выступая как официальный дилер известного европейского бренда коммунальной техники с 2004 г. На производстве в Калуге машины для всесезонного обслуживания автодорог устанавливаются на шасси грузовиков КАМАЗ, Volvo, Mercedes-Benz, Scania, Mitsubishi Fuso.

В качестве навесного оборудования используются распределители твердых и жидких реагентов, фронтальные и боковые плуги, подметальные и моющие щетки, поливочно-моечное оборудование. Машины могут оснащаться автоматической системой управления навесным оборудованием из кабины водителя во время движения. Для поливочно-моечного и пескосолераспределяющего оборудования используются пластиковые емкости Е-2000. Универсальная передняя монтажная плита позволяет устанавливать полный спектр фронтального плужного и щеточного оборудования.

«РГ-Техно» предлагает российским заказчикам КДМ собственного производства, с импортной надстройкой, монтируемые на шасси Mercedes-Benz. КДМ РГ-1.U.2 – универсальная модель премиум-класса, одинаково подходящая для обслуживания городских улиц и скоростных автодорог. Сочетание надежного и эффективного навесного оборудования Schmidt и шасси Mercedes-Benz дало в итоге отличную коммунальную технику, мощную и маневренную, незаменимую для работ по очистке снега, распределению реагентов, сметания мусора и мойки дорожного полотна. Использование высокоскоростного поворотного снегового отвала позволяет проводить снегоуборку шириной до 4 м при скорости до 60 км/ч. При работе щеточного оборудования в теплое время года ширина уборки составляет 2,8 м.

Благодаря удачной компоновке шасси возможна установка разного навесного оборудования. Все оборудование быстросъемное. Богатый выбор навесного сменного оборудования позволяет эффективно использовать машину для всесезонного содержания дорог. Управление навесным оборудованием осуществляется из кабины водителя. Автомобиль оборудован дополнительными фарами ближнего света, указателями поворота и проблесковым маячком.

Кроме привычных видов КДМ некоторые российские производители предлагают новые необычные машины. По пути всем известного Unimog пошли создатели отечественного универсального транспортного средства SILANT. Разработка его началась в НАМИ в далеком уже 2006 г., позже производство было налажено в Великом Новгороде. Сегодня среди нескольких модификаций нашлось место и коммунальной версии, под маркой SILANT 1450 выпускается специализированный многофункциональный автомобиль высокой проходимости, предназначенный для подметания, мойки дорог и площадей.

Для очистки дорог и площадей от снега на машине предусмотрен отвал. В самосвальный кузов емкостью 2,2 м 3 в зависимости от сезона устанавливается или пескоразбрасыватель объемом 1 м 3 с шириной разброса смеси от 1 до 11 м, или поливочно-моечное оборудование с баком на 2 м 3 . Также возможна установка шнекороторного снегоочистителя, плюс комплектация моющим пистолетом высокого давления.

Еще одна непривычная версия КДМ – экспериментальные мини-машины марки «Мультимобиль» производства компании «Спецкомплект» из Санкт-Петербурга. Интернациональный продукт разработан итальянской фирмой Durso и доработан под российские условия инжиниринговой компанией МТМ из Чехии. Полноприводные машины грузоподъемностью 1500 кг имеют самосвальный кузов с трехсторонней разгрузкой. Под кабиной из пластика размещен дизельный двигатель Perkins мощностью 50 л.с.

Предусмотрены разнообразные гидравлические выводы для подключения навесного оборудования, расположенные под передним бампером. В комплектации летнее и зимнее коммунальное оборудование, среди которого отвал для снега, пескоразбрасыватель, щетки, поливочно-моечное оборудование. Благодаря понижающему редуктору в трансмиссии рабочая скорость регулируется от 0,6 до 40 км/ч.

Наличие КДМ в коммунальном хозяйстве позволяет экономить значительные средства на приобретение и обслуживание узкоспециализированной техники. КДМ в наше время – обязательный атрибут любого городского или районного коммунального хозяйства. Совместимость с различным навесным оборудованием позволяет использовать их в любых условиях – городских, сельских, а также на дорогах и стройплощадках, а многофункциональность и возможность работы практически круглый год гарантируют поддержание чистоты на дороге и зимой, и летом.