Автоматизация управления строительными процессами

Механизированные методы производства строительных работ требу­ют использования специальных геодезических приборов и устройств, по­зволяющих производить разбивочные работы и вынос проекта в натуру, элементы которых соединены с управляющими устройствами рабочих органов дорожно-строительных машин и механизмов. Для автоматиза­ции процессов производства строительных работ используют такие при­боры и устройства, которые обеспечивают непрерывную установку рабо­чих органов дорожно-строительных машин и механизмов в такое поло­жение, при котором они строго следуют по заданному направлению, ук­лону и на проектной высоте.

В настоящее время в практике строительства автомобильных дорог и сооружений на них нашли применение несколько методов управления работой машин и механизмов.

Системы копирования. Основная идея использования систем копиро­вания состоит в том, что параллельно проектной поверхности с использо­ванием геодезических приборов (нивелиров, теодолитов и т. д.) устанав­ливают натянутую копирную струну, по которой движется соединенный с дорожно-строительной машиной датчик, преобразующий в электриче­ские сигналы уклонения рабочего органа машины от заданного положе­ния. Электрические сигналы воздействуют на механизмы управления ра­бочими органами машин и механизмов, возвращая их в проектное поло­жение.

Так, для планирования земляного полотна в отечественной практике дорожно-строительных работ по копирной струне используют систему автоматического геодезического управления работой отвала автогрейде­ра «Профиль-20». Для стабилизации рабочего отвала автогрейдера в про­дольном направлении используют датчик, устанавливаемый в подъем­ном устройстве отвала и контролирующий положение отвала по высоте через щуп относительно натянутой в заданном направлении копирной

струны. Система «Профиль-20» имеет также стабилизатор отвала в попе­речном направлении.

Устройство дорожных одежд с асфальтобетонными и цементобетон-ными покрытиями часто осуществляют с использованием высокопроиз­водительных комплектов типа Автогрейд (ДС-100, ДС-110), а также дру­гих рельсовых и безрельсовых бетоноукладочных машин. Укладку кон­структивных слоев осуществляют полосами шириной по 3—4 м.

Безрельсовые бетоноукладочные механизмы создают проектную по­верхность относительно установленной в заданном направлении копир-ной струны.

При использовании рельсовых бетоноукладочных машин качество строительных работ по сооружению цементобетонных дорожных покры­тий во многом определяются точностью установки рельс-форм, являю­щихся одновременно и опалубкой. Рельс-формы устанавливают по тео­долиту параллельно продольной оси полосы на расстояниях, кратных ширине плиты. В высотном отношении рельс-формы устанавливают в проектное положение с помощью нивелира с запасом на 2—3 мм на осадку основания.

Одновременно с установкой рельс-форм производят плановую раз­бивку температурных и усадочных швов (швов расширения и сжатия).

После завершения укладки бетона и бетоноотделочных работ осуще­ствляют исполнительное нивелирование при установке рейки непосред­ственно на бетон. Высоты бетонной поверхности не должны отличаться более чем на ± 10 мм от проектных. При обнаружении отклонений более чем на 10 мм бетоноукладочную машину возвращают назад, корректиру­ют установку рельс-форм и доводят уровень еще не затвердевшего бетона до проектной высоты.

При сооружении искусственного покрытия полосы из сборных желе­зобетонных плит производят плановую и высотную разбивку угловых то­чек плит. После укладки плит осуществляют контрольное нивелирование стыков плит, которые не должны иметь уступов высотой более 2 мм.

Система продольного уклона имеет лыжу, скользящую по спланиро­ванной поверхности земляного полотна. Электрические сигналы от дат­чика уклона фиксируют отклонения рабочего органа машины от заданно­го положения и, воздействуя на механизмы управления, устанавливают его в проектное положение.

Системы сравнения толщины слоя, используемые при планировоч­ных работах и разработках выемок автомобильных дорог, устроены сле­дующими образом. На удлиненной базе землеройной машины (бульдозе­ра, автогрейдера или скрепера) размещены две лыжи, одна из которых следует по естественному грунту перед ножом отвала, а другая — по уже спланированной поверхности сзади машины. С помощью датчиков кор-

Рис. 27.11. Схема планировки земляного корыта с использованием прибора управления лазерным лучом ПУЛ

ректируется положение планирующей части машины и, таким образом, автоматически обеспечивается нужная толщина снимаемого слоя грунта.

Лазерные системы управления. Простейшим способом визуального контроля за положением рабочего органа строительной машины является использование опорного светового луча лазерного визира ЛВ-5, лазерных визиров (насадок) к серийным отечественн лм теодолитам ЛВТ (см. рис. 9.4) и нивелирам ЛВН(см. рис. 11.9), отечественных лазерных ниве­лиров типа НЛ-30 (см. рис. 11.10) или Лимка-Горизонт (см. рис. 11.8) и теодолитов ЛТ (см. рис. 9.5) анализ оператором положения светового пятна относительно центра марки-экрана, устанавливаемого на рабочем органе машины. По положению пятна оператор с помощью гидравличе­ской системы управления корректирует положение рабочего органа строительной машины.

При планировке земляного полотна по световому лазерному лучу весьма эффективным является использование прибора управления лазер­ным лучом ПУЛ, состоящего из двух станций — направляющей и прием­ной. Направляющее устройство, устанавливаемое на штативе, создает в пространстве наклонный луч заданного уклона. Луч посредством ин­фракрасного фильтра и специальной призмы делится по частотам 900—1500 Кц на верхнюю и нижнюю части с четкой границей между ними в виде равносигнальной зоны РСЗ, которую используют для уста­новки рабочего органа машины в заданное по высоте положение (рис. 27.11).

С помощью сборного красного и зеленого фильтра световому потоку придают разную окраску с разделением по вертикали. Оператор по окра­ске луча может судить об отклонении строительной машины от заданного направления вправо или влево и соответственно корректировать ее дви­жение.

Приемная станция, устанавливаемая на рабочем органе машины, с по­мощью электромагнитов воздействует на гидравлическую систему управления рабочим органом, обеспечивая автоматическую установку его в заданное положение.

При планировке участков местности большой площади (например, городские площади, аэродромы и т. д.) и обеспечения одновременного

контроля и управления рабо­той многих землеройных ма­шин и механизмов применя­ют лазерные системы (ниве­лиры), создающие опорные световые горизонтальные, вертикальные или наклон­ные плоскости, например ни­велир отечественного произ­водства НЛЗО (см. рис. 11.10), а также импортные лазерные системы (рис. 27.12).

Навигационные систе­мы. Появление систем спут­никовой навигации «ОР8» и внедрение их в практику геодезических работ позволило создать новые системы автоматизирован­ного управления работой дорожно-строительных машин и механизмов, в которых с помощью многоканальных приемников «ОР8», определяющих координаты в режиме реального времени, и бортовых компьютеров осу­ществляется вычисление поправок при уклонении машин и механизмов от заданного направления и возвращение их в проектное положение.