Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия
AUTOMATIC MACHINE FOR REPAIR OF DAMAGED PLOTS OF ROAD COVERAGE

Изобретение относится к дорожной технике, а именно к Машинам для ремонта дорожных покрытий.
Известно устройство для заполнения трещин дорожного покрытия, включающее в себя колесную платформу, которая поддерживает воздухонепроницаемый контейнер с композицией герметика, который затвердевает при контакте с атмосферой. Второй воздухонепроницаемый контейнер включает в себя подачу воды или другой жидкости. Воздушный компрессор смонтирован на колесиках опорной платформы и избирательно соединен с контейнерами композицией герметика и воды. Масляная пленка на поверхности композиции герметика используется для предотвращения его от затвердевания во время нахождения в контейнере. Третий выход компрессора воздуха и водяной бака и контейнер с герметиком соединены с колесным аппликатором, который выполнен с возможностью перемещения по трещине дорожного покрытия. Сжатый воздух используется для сдува мусора из трещины дорожного покрытия. При помощи мелкодисперсного водяного тумана очищается трещина и улучшается адгезия композиции герметика (патент №US 4511283, МПК Е01С 23/09, опубл. 16.04.1985).
Известно устройство для ремонта трещин в асфальтном покрытии дорог, включающее раму на колесах, фрезерную установку, промышленный пылесос, воздухонагревательный элемент, бункер с заполнителем, дозатор заполнителя, на раме выполнены поперечные направляющие, на которых подвижно установлены управляемые тележки: на тележке первой направляющей расположена фрезерная установка и наконечник шланга промышленного пылесоса, соединенный с бункером для сора, создаваемого фрезерной установкой, который расположен неподвижно на раме; на тележке второй направляющей расположен электрический промышленный фен и дозатор заполнителя, соединенный гибким трубопроводом с бункером заполнителя, на раме расположена электростанция с двигателем внутреннего сгорания или разъем для подключения внешнего электроснабжения, расположен блок управления колесами, тележками, фрезерной установкой, промышленным пылесосом, промышленным феном и дозатором, и блок слежения за направлением и скоростью движения (патент №RU 2576695, МПК Е01С 23/09, опубл. 10.03.2016).
Недостатками указанных технических решений является сложность конструкции и механизмов, неудобство эксплуатации.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является машина для текущего ремонта асфальтобетонных покрытий, включающая самоходное шасси, смонтированные на нем бункер с приспособлением для выдачи состава, емкость для сжиженного газа, роторную щетку, рыхлитель и вертикально-подвижную конструкцию (манипулятор) с разогревателем, планировщиком и катком. Крепление рабочего оборудования к вертикально-подвижной конструкции (манипулятору) выполнено в виде каретки с Л-образно изогнутой рамой с опорными роликами на концах и установленным в месте ее перегиба поворотным вокруг горизонтальной оси с помощью привода держателем. Планировщик выполнен в виде лотка-подборщика с управляемым затвором в днище и расположенным под последним обогреваемым накопителем состава, а вертикально-подвижная конструкция (манипулятор) выполнена с горизонтально расположенными направляющими, в которых размещены опорные ролики Л-образно изогнутой рамы, причем роторная щетка, разогреватель рыхлитель, каток и лоток-подборщик закреплены вокруг поворотного держателя (А.с. №SU 1020481, МПК Е01С 23/06, опубл. 30.05.1983). Указанное техническое решение не обеспечивает качественного ремонта дорожного покрытия, обусловленного влиянием человеческого фактора.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение качественного ремонта поврежденных участков дорожного покрытия.
Технический результат совпадает с поставленной задачей и достигается за счет того, что в автоматической машине по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия, включающей самоходное шасси, смонтированные на нем емкость для ремонтного состава с приспособлением его подачи, устройство для обеспечения сжатым воздухом, устройство для разогрева, манипулятор, содержащий рабочее оборудование с механизмами поворота и вертикального перемещения и кареткой продольного перемещения, автоматическая машина снабжена, по меньшей мере, одним датчиком сканирования дорожного покрытия, связанным через управляющее устройство с приводом шасси и с манипулятором, обеспечивающим дополнительно перемещение рабочего оборудования в поперечном направлении и вращение в горизонтальной плоскости, рабочее оборудование выполнено в виде головки с, как минимум одним каналом, предназначенным для подачи ремонтного состава, и подошвенной разглаживающей поверхностью, кроме того, машина снабжена устройством для обеспечения сжатым воздухом и устройством для его разогрева.
Автоматическая машина снабжена емкостью с топливом, соединенной с устройством для разогрева струи воздуха. Датчики установлены с возможностью вертикального перемещения. Один из каналов подачи ремонтного состава на выходе выполнен с накопительной камерой. Головка выполнена с каналами, предназначенными для подачи сжатого воздуха, горячей воздушной струи, присыпки. Канал подачи горячей воздушной струи на выходе выполнен с камерой, соединенной с каналом отвода. Головка манипулятора содержит как минимум один датчик. Головка может содержать нагреватель для ремонтного состава.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что автоматическая машина снабжена, по меньшей мере, одним датчиком сканирования дорожного покрытия, связанным через управляющее устройство с приводом шасси и с манипулятором, обеспечивающим дополнительно перемещение рабочего оборудования в поперечном направлении и вращение в горизонтальной плоскости, рабочее оборудование выполнено в виде головки с, как минимум одним каналом, предназначенным для подачи ремонтного состава, и подошвенной разглаживающей поверхностью, емкость с топливом, соединенная с устройством для разогрева струи воздуха, позволили обеспечить качественный ремонт дорожного покрытия за счет максимального уменьшения влияния человеческого фактора, автоматизировав процесс ремонта дорожного покрытия.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень». Техническое решение поясняется чертежами:
Фиг. 1 - Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия, вид сбоку;
Фиг. 2 - то же, вид снизу;
Фиг. 3 - головка манипулятора в рабочем положении;
Фиг. 4 - головка манипулятора в разрезе;
Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия (Машина) состоит из самоходного шасси, которое содержит раму 1, колеса, двигательный отсек с силовым агрегатом, редукторы, кабину оператора-водителя. Трансмиссия обеспечивает движение Машины с высокими скоростями (до 90 км/ч), а также обеспечивает движение Машины на сверхмалых скоростях.
На шасси смонтирована емкость 2 для ремонтного состава с приспособлением его подачи, компрессор, который вырабатывает сжатый воздух, емкость с топливом, соединенная с устройством для разогрева струи воздуха. Топливом может служить либо горючий газ, либо дизтопливо.
Ремонтный состав может быть как в жидком виде, так и в твердом.
В том случае, когда ремонтный состав находится в жидком виде, емкость 2 для ремонтного состава имеет теплоизоляционные стенки и систему подогрева, чтобы ремонтный состав внутри находился в разогретом жидком состоянии.
Когда ремонтный состав находится в твердом виде, в головке 3 предусмотрен нагреватель, расплавляющий твердый ремонтный состав непосредственно перед нанесением на ремонтируемую поверхность.
Машина оснащена роторной щеткой 4 для очистки дорожного полотна и диагностическим датчиком 5 дорожного полотна, установленными с возможностью вертикального перемещения, и, по меньшей мере, одним оптическим датчиком 6. Щетка 4 и датчик 5 имеют по два положения по высоте: транспортное - максимально поднятое вверх, и рабочее - в контакте с дорожным полотном. Щетка 4 может поворачиваться в горизонтальной плоскости (для удаления грязи вправо или влево).
Датчик 5 позволяет сканировать полосу дороги, по которой движется Машина, и передавать информацию о состоянии дорожного полотна, например о наличии трещин. Датчик 6 обеспечивает получение информации о расположении Машины относительно дороги и инженерных элементов дороги, а также прилегающих поверхностей, дорожных знаков, разметки, бордюров, столбов, шлагбаумов, железнодорожных путей, колодцев и пр. Датчики 5 и 6 позволяют сканировать дорогу в любое время суток. Информация, получаемая от всех датчиков 5 и 6, синхронизируется с данными о перемещении Машины относительно дорожного полотна, в результате чего в компьютере (управляющем устройстве) формируется «электронная карта» состояния дороги. Полученные данные анализируются компьютером, который автоматически определяет зоны ремонта.
Машина оснащена манипулятором ремонта поврежденных участков дорожного покрытия, который содержит раму 7, механизм поворота рабочего оборудования, выполненный в виде поворотного круга 8, вращающегося в горизонтальной плоскости, каретку 9 поперечного перемещения рабочего оборудования, каретку 10 продольного перемещения рабочего оборудования, механизм вертикального перемещения рабочего оборудования, выполненный в виде штанги 11.
Рабочее оборудование выполнено в виде головки 3 с каналами.
Головка 3 имеет корпус 12, в котором выполнены: канал 13 подачи сжатого воздуха, канал 14 подачи горячей воздушной струи, канал 15 подачи ремонтного состава для заделки трещин, канал 16 подачи присыпки.
Канал 14 подачи горячей воздушной струи на выходе выполнен с камерой 17, соединенный с каналом 18 отвода горячей воздушной струи. В канале 18 размещен датчик, который фиксирует поток грязи, щебня, лома асфальта, выдуваемый из трещины дорожного покрытия. Канал 15 подачи ремонтного состава на выходе выполнен с накопительной камерой 19. Каналы 15 и 16 снабжены клапанами для регулирования подачи ремонтного состава и присыпки (не показано). Исключение застывания ремонтного состава обеспечивается продувкой по канал 15 горячей струи воздуха.
Головка 3 выполнена с разглаживающей подошвенной поверхностью.
Конструкция манипулятора позволяет работать с трещинами, расположенными в любом направлении относительно направления движения Машины.
Манипулятор связан с датчиками 5 и 6 через управляющее устройство.
Принцип работы Машины
Машина непрерывно двигается по дорожному полотну. Датчики 5 и 6 сканируют дорожную поверхность. При наличии продольных трещин головка 3 манипулятора при помощи поворотного круга 8, каретки 9 или каретки 10 всегда позиционируется строго над трещиной, при помощи штанги 11 опускается и ремонтирует трещину.
Скорость движения Машины зависит от числа трещин:
а) если на дороге трещины отсутствуют - Машина двигается быстро,
б) если на дороге одна трещина вдоль движения Машины, - Машина двигается со средней скоростью,
в) если на дороге несколько трещин вдоль движения, или поперечные трещины, - Машина двигается с минимальной скоростью или при необходимости останавливается.
При наличии двух параллельных трещин, Машина автоматически останавливается, ремонтирует первую трещину, затем головка 3 позиционируется над второй трещиной и ремонтирует ее.
При наличии поперечной трещины Машина останавливается, головка 3 позиционируется вдоль этой трещины и двигается вдоль нее.
Далее Машина снова начинает двигаться и ремонтирует имеющиеся трещины.
Принцип действия рабочей головки 3
В процессе движения Машины датчик 5 сканирует дорожную поверхность. Компьютер обрабатывает данные на основании жесткого программного обеспечения и управляет движениями манипулятора: поворотным кругом 8, кареткой 9 поперечных перемещений, кареткой 10 продольных перемещений, штангой 11 и самой головкой 3.
При наличии трещины на асфальте головка 3 опускается на дорожное полотно и перемещается строго вдоль трещины.
Через канал 13 перед головкой 3 подается одна или несколько струй сжатого воздуха, которые обеспечивают очистку дорожной поверхности и очистку трещины от грязи, щебня и т.п.
Через канал 14 в камеру 17 подается горячая воздушная струя. Горящее топливо нагревает сжатый воздух, который течет по трубе. Причем камера 17 располагается строго над трещиной. Горячая воздушная струя дополнительно очищает трещину от грязи, щебня и пр. и готовит стенки трещины для ремонта (нагревание стенок трещины обеспечивает лучшую адгезию ремонтного состава). Кроме того, горячая воздушная струя выдавливает воду из трещины ремонтный состав заполняет ее полностью. Горячая воздушная струя, очищая трещину, выбрасывает в стороны от головки 3 через каналы 18 грязь, щебень и пр. Датчик канала 18 фиксирует поток грязи, щебня, лома асфальта, выдуваемый из зоны ремонта. Если поток грязи прекратился (вся грязь из зоны ремонта удалена, поэтому датчик не фиксирует поток грязи), тогда головка 11 продолжает движение вдоль трещины. Если поток грязи большой, то головка 11 двигается очень медленно, обеспечивая полное вычищение трещины от грязи.
Из канала 15 в накопительную камеру 19 подается ремонтный состав. Ремонтный состав заполняет трещину и разглаживается подошвенной поверхностью головки 11.
Из канала 16 подается присыпка (песок или другой материал), покрывающий свежий ремонтный состав на трещине.
При наличии поперечной трещины головка 11 позиционируется вдоль этой трещины и двигается вдоль нее. Процесс повторяется.
Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия позволяет поддерживать дороги в надлежащем техническом состоянии, повысить скорость ремонта дорог, исключить перекрытие дорожного движения на период ремонта, обеспечить качественный ремонт дорожного покрытия за счет максимального уменьшения влияния человеческого фактора, используя компьютерный комплекс по управлению ремонтом на основании данных диагностики и на основании жесткого программного обеспечения, не позволяющего нарушать технологию ремонта.
Автоматическая машина по ремонту поврежденных участков дорожного покрытия промышленно применима и может быть изготовлена с использованием современных материалов и технологий.