Инновации в дорожном строительстве на страже безопасности человечества

Как бы мы с вами не ругали российские дороги, но их состояние в последние несколько лет реально изменилось в лучшую сторону. Дело в том, что потихоньку, но очень уверенно внедряются инновации в дорожном строительство. Мы подглядываем за американцами и европейцами, перенимая их опыт. И это не может не радовать!

Чего стоят только интеллектуальные дорожные системы, которые контролируют ситуацию на трассе, передавая все данные диспетчеру. Контроль ведется за плотностью потока, температурой, экологией и состоянием покрытия. Каких-то 20 лет назад мы даже о таком и не мечтали, а сегодня эти инновации уже внедряются! Про эти и многие другие ноу-хау в дорожном строительстве мы подробно рассказали ниже.

Дороги в Европе, США и России

Дорожный трафик в России по сравнению тем, что был 30-40 лет назад, увеличился в разы. Транспортная активность населения растет, все больше и больше людей покупает автомобили. И это, конечно, не может не влиять на состояние российских дорог.

Технологии дорожного строительства постоянно развиваются и совершенствуются. Качественная дорога сегодня — не просто ровный и заасфальтированный участок земли. Поэтому внедрять в России инновации в дорожном строительстве просто необходимо.

Сейчас в нашей стране реализуется приоритетный проект «Безопасные и качественные дороги», основная цель которого — преображение главных улиц российских городов. Дорожные службы используют самые современные технологии строительства, создавая автомобильные дороги высокого качества. Современная дорожная сеть устроена так, что помогает водителю выбрать верное направление и избежать аварий.

• Технологии в США

Те россияне, которые бывали в США и ездили по американским дорогам, знают, что их качество вызывает только позитивные эмоции.

Американские технологии строительства дорог взяли на вооружение многие страны. Чем же они так хороши?

Власти США вложили немалый бюджет в исследования в сфере строительства магистралей, инженерные разработки и в инновации в дорожном строительстве. Поэтому на сегодняшний день эта страна имеет лучшую в мире систему межштатных дорог.

Большинство крупных магистралей там строится по проверенной десятилетиями технологии с использованием монолитного цементобетона. Таким образом дорожное покрытие получается высокопрочным, долговечным и готовым к любой нагрузке.

Конечно, такое дорожное строительство требует немалых затрат. Один километр американской автомагистрали, если пересчитать на российскую валюту, обойдется в 270 млн рублей. При этом в нашей стране 1 км федеральной трассы обходится в 47-48 млн рублей. Разница в качестве дорог неудивительна.

• Технологии в Европе

Считается, что в Европе преимущественно не используют инновации в дорожном строительстве, а придерживаются консервативных технологий. Однако Португалия, Австрия, Франция и Нидерланды лидируют в рейтинге стран с лучшими дорогами. Не отстает и Германия. Автовладельцы по всему миру считают немецкие автобаны очень качественными.

В США и европейских странах дороги строят примерно одинаково. Отличительная черта магистрали в Европе — супер-прочная (до двух метров) подложка под асфальт, сделанная из нескольких слоев разных материалов. Сверху укладывают слой бетона, а затем асфальт.

Европейские дорожные строители выполняют свою работу тщательно и неторопливо. Граждане стран Европы стараются беречь дороги. Сотрудники специальных служб регулярно проверяют техническое состояние магистралей и следят за грузооборотом.

• Российские традиционные технологии

Конечно, в нашей стране внедряются новые технологии и инновации в сфере дорожного строительства, благодаря которым качество дорожного покрытия улучшается. Сейчас можно отметить следующие позитивные моменты:

• Строительные работы выполняются на более высоком уровне.
• Техническое оснащение становится более качественным.
• Мелкие ремонтные работы проводятся вовремя.
• Регламент эксплуатации дорог не нарушается.
• Используются современные материалы и оборудование (в том числе битумные смеси, ручные заливщики швов, гудронаторы).

Читайте также

Платные дороги или бесплатные: где удобнее и дешевле

Подробнее

Так, около четырех лет назад специалисты Росавтодора стали активно применять технологию холодной регенерации и стабилизации асфальтобетонных покрытий, так называемый холодный ресайклинг. Это способ восстановления дорожного покрытия, при котором материал старого покрытия смешивается со смесью вяжущих компонентов. В результате создается новое покрытие — монолитное и прочное.

Возможно, новые инновации в дорожном строительстве уже в 2021 году придут в Россию. Они помогут разрушить стереотипы о низком качестве российских дорог.

Инновационные материалы для строительства дорог

В России за последние 10 лет в строительстве дорог стали активно использовать геосинтетические материалы, являющиеся инновационной разработкой. Они выполнены на основе полимеров, поэтому их применение повышает не только срок эксплуатации дорожного покрытия, но и его экологичность.

Геосинтетики устойчивы к воздействию химических веществ, к любым агрессивным средам и перепадам температур. Они могут эксплуатироваться в течение сотни лет и имеют низкую материалоемкость. В зависимости от того, какая задача стоит перед дорожными строителями, подбирается определенный геоматериал.

• Геокомпозиты

Многослойные структуры композиций геоматериалов, которые называются геокомпозитами, используют при изготовлении вертикальных прикромочных дренажей дорог и подпорных стен. Они выполняют функции дренажа и фильтрации. Главные параметры геокомпозитов — толщина каждого слоя и его плотность.

• Геотекстиль

Геотекстиль — важная инновация в дорожном строительстве. Его делают из полиэфира или полипропилена. Он выпускается рулонами или листами. Этот материал очень гибкий, прочный и водонепроницаемый.

В дорожном строительстве он применяется для фильтрации влаги и отделения щебня от грунта. Это необходимо, чтобы дорожное полотно не деформировалось. Магистрали, которые строили с использованием геотекстиля, трескаются в три раза реже. При выборе этого материала нужно следить, чтобы он был плотным.

По способу плетения нитей и текстуре геотекстиль делится на следующие типы:

• Вязаный — изготовленный из волокон, соединенных специальной схемой. Такой геотекстиль применяется для отделения одной среды от другой.
• Тканый, в котором волокна переплетаются перпендикулярно друг другу. При этом используется от двух и более полос нитей. Тканый геотекстиль очень надежен и хорошо снижает нагрузку на дорожное полотно.
• Нетканый, где волокна переплетены бессистемно. Его пропитывают специальными составами. Нетканый геотекстиль хорошо растягивается, но его прочность невысока.

• Геомембраны

Чтобы отделить один слой дорожного полотна от другого, используют мембраны — сплошное синтетическое влагостойкое волокно толщиной 1-4 мм. Мембраны очень прочные и имеют устойчивость к растяжениям более 600 %. Этот материал выпускают в рулонах или листах разных габаритов. При укладке такого настила получаются минимальные стыки.

Главные места применения мембран — тоннели, мосты, участки дорог с повышенной влажностью, почвы с подземными реками. Там, где уложена мембрана, асфальт не вспучится из-за сильных морозов.

• Геокамеры

Геокамеры — еще одна инновация в дорожном строительстве. Они применяются в качестве форм для сыпучих и среднефракционных материалов при создании гидротехнических сооружений. Геокамеры имеют отличия в высоте и размерах ячеек. Этот материал наделен отличной влагопроницаемостью, прекрасно выдерживает морозы, жару и воздействие ультрафиолета. Поэтому сооружения, где он применяется, меньше страдают от деформаций.

• Геосетки, георешетки

Геосетки и георешетки выполняются из полимерных или синтетических нитей. Их выпускают отдельными модулями или рулонами. Основой для материала могут послужить полипропилен, стекловолокно, полиэтилен, полиэфир.

Георешетки отличаются от геосеток толщиной и размерами ячеек, у этого материала они существенно больше. Они нужны, чтобы укреплять склоны дорог, устои мостов и строить трассы на слабых грунтах, так как у них есть армирующие свойства. После укладки ячейки заполняют бетоном марки М200, щебнем или грунтом.

Геосетки обладают гибкостью и легкостью, но при этом они прочные. Их используют, чтобы предотвратить смешивание одного слоя дорожного полотна с другим. Также геосетки нужны для армирования, укрепления и выравнивания дорог. Они кладутся в грунт или асфальтобетонные покрытия.

• Геоматы

Материал, известный как геомат, состоит из хаотично расположенных маленьких ячеек. В дорожном строительстве он обеспечивает фиксацию корневой системы деревьев  на склонах и откосах. Геомат позволяет корням переплетаться друг с другом и с волокнами материала. Его использование снижает степень эрозии почвы или помогает полностью ее предотвратить.

Читайте также

Как сделать дороги безопасными для водителей и пешеходов

Подробнее

• Битумная эмульсия

Битумная эмульсия — жидкость, которая образуется при диспергировании битума в воде с добавлением эмульгатора. В нашей стране битумную эмульсию применяют в дорожном строительстве как пленкообразующий или вяжущий материал. Она превосходит битум своей технологичностью и экологичностью, а также более дешевая в использовании.

• Модификация битума полимерами

Следующая инновация в дорожном строительстве — добавление полимеров в битум. Он становится более эластичным, поэтому асфальтобетонное покрытие служит дольше, выдерживает большие нагрузки и меньше трескается.

Битум, модифицированный полимерами, имеет широкий диапазон рабочих температур. Температуры хрупкости и размягчения у него отличаются на 100 °С, в то время как у обычного битума — на 60 °С. В наши дни нефтехимическая индустрия создает множество полимерных соединений, которые делятся на группы: термоэластичные материалы, эластомеры и термопласты. Любое из этих соединений подойдет для модификации битума.

• Модификация битума резиновой крошкой

Также свойства битума можно модифицировать, добавив в него резиновую крошку. Для этого к битуму подмешивают крошку размером 0,5-1,5 мм с соотношением 7-12 % от его объема. Наружный слой дорожного полотна меньше трескается, его упругость растет на 20-30 %, он лучше поглощает шум и делается более морозоустойчивым. Модифицированный материал прослужит в 2-3 раза дольше.

Смесь резины и битума имеет разные свойства. В зависимости от того, как именно ее произвели, это может быть:

• более высокая вязкость, чем у простого битума;
• пониженная чувствительность к перепадам температур;
• высокая сцепляемость.

Дорожное покрытие, в котором есть гранулят и мелкая резиновая пыль, становится устойчивым к заморозкам и эластичным. Когда на такой дороге образуется лед, он быстро разрушается при контакте автомобильных шин с покрытием. Благодаря этому, на таких магистралях реже случаются дорожно-транспортные происшествия.

Дорожное полотно, изготовленное из гравия или более грубого резинового гранулята, уменьшает опасность скольжения по воде. Дождевые лужи быстро впитываются в пористое покрытие. Смесь резиновой крошки и битума также применяют для заделывания трещин в дорожном полотне. Она позволяет открыть дорогу для машин сразу после проведения ремонтных работ. На 1 км дорожного полотна уходит 15 – 20 тонн резиновой крошки.

Инновационные методы дорожного строительства

Ученые постоянно ищут ответ на вопрос — как создать дорожное покрытие, которое прослужит сотни лет. Существует немало разработок, которые являются инновацией в дорожном строительстве.

1. Отведение грунтовых вод
   

   

   Когда при строительстве дорог применяют проницаемые мостовые материалы, количество ливневых стоков снижается. В таком покрытии есть пустоты, посредством которых вода уходит до основания и выводится через траншею в линию сточных вод.  На таких дорогах не образуется лед.

2. Функция «антизаморозка»В Японии часто бывают снегопады, поэтому местные специалисты внедрили следующую инновацию в дорожном строительстве — технологию «снежных» труб. В дорожное полотно встраивают коммуникации и пускают горячую воду, чтобы растапливать снег. Наиболее значимые трассы к тому же подогревают при помощи циркуляции горячей воды. Существует альтернативная технология Solar Roadways — в дорожные панели встраивают нагревательные элементы с постоянным током 48 вольт. На такой дороге снег сразу тает, а лед не образуется. Минус лишь в том, что такое покрытие обходится в 2,5 раза дороже, чем обычный асфальтобетон.
3. Трассы с подзарядкой для электромобилейНа сегодняшний день такая дорога построена в Швеции. Это магистраль, при проезде по которой электромобиль подзаряжает аккумулятор за счет встроенного рельса, передающего машине электричество. Разумеется, ток подается не на постоянной основе, а только пока по дороге едет автомобиль.
4. Дороги из пластика
   

   

   Голландские ученые придумали Plastic Road — дешевую и экологичную трассу, срок службы которой должен составить не менее 80 лет. Эта удивительная инновация в дорожном строительстве пока еще испытывается, а формула покрытия строго засекречена. Плиты для покрытия Plastic Road будут изготовлены из пластиковых отходов. Строительство таких трасс будет происходить в 2-3 раза быстрей, чем асфальтовых. На них будут предусмотрены специальные полости для прокладки коммуникаций. Такие дороги будут удобны еще и тем, что пластик может выдержать температуру до +80 градусов, ведь он не накапливает тепло.

5. Дорожная краска В Нидерландах для разметки дорожного полотна изобрели краску, светящуюся в темноте.Благодаря особому компоненту в составе, когда температура падает до нуля градусов, на разметке появляются изображения снежинок. Видя их, водители понимают, что дорога скользкая и нужно сбавить скорость. На данный момент дорожная разметка из такой краски есть на одной из трасс возле границы с Бельгией.
   

   Читайте также

   Как работают умные светофоры: преимущества и недостатки технологии

   Подробнее

   Все эти инновации в дорожном строительстве — огромный вклад ученых в безопасность на дорогах и увеличение срока службы дорожных покрытий. К сожалению, пока неизвестно, будут ли такие технологии применяться в России.

Цифровые технологии в дорожном строительстве

• «Умная» дорога

Есть вероятность, что в ближайшем будущем будут созданы самоуправляемые автомобили. Если это случится, то потребуется трансформация всей дорожной инфраструктуры. Например, нужно будет сделать так, чтобы автомобили в режиме реального времени устанавливали связь с дорожным полотном и передавали информацию о геопозиции. На всех магистралях будут устанавливать устройства «компьютерного зрения». В работу введут специальные датчики, с помощью которых водители будут узнавать об обстановке на дороге. Затем и вовсе за рулем вместо людей окажутся роботы. Если подобные технологии войдут в нашу жизнь, аварийность на дорогах существенно снизится, а также появятся возможности для постоянной оптимизации транспортных потоков.

• Цифровая трасса-двойник

Ожидается, что в будущем проектировщики магистралей смогут с помощью технологии Building Information Modeling (ВIM) смоделировать цифровую трассу со всеми развязками, эстакадами и мостами на всю протяженность реальной трассы.

Это даст возможность в формате 3D рассмотреть дорожное полотно и проанализировать его важные параметры, при необходимости скорректировав себестоимость проекта. Это настоящая инновация в дорожном строительстве, революционный метод по скорости анализа данных.

В Китае есть автодорожный мост Сутун через реку Янцзы протяженностью 57 км. Он возведен с применением BIM-технологии. Также имитационное моделирование применяли при строительстве моста через Керченский пролив.

• «Умная» техника

Системы управления smart-техникой будут формировать поверхности каждого слоя дорожного покрытия. Здесь понадобится 3D-моделирование, которое позволит проецировать поверхность структурных слоев. Каждый новый этап работ будет осуществляться с применением определенного вида машин. Smart-техника обеспечит безопасность управляющих ею операторов и уберет проблему «человеческого фактора». Операторы смогут одновременно управлять сразу несколькими машинами, за счет чего вырастет производительность их работы.

Уже внедряемые интеллектуальные транспортные системы

Интеллектуальные транспортные системы, которые внедряются сейчас:

• Подсистема мониторинга характеристик транспортного потока;
• Подсистема информирования водителей с помощью ДИТ и ЗПИ;
• Подсистема мониторинга погодных условий;
• Подсистема мониторинга состояния трасс и дорожной инфраструктуры;
• Подсистема мониторинга экологической обстановки.

Когда внедряют подсистемы ИТС, это делают с учетом особенностей региона, чтобы их работа была эффективной.

Эти подсистемы оперативно передают данные о состоянии дорог, погодных условиях, транспортных потоках, нарушениях нормативов содержания и ремонта дороги, экологической обстановке и др.

Применение подсистем ИТС позволяет на более качественном уровне осуществлять прогнозирование, контроль и принятие решений. Бюджетные средства используются эффективно, уровень содержания дорог повышается, улучшается организация движения, водители становятся более информированными о ситуации на дорогах. Безопасность движения по трассам повышается за счет предупреждений об опасных погодных условиях.

С помощью подсистем ИТС региональные центры организации дорожного движения получают точную и подробную информацию о дорожно-транспортной ситуации и о том, как она будет развиваться. Это дает возможность автоматизировать работу диспетчерских служб и снизить перегрузки на проблемных участках дорог.

Специалисты дорожно-эксплуатационных и ремонтно-строительных организаций благодаря внедрению подсистем ИТС оптимизируют производственно-технологические процессы и повышают рентабельность дорожных работ.

Системный интегратор АО «ТРАССКОМ» предлагает инновации в дорожном строительстве. Методы работы АО «ТРАССКОМ» имеют конкурентные преимущества и легко интегрируются в региональные ИТС. Также компания готовит квалифицированных специалистов в области систем мониторинга и прогнозирования состояния дорожных полотен.

Главные преимущества продуктов АО «ТРАССКОМ»:

• Надежное оборудование и программное обеспечение
• Многофункциональные системы мониторинга, аналитики и поддержки процессов принятия решений
• Качественный мониторинг состояния дорог с использованием мобильных комплексов, технологии искусственного интеллекта, прогнозирования и термокартирования
• Автономное энергоснабжение

Сотрудникам АО «ТРАССКОМ» принадлежат уникальные разработки. Так, мобильный комплекс дорожного мониторинга (МДКМ) «Иней-М» совершил революцию в мониторинге состояния дорог. Он компактен, устанавливается на любое транспортное средство и в режиме реального времени передает диспетчерам информацию о состоянии дороги с точной привязкой к координатам. Это очень эффективный инструмент для контроля состояния трасс, особенно зимой.

Технологические решения АО «ТРАССКОМ» помогают обеспечивать безопасность на дорогах и экономить бюджет. Например, в Свердловской области эти внедренные решения полностью окупились за одну зиму.

Специалисты компании стремятся к тому, чтобы их технологии и инструменты помогали сохранять жизни водителям и пассажирам, повышали эффективность производственных процессов и делали дорожное движение удобным и комфортным. Многочисленные отзывы специалистов дорожных служб со всей России говорят о том, что эти задачи реализуются на высоком уровне.

Состояние дорог в России часто критикуют. Но нельзя не признать, что сейчас в нашей стране внедряется много инноваций в дорожном строительстве. Появляются новые магистрали и трассы, что положительно влияет на экономику отдельных регионов и всей страны в целом.

Редакция сайта:
Трасском