УДК 625.7/8

Инновации в дорожном строительстве. Технология подогрева дорожного покрытия SNOWLESS

Научный руководитель Денисенко Денис Александрович – старший преподаватель кафедры Автомобильных дорог, мостов и тоннелей Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Кашинская Анастасия Антоновна – студент Строительного факультета Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Аннотация: Рассмотрен вопрос о внедрении в дорожное строительство такой инновации как технологии подогрева дорожного покрытия SNOWLESS – система подогрева дорожного покрытия, которая используется для борьбы с зимними проблемами на дорогах, такими как обледенение и снегопады, обеспечивающая безопасность и комфорт передвижения в зимнее время, уменьшая риск аварий и улучшая качество жизни людей. Проанализированы проблемы разработки и ввода в эксплантацию данной технологии, а также основные преимущества использования технологии SNOWLESS. Данное технологическое решения в дорожном строительстве позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду: выбросы углекислого газа от снегоуборочных машин, загрязнение грунта и воды от соли и реагентов при борьбе с зимней скользкостью, людям и животным, повысить прочность и увеличить продолжительность жизненного срока дорожного покрытия.

Ключевые слова: автомобильная дорога, дорожное покрытие, подогрев дорожного покрытия, нагревательные ленты, погодные условия, программное обеспечение.

В больших городах России, например, в Санкт-Петербурге выделяемый бюджет и работы, которые проводятся на улицах, позволяют их жителям практически не фокусировать свое внимание на гололёде и огромных сугробах на тротуарах и дорогах. Однако климатические условия нашей страны таковы, что не всегда даже техника справляется со всеми задачами. Особенно тяжело в гололедицу именно пешеходам. Такое сезонное явление очень опасно, и нередко мы наблюдаем следующую картину: люди спешат, поскальзываются, падают, рискуют попасть под колёса автотранспорта. Но в этом не всегда вина только дорожных служб, ведь тротуары и дороги, даже посыпанные песком или солью, всё равно несут опасность не только людям и животным, но и самой конструкции дорожного полотна, в частности к образованию ям и трещин, что в свою очередь приведет к снижению срока службы автомобильной дороги.

Новым и пока пользующимся малой популярностью для нашей страны, но отличным решение данной проблемы могут стать обогреваемые дорожные покрытия. Такие покрытия есть в России, но используются они пока, что очень редко.

Система SNOWLESS разработана с использованием комбинации запатентованного оборудования и программного обеспечения: нагревательных лент из сверхпрочного аморфного сплава, встроенных в верхний слой инфраструктуры, и программного обеспечения с дистанционным управлением, обеспечивающего автономную работу. 

Метод работы, следующий:

  1. Определение погоды и состояния поверхности осуществляется с помощью встроенных датчиков и местных прогнозов погоды.
  2. Анализ данных в режиме реального времени с использованием нашей системы управления на основе прогнозирующего алгоритма.
  3. Высокоточная работа наших запатентованных нагревательных элементов для снижения рисков, связанных с инфраструктурой – снегом и льдом, растрескиванием или морозным пучением.

Рисунок1

Рис. 1 Эскиз технологии SNOWLESS

Материал, из которого состоит нагревательный элемент это аморфный металл. Аморфный металл — это твердый металлический материал, обычно сплав, с неупорядоченной структурой атомного масштаба. Большинство металлов в своем твердом состоянии являются кристаллическими. Аморфный нагреваемый металл чрезвычайно прочен, не изнашивается и обладает непревзойденными тепловыми характеристиками.

Рисунок2

Рисунок3

Рис. 2 Сравнение кристаллической и аморфной структур

Сама нагревательная лента представляет собой длинный плоский элемент с номинально прямоугольным поперечным сечением; она включает внутренний металлический сердечник, который выделяет тепло при пропускании через него электрического тока. Изменяя входное напряжение, фактическую тепловыделяемость ленты можно регулировать в диапазоне от 0% до 100%. В целом лента может выдерживать температурные уровни до 200 ° C во время работ по укладке дорожного покрытия.

Рисунок4

Рис. 3 Нагревательная лента

Технология SNOWLESS может быть установлена на асфальте, бетоне, камне и полимере. SNOWLESS — это единственное решение, разработанное для бесшовной интеграции с горячим асфальтом, как при новом строительстве, так и ремонте. Система может быть внедрена во всех критически важных инфраструктурах, включая аэропорты, морские порты, логистические узлы и многое другое.

Преимущества технологии SNOWLESS следующие:

  • Предотвращение растрескивания при низких температурах:
  • Положительное воздействие на окружающую среду: без соли, без химикатов, выбросов углекислого газа от снегоуборочных машин.
  • Экономия энергии: благодаря интегрированной системе, которая способна анализировать погоду в режиме реального времени, уменьшается потребление электроэнергии до 60% за счет не постоянной работы нагревательной система.
  • Сокращение времени простоя: процесс до полной рабочей температуры нагревательной системы происходит за 15 минут от обнаружения опасности обледенения.
  • Низкие затраты на техническое обслуживание: срок службы лент составляет 15 лет

Недостатки:

  • Высокая стоимость
  • Продолжительность окупаемости проекта

Рисунок5

Рис. 4 Один из этапов технологии укладки нагревательных лент

Такая система напрямую снижает негативное воздействие на окружающую среду: выбросы углекислого газа от снегоуборочных машин, загрязнение грунта и воды от соли и реагентов при борьбе с зимней скользкостью, а также ущерб самому дорожному покрытию, людям и животным. Кроме того, системы управления SNOWLESS используют встроенные датчики и местные прогнозы погоды для снижения энергопотребления и гарантии превосходной энергоэффективности. Также благодаря отслеживаю местных погодных условий, получаемые данные обеспечивающего стабилизацию температуры дороги в экстремальных погодных условиях, которые могут привести к образованию трещин. При нагревании дорог тепловое напряжение поверхности не превышает прочности материала, чтобы не вызвать растрескивание при низкой температуре.

Эта инновация может полностью преобразить жизнь людей в сложных климатических зонах России. Она обладает множеством преимуществ и, хотя главный недостаток для многих дорожных служб может быть в стоимости технологии, инвестиции в нее могут оказаться экономически обоснованными и окупаемыми в долгосрочной перспективе. Благодаря этой инновационной технологии, расходы на обслуживание и ремонт дорог могут значительно снизиться, особенно в условиях сурового климата с морозами, обильными снегопадами и гололедицей. Это позволит компаниям дорожной отрасли сократить издержки и повысить свою эффективность. Кроме того, улучшение качества дорог способствует увеличению их срока службы и уменьшению вероятности возникновения аварийных ситуаций. В свою очередь, это может привести к тому, что страховые компании предложат более выгодные условия страхования, что еще больше повысит доходы дорожных компаний. Внедрение этой технологии также может стимулировать приток инвестиций в развитие дорожно-транспортной инфраструктуры региона и созданию новых рабочих мест, что будет способствовать развитию местного бизнеса и улучшению качества жизни его населения.

Список литературы

  1. ГОСТ 33387–2015. Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Технические требования
  2. ОДМ 218.6.021–2019. Методические рекомендации по применению чистых низкотемпературных противогололедных материалов для зимнего содержания автомобильных дорог
  3. ОДМ 218.5.001–2008. Методические рекомендации по защите и очитске автомобильных дорог от снега
  4. Нюдь А.С., Е.И. Киряков «Существующие проблемы выявления и ликвидации зимней скользкости на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях» // Вестник ТГАСУ, 2013, УДК. 625.76 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/suschestvuyuschie-problemy-vyyavleniya-i-likvidatsii-zimney-skolzkosti-na-avtomobilnyh-dorogah-i-mostovyh-sooruzheniyah (дата посещения: 14.01.2023)
  5. Разработана система умных дорог, которые автоматически очищаются от снега URL: https://autonomus.ru/razrabotana-sistema-umnyh-dorog-kotorye-avtomaticheski-ochishchayutsya-ot-snega/ (дата посещения: 14.01.2023)
  6. SNOWLESS URL: https://snowlessroads.com/ (дата посещения: 14.01.2023)