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:
- Определение погоды и состояния поверхности осуществляется с помощью встроенных датчиков и местных прогнозов погоды.
- Анализ данных в режиме реального времени с использованием нашей системы управления на основе прогнозирующего алгоритма.
- Высокоточная работа наших запатентованных нагревательных элементов для снижения рисков, связанных с инфраструктурой – снегом и льдом, растрескиванием или морозным пучением.
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.
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.
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
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
- ГОСТ 33387–2015. Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Технические требования
- ОДМ 218.6.021–2019. Методические рекомендации по применению чистых низкотемпературных противогололедных материалов для зимнего содержания автомобильных дорог
- ОДМ 218.5.001–2008. Методические рекомендации по защите и очитске автомобильных дорог от снега
- 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)
- 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)
- SNOWLESS URL: https://snowlessroads.com/ (дата посещения: 14.01.2023)