На головну

 Управління дорожніми машинами через "GPS" - Комунікації і зв'язок

Курсова робота

"Управління дорожніми машинами через" GPS "

Введення

Високі темпи автомобілізації після закінчення другої світової війни зажадали корінного перелому у вирішенні дорожніх проблем практично у всіх країнах світу. Зростання інтенсивності руху автомобілів і щільності транспортних потоків, значно випереджає темпи дорожнього будівництва, зробив необхідне прийняття енергійних заходів з приведення дорожньої мережі у відповідність до вимог автомобільних перевезень.

Розвиток дорожньої мережі, забезпечення зростаючого обсягу будівництва нових і вмісту діючих транспортних магістралей пов'язано в реальній економіці з оновленням і підтримкою в працездатному стані дорожньо-будівельних машин.

Тому нові методи при проектуванні дорожніх машин широко використовуються, винаходяться нові вузли і агрегати машин, проводяться обчислення безлічі завдань, щоб забезпечити більш довгий термін роботи механізмів машинних, безлічі заводів і підприємств.

У складі машинних парків дорожньо-будівельних та ремонтно-експлуатаційних підприємств найчастіше можна зустріти бульдозери, скрепери, екскаватори, катки, планувально-уплотняющие машини, компресори, трубоукладачі. У виробництві земляних робіт: влаштування й утримання доріг перерахованим дорожньо-будівельних машин навряд чи можуть конкурувати за продуктивністю інші засоби механізації, тому вони працюють на зосереджених і лінійно-протяжних об'єктах всіх галузей народного господарства.

Обсяг випуску дорожньо-будівельних машин скоротиться не набагато, і найближчим часом очікується збільшення їх серійності поряд з удосконаленням конструкції, поліпшенням умов роботи машиніста, підвищенням зручності технічного обслуговування і ремонтопридатності. На розвиток виконань дорожньо-будівельних машин впливають технічний рівень і якість застосовуваних для їх складання базових тракторів, дизельних двигунів, силових передач, систем і апаратури управління.

Звертають на себе увагу помітні зміни в технології виробництва будівельно-монтажних робіт, виконуваних дорожньо-будівельними машинами. Підвищилися темпи зведення та реконструкції об'єктів, з'явилися нові методи виконання робіт і технологічних операцій, більш конкретними стали завдання на підлягають виконанню машинами обсяги робіт на будівельному майданчику, посилилася відповідальність і змінилися форми оплати праці робітників.

Застосування сучасних зразків дорожньо-будівельних машин забезпечує виконання вимог інтенсивної технології механізованого виробництва робіт, зростання продуктивності і поліпшення умов праці робітників, але досягається це за рахунок вдосконалення й ускладнення конструкцій машин, що, в свою чергу, вимагає високої кваліфікації машиніста, одночасно зростає значення професійної ініціативи, самостійності та відповідальності машиніста і його керівника (менеджера).

Найбільшого поширення при виробництві загальнобудівельних земляних робіт мають дорожньо-будівельні машини потужністю до 150 кВт.

Щоб повною мірою реалізувати технічні можливості механізмів і машин застосовують загальні принципи і особливості конструювання універсальних, спеціальних промислових роботів і роботів агрегатно-модульного типу.

Конструкція промислового робота визначається великим числом факторів, що залежать від його призначення та умов застосування.

У сучасній робототехніці розвивається два основних напрямки конструювання роботів. Перше з них пов'язане з розробкою спеціалізованих роботів, призначених для оснащення технологічного обладнання певної групи і виконують технологічні операції одного виду, і спеціальних, призначених для оснащення технологічного обладнання конкретної моделі і виконують певні технологічні операції. Такі роботи мають невелике число ступенів рухливості, високі показники швидкодії, точності та надійності. Однак можливості їх застосування при зміні параметрів технологічного процесу обмежені.

Другий напрямок полягає у розробці багатофункціональних, універсальних промислових роботів, які можуть застосовуватися в широкому діапазоні зміни параметрів технологічного процесу і в різних процесах. Ці роботи мають великим числом ступенів рухливості, але забезпечити в них високу точність і надійність значно важче, а також вони вимагають великих витрат при виготовленні. Крім того, часто на конкретних операціях використовуються для руху не всі ступені рухливості.

Ці суперечності можуть бути дозволені, якщо застосувати агрегатно-модульний принцип побудови роботів - конструювання з типових вузлів і модулів. Роботи цього типу не володіють надмірністю на конкретних операціях і в той же час універсальні. Недоліки агрегатно-модульних роботів в порівнянні з універсальними при великому числі ступенів рухливості - збільшення маси і зниження жорсткості.

1. Технічна характеристика Автогрейдер ГС 25-09

Автогрейдер гс-25.09

Рис. 1. Автогрейдер ГС 25-09

Автогрейдер ГС-25.09 чудово підходить для зведення земляного полотна, влаштування і утримання доріг, різноманітних планувальних робіт, профілювання та оздоблення дорожнього полотна, а також для ремонту та утримання дорожніх покриттів, міських проїздів і площ.

6-циліндровий 4-тактний дизельний двигун рідинного охолодження з турбо-наддувом і проміжним охолоджувачем повітря. Оснащений 2-х ступінчастим, 2-х елементним воздухоочистителем сухого типу з індикатором засмічення. Стартер і електросистема на 24 В, з безщітковим генератором на 45 А (1.0 кВт) з вбудованим регулятором напруги і двома необслуговуваними батареями по 12 В з струмом холодного пуску 650 А і резервом ємності 190 а / ч кожна, вимикач батареї.

Трансмісія автоматична з самодіагностикою фірми «ZF», Німеччина. Модель 6 WG 190. Швидкості на передачах при стандартних шинах і оборотах двигуна -2000 об / хв

Гальма:

Гальмо стоянки, що включається пружиною і відключається гідравлічно, дисковий на вхідному валу тандемной візки, діючий на всі колеса візки, оснащений блокуванням включення передач трансмісії і засобами попередження оператора.

Рульове управління автогрейдера ГС-25.09:

Рульове управління передніми колесами з гідростатичним приводом, що включає два гідроциліндра. Мінімальний радіус повороту при одночасному використанні рульового управління переднього моста, вигину рами і нахилу передніх коліс - 7800 мм.

Передній міст:

Міст суцільнозварний сталевий з ребрами для збільшення торсіонної жорсткості, що коливається на одному центральному шворні. Циліндр нахилу коліс з гидрозамки, включеним в стандартну комплектацію.

Рами:

Передня рама: суцільнозварна, коробчатого перетину, з нахилом для поліпшення переднього огляду.

Задня рама: з силовим периметром, що допускає модульний монтаж обладнання, що полегшує обслуговування приводу і ідеально для навішування робочого обладнання.

Гідросистема з насосом постійного об'єму і розвантаженням насоса при нейтральному положенні рукояток управління гідророзподільників. До складу системи входить 6 гідророзподільників з ручним керуванням, які забезпечують управління основним робочим обладнанням. 4 електричних гидрораспределителя забезпечують роботу допоміжних операцій. Управління ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ має горизонтальне розміщення Короткоходовая важелів на рульовій колонці. Система оснащена гідрозамками в контурах підйому відвала, нахилу відвалу, зсуву поворотного круга, нахилу коліс і вигину рами.

Кабіна та органи управління ГС-25.09:

Всі органи управління розташовані в 9О ° - ном секторі перед оператором і праворуч від нього. Перед ним знаходяться: дисплейний блок, на якому відображаються всі необхідні параметри роботи автогрейдера, контрольні параметри його систем, аварійні сигналізатори, перемикачі управління електричними Гідророзподільники, рукоятки управління ручними ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ. Праворуч - важіль управління КПП, дисплей КПП, органи управління приводом переднього моста, отопітелем, очисниками, омивачами стекол, освітленням, вимикач електросистеми і запобіжники. Рівень шуму в кабіні - від 78 до 80 дБ.

Технічні характеристики автогрейдера ГС-25.09

 Основні параметри автогрейдера ГС-25.09

 Клас автогрейдера 250

 Експлуатаційна маса без навісного обладнання, кг 17300

 Експлуатаційна маса базовій комплектації з бульдозерним відвалом, кг 18200

 Довжина автогрейдера без навісного обладнання, мм 8600

 Ширина автогрейдера, мм 2540

 Висота по маяку, мм 3580

 Колісна база, мм 6200

 Хв. радіус повороту., м 7,8

 Швидкість руху, км / год 4,5 ... 40,8

 Грейдерний відвал автогрейдера:

 Довжина відвалу, мм 4270

 Висота відвалу, мм 700

 Опускання відвалу, мм 730

 Винос відвала, мм 700

 Кут повороту в плані, град. ± 65

 Кут зачистки укосів, град. 0-90

 Розмірність шин 14.00-24 G2

 Колісна формула 1х3х3

 Тиск на ніж, кг 8864

 Тягове зусилля на ножі, кг 14450

 Агрегатний склад автогрейдера:

 Двигун ГС-25.09: ЯМЗ-236 БЕ 2-20

 Корисна потужність., КВт (к.с.) 176,5 (240)

 КПП «ZF» Німеччина гидромеханическая

 Число передач КПП: вперед / назад 6/3

 Карданна передача 2 кардана

 Передня вісь (міст) Ведучий

 Задній міст Ведучий

Робоче обладнання автогрейдера для зручності якісного виконання робіт, можуть приймати безліч положень у просторі.

Профілювання ґрунтових доріг з пристроєм водовідвідних канав; зведення дорожніх насипів з бічних резервів висотою від 0,6 до 1,00 м; планування земляного полотна, укосів виїмок і насипів; пристрої корита на готовому земляному полотні для дорожнього одягу; перемішування ґрунтових, гравійно-щебеневих матеріалів з в'яжучими матеріалами на полотні дороги; планування площ, очищення дороги від снігу і т.д.

Грейдери випускаються причіпними, що працюють в сцепе з тракторами або тягачами, і самохідними - автогрейдерами (табл. 1). Всі операції виконуються за допомогою робочого органу - відвалу з ножем, розташованого між колісною базою машини.

Відвал має різні установки в плані і вертикальній площині, а також винос в сторону, що дозволяє виконувати різноманітні роботи по заріз, переміщенню грунтів і сипучих матеріалів.

Автогрейдери залежно від маси поділяються на легкі (до 9 т), середнє (до 13 т) і важкі (до 19 т). Вони мають колісну схему 1-2-3 або 1-3-3, тобто тривісні автогрейдери з двома або трьома провідними осями. У всіх автогрейдерів ведучі колеса керовані.

Для виконання всього комплексу робіт автогрейдери додатково укомплектовуються змінним обладнанням (рис. 2,3,4) типу бульдозерний відвал, укісниками, кірковщіка і подовжувач.

Автоматична система керування забезпечує стабілізацію відвалу в поперечній площині і по висоті (профіль 20) або стабілізацію відвалу і гідравлічну систему.

Таблиця 1. Технічна характеристика грейдерів

 Показник

 Полуцепной

 ДП

 Автогрейдери

 ДЗ-80

 ДЗ-180

 ДЗ-122

 ДЗ-200

 ДЗ-98В

 Базовий трактор

 Т-150 К

-

-

-

-

-

 Потужність двигуна, кВт (к.с.)

-

 54,7 (78)

 99 (135)

 99 (135)

 125 (170)

 198 (270)

 Маса, т

 5.40

 8,0

 13,50

 14,6

 15,0

 19,5

 Довжина відвалу, м

 3,74

 3,04

 3,74

 3,74

 3,86

 4,27

 Висота відвалу, м

 0,63

 0.50

 0,62

 0,63

 0,63

 0,74

 Бічний винос, м

 0,80

-

 0,80

 0,80

 2,50

 1,05

 Швидкість при русі -

 30

 40

 43

 30

 47

Агрегати руху автогрейдера ГС 25-09

Двигун автогрейдера ГС 25-09 ЯМЗ-236 БЕ 2-20 - це двигун нового покоління, оснащений новітньою системою згоряння V-ACT.

Він ідеально підходить для автогрейдерів, відрізняється високою паливною економічністю і низьким рівнем шкідливих вихлопів. Не вимагає установки додаткового обладнання та пристроїв для додаткового очищення відпрацьованих газів. (Рис. 5)

У такого насоса вісь блоку циліндрів розташована під кутом до осі ведучого вала, що і визначає його назва - з похилим блоком.

Органи управління агрегатами, електронні блоки, зчитувальні показання з робочих механізмів вузлів і агрегатів

До органів управління автогрейдера і системи зчитує показання з вузлів і агрегатів машини відносяться: гідророзподільник, який здійснює контроль за ножами та іншими агрегатами, що мають гідроциліндри, електронний блок управління працює як автономно так і при індивідуальних налаштуваннях машиніста, спільно з іншими електронними блоками управління одержувані сигнали по системі GPS навігації; електронна приладова панель, що відображає сигнали, одержувані від вузлів і агрегатів автогрейдера через електронний блок управління в цифровому фор маті (рис. 11); гідророзподільник, обладнаний електромагнітними клапанами для керування вузлами і агрегатами автогрейдера без участі машиніста, але перш налаштуватися електронний блок управління на певний режим роботи.

2. Одночастотний 12-канальний GPS-приймач класу точності картографії та ГІС «Pathfinder ProXL»

Приймачі навігаційного класу точності покликані вирішувати навігаційні завдання на транспорті, в народному господарстві (наприклад, при будівництві автодоріг і т.д.) та відпочинок.

Приймачі класу точності картографії та ГІС також відносно дешеві і доступні проектно-вишукувальним та будівельним організаціям.

Точність приймачів класу картографії та ГІС може бути істотно підвищена при базовому варіанті їх використання у разі застосування базових станцій, і вони можуть бути використані при вирішенні більшості інженерно-геодезичних задач, включаючи завдання, які вирішуються режимі реального часу (наприклад, зйомка плану та поздовжнього профілю існуючої автомобільної дороги з рухомого автомобіля).

Приймачі геодезичного класу точності досить недешеві, проте навіть в автономному режимі роботи забезпечують визначення координат точок місцевості з точністю до 1-3 см. В кінематичному режимі і до 1 см. При статичних вимірах, і тому застосовні для вирішення практично будь-яких інженерно-геодезичних задач.

При величезному різноманітті приймачів «GPS», які забезпечують виконання інженерно-геодезичних задач на дослідженнях і в будівництві, потрібно прагнути здобувати приймачі та геодезичні системи, що працюють не тільки з орбітальним комплексом США «NAVSTAR», але, насамперед, працюють з вітчизняної навігаційною системою « ГЛОНАСС ».

Одночастотні і двочастотні приймачі, що працюють на одній частоті радіохвиль в практиці інженерно-геодезичних робіт використовують і багатоканальні приймачі, що працюють з використанням кодів на двох частотах: 1575,72 MHz і 1227,6 MHz. Приймачі такого рівня забезпечують більш точне визначення координат точок місцевості, у зв'язку з можливістю диференційованого обліку для кожного робочого супутника іоносферних та тропосферних затримок, а так само забезпечує швидку ініціалізацію (присвоювання початкових значень) приймача, що особливо актуально в місцях, де можуть частково блокуватися сигнали супутників.

За точності визначення координат і призначенням розрізняють приймачі наступних класів: навігаційного класу з точністю визначення координат 150-200 метрів; класу картографії та ГІС з точністю визначення координат 1-5 метрів; геодезичного класу з точністю визначення координат до 1 см.

3. Технічна характеристика комп'ютерного тахеометра «Geodimeter AT-MC»

Сучасні електронні тахеометри, що забезпечують прямий обмін інформацією з польовими і базовими персональними комп'ютерами забезпечені сервоприводами, і дистанційним комп'ютерним управлінням, система автоматичного спостереження за метою та набором універсальних, польових геодезичних програм.

В даний час в Росії використовують головним чином імпортні комп'ютерні тахеометри (станції) різних конструктивних особливостей, точності і призначень.

Високоефективний комп'ютерний тахеометр «Geodimeter AT-MC» (рис. 14) спеціально розроблений для автоматичного керування роботою дорожньо-будівельних машин і механізмів (бульдозерів, автогрейдерів, асфальтоукладальників і т.д.).

Технічні характеристики комп'ютерного тахеометра:

Середня квадратична похибка вимірювання кутів:

· Стандартні режим ............................ ......... .1``

· Режим стеження ....................................... ..2``

Вимірювання відстаней:

· Стандартний режим ............... ± (1 + 3ppm x D) мм

· Режим стеження ..................... .. ± (2 + 3ppm x D) мм

Діапазон вимірювання відстаней .............................. ..до 3200 м

Маса тахеометра з вбудованим джерелом живлення. ......... 8,5 кг

Діапазон робочих температур ........................... .від -20? С до + 50? С

Електронні тахеометри - багатофункціональні геодезичні прилади, що представляють собою комбінацію кодового теодоліта, вбудованого в светодальномера та спеціалізованого міні-комп'ютера, що забезпечують запис результатів вимірювань у внутрішні чи зовнішні блоки пам'яті.

До теперішнього часу в розвинених зарубіжних країнах і в Росії розроблено і проводиться велике число електронних тахеометрів, що розрізняються конструктивними особливостями, точністю і призначенням.

Сучасні електронні тахеометри, як правило, дозволяють вирішувати такі інженерні завдання:

· Визначення недоступних відстаней;

· Визначення висот недоступних об'єктів;

· Визначення дирекційних кутів;

· Зворотній зарубка;

· Визначення тривимірних координат рейкових точок;

· Винесення в натуру тривимірних координат точок;

· Вимірювання зі зміщенням по куту;

· Обчислення площ і т.д.

З пульта тахеометра можна вводити наступну інформацію в пам'ять комп'ютера:

Кп- поправочний коефіцієнт на зміну температури і тиску;

(I - l) - різниця висот тахеометра і відбивача;

H0- висота станції. При введенні цієї інформації тахеометр срзу визначає абсолютні висоти точок візування H, за замовчуванням - перевищення h;

А0- дирекційний кут опорного напрямки. При введенні цієї інформації тахеометр визначає дирекційний кути напрямків на точці візування А, за замовчуванням - праворуч по ходу лежать горизонтальні кути ?;

Х0, Y0- координати точки стояння приладу. При введенні цієї інформації тахеометр відразу визначає координати точок візування X, Y, за замовчуванням - збільшення координат від опорного напрямки ?X, ?Y;

Км- число цілих кілометрів у вимірюваному відстані.

Електронний тахеометр автоматично враховує при вимірах впливу кривизни Землі і рефракції атмосфери.

4. Метод використання системи «GPS»

При будівництві автомобільних доріг, підготовку підстави влаштування земляного полотна, переміщення і профілювання будівельних матеріалів враховуються точні параметри використання матеріалів і розташування їх у дорожньому одязі, наприклад, щоб рівномірно розташувати шар дорожнього одягу з щебеню площею 3000 м2, товщиною 0,25 м по всій площі потрібна висока кваліфікація машиніста і справна техніка. Але тут присутній людський фактор, трапляються помилки при профілювання великих площ дорожніх одягів, тому підставу виходить нерівним хвилеподібним.

Щоб уникнути цього дорожні інженери застосовують складну програмовану дорожньо-будівельну техніку з повним програмним контролем. Для цього при будівництві автомобільної дороги на дорожньо-будівельну техніку встановлюють додаткове обладнання, яке програмується і виконує роботу без участі людини.

Розглянемо установку додаткового обладнання на автогрейдер ГС 25-09. для того щоб автогрейдер отримував сигнали, на нього встановлюють одночастотний GPS приймач (рис. 13), який підключається до електронного блоку управління автогрейдера (рис. 10). Електронний блок управління обробляє сигнали і управляє електромагнітними клапанами гидрораспределителя. Положення ножа автогрейдера в плані при переміщенні та плануванні щебеню по підставі, витримуючи ухили і товщину, регулюється автоматично без участі машиніста автогрейдера. Усі сигнали, обчислені за профілем дорожнього полотна, були введені інженером-будівельником в комп'ютерний тахеометр при геодезичних роботах. Усі сигнали, оброблювані тахеометром, вводяться в тривимірній системі координат x, y, z, які надсилаються через супутникову систему GPS на автогрейдер. Отримуючи сигнали, електронний блок управління обробляє їх і управляє необхідним вузлом і агрегатом для цієї точки місцевості піднімати або відпускати ніж автогрейдера. Перебуваючи в іншій точці місцевості, повчаючи інший сигнал, апаратура реагує на виконання заданих параметрів товщини і кута нахилу, профілю дорожньої основи.

При будівництві дороги, при використанні електронно-обчислювальної техніки виключається можливість прояву людського фактора. Всі параметри проекту виконання робіт простежуються і обробляються комп'ютером.

Єдиним недоліком при використанні такого методу розподілу матеріалів по дорожньому підставі є пробуксовка коліс автогрейдера на дорожньому підставі при накопиченні перед ножем автогрейдера великого валу з будівельного матеріалу. Для усунення пробуксовки необхідно зупинити весь процес роботи, щоб підняти ніж і розподілити матеріал в іншу сторону для подальшого пересування автогрейдера заданими параметрами планування будівельного матеріалу. Щоб уникнути ці недоліки, використовують важкі автогрейдери, які оснащені повнопривідною системою пересування 1-3-3. Вони володіють хорошими пересувними характеристиками і справляються у важких умовах розподілом матеріалів, ніж автогрейдери, оснащені системою пересування 1-2-3.

Висновок

Тахеометрическая зйомка є найпоширенішим видом наземних топографічних зйомок, застосовуваних при інженерних вишукуваннях об'єктів будівництва. Висока продуктивність тахеометрических зйомок забезпечується тим, що всі вимірювання, необхідні для визначення просторових координат характерних точок місцевості, виконують комплексно з використанням одного геодезичного приладу - теодоліта-тахеометра. При цьому положення найманої точки місцевості в плані визначають виміром полярних координат: вимірюють горизонтальний кут між напрямками на одну з сусідніх точок знімальної основи і знімається точку і вимірюють відстань до точки нитяним далекоміром або лазерним далекоміром електронного тахеометра. Висотне положення знімаються точок визначають методом тригонометричного нівелювання.

На сучасному етапі розвитку науково-технічного прогресу відбуваються фундаментальні зміни технології та методів проектно-вишукувальних робіт та будівництво інженерних об'єктів, що знаходить відображення в зміні складу і методів виробництва інженерно-геодезичних робіт, а так само в якісній зміні парку використовуваного геодезичного обладнання.

Очевидно, інженер-будівельник, інженер-меліоратор, інженер лісового господарства на сучасному етапі повинні добре володіти як традиційними методами геодезії (останні так чи інакше застосовуються і будуть застосовуватися при вишукуваннях, проектування, будівництві та експлуатації), так і новими високопродуктивними методами інженерно-геодезичних робіт.

Інженер повинен вміти працювати як з традиційними видами інженерно-геодезичної інформацією - топографічними картами і планами, так і з їх електронними аналогами - електронними картами (ЕК), які є основою ГІС, цифровими (ЦММ) і математичними моделями місцевості (МММ), на базі яких здійснюється системний автоматизоване проектування інженерних об'єктів на рівні системи автоматизованого проектування (САПР).

Список використаних джерел та літератури

1. Інженерна геодезія: підручник / Г.А. Федотов. - М .: Вища. шк., 2002. - 463 с .: іл.

2. Автомобільні дороги. Проектування і будівництво / Под ред. професорів В.Ф. Бабкова, В.К. Некрасова і Г. Щіліянова. - М .: Транспорт. 1983. - 239 с.

3. Механіка промислових роботів: Учеб. Посібник для втузів: У 3 кн. / Под ред. К.В. Фролова, Є.І. Воробйова. Кн. 3: Основи конструювання / Е.И. Воробйов, А.В. Бабич, К.П. Жуков та ін. - М .: Вища. шк., 1989. - 383 с .: іл.

4. ранових А.В., Полосин М.Д. Пристрій і експлуатація дорожньо-будівельних машин: уеб. для поч. проф. освіти. - М .: ІРПО; Вид. Центр «Академія», 2000. - 488 с .: іл.

5. Попов В.Г. Будівництво автомобільних доріг // Посібник для майстрів і виробників робіт дорожніх організацій / МАДИ (ГТУ). - М., 2001. - 185 с.

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com