Учёные СПбГАСУ проводят экспериментальные исследования своей инновационной разработки, которая позволит щадящим образом очищать улицы зимой. Речь идёт об устройстве для обработки автомобильных дорог и тротуаров от снежно-ледяных образований, на которое получен патент № 213742. Внедрение инновационного устройства даст двойной эффект: экономический, так как уменьшит объём необходимого ремонта дорожного полотна, и социальный, при котором в разы снизится уровень аварийности и травм.

В зимнее время и межсезонье при перепадах температур, осадках на дорогах, тротуарах, вертикальной разметке образуются снежно-ледяные отложения, которые примерзают к поверхности. Снежно-ледяные отложения на вертикальной разметке серьёзно сокращают объём информированности водителей по дорожной ситуации. Всё это осложняет движение транспорта и пешеходов, приводит к ДТП, травмам у людей.

Александр Пушкарёв

– Современные методы борьбы с такими отложениями в основном опираются на механическую обработку, когда с помощью отвалов, щёток, различных подвижных устройств их разрушают и затем вывозят. Либо удаляют химическим способом, при котором на поверхности наносятся жидкие или твёрдые реагенты, имеющие температуру таяния и сдвигающие опасный снежно-ледяной барьер, упрощая его уборку. Подобные химические процедуры должны осуществляться с соблюдением всех экологических норм, иначе будет нанесён серьёзный вред окружающей среде, – пояснил соавтор изобретения, доктор технических наук, профессор кафедры наземных транспортно-технологических машин автомобильно-дорожного факультета СПбГАСУ Александр Пушкарёв.

По его словам, последствия механической обработки мы видим весной, когда ухудшается качество дорог, поскольку такая уборка не ориентирована на сохранение поверхности. Здесь главная цель – убрать ледяные отложения. Учитывая, что поверхность дорожного полотна не идеально ровная, в процессе движения механические элементы взаимодействуют и с ледяным отложением, и с поверхностью дорог, таким образом разрушая её. Затем ситуацию усугубляет перепад температур: в образовавшиеся трещины и ямки попадает вода, замерзает, расширяя их. Вот почему каждой весной начинается ремонт дорог, который влечёт за собой финансовые расходы, неудобства и пробки. Несмотря на то, что учёные многих стран находятся в поиске решения проблемы, мировой опыт в подобных разработках очень незначителен.

– Наша идея заключается в том, чтобы в процедуру удаления снежно-ледяного отложения внедрить воздействие, которое бы эффективно разрушало отложения и либо сразу удаляло их, либо готовило к последующей уборке, при этом щадяще относясь к поверхности дороги. Один из таких вариантов – использование энергии жидкостных струй в чистом виде и заполненных абразивом, когда разрушающая способность усиливается энергией разогнанных абразивных частиц. Эти струи подобраны по своим параметрам и разрушают только отложения с учётом прочности и толщины льда. Мы проводим исследования снежно-ледяных отложений в Санкт-Петербурге и Ленобласти, в ходе которых обследуем характерные участки дорог, собираем образцы отложений, изучаем их структуру и свойства, устанавливаем закономерности прочностных свойств этих отложений от химического состава, в котором могут быть химические соединения, влияющие на кислотность, механические включения. Отложения встречаются слоистые или хаотически образованные. Нам необходимо экспериментальным путём выяснить, при каких температурах следует проводить обработку и получить соответствующую рекомендацию, – сообщил Александр Пушкарёв.

Схема внедрения разработки авторами изобретения продумана: используется стандартная поливочная машина. Она оснащена системой подачи воды под давлением, ёмкостями для воды. Остаётся дооснастить их системой хранения абразива – песка или крошки и системой подачи этого абразива к струеформирующему устройству, посредством которого будет осуществляться наполнение водой и абразивными частицами. Использовать абразивные частицы будут в зависимости от свойств отложений и в обработке только тех участков, где это необходимо. Уже возникает идея формирования машинокомплекта, в котором вместе с поливочной машиной будет задействована дооснащённая система гидроструйного удаления. То есть одна машина разрушает отложения, другая следом собирает щётками разрушенные фрагменты. Размер разрушений будет зависеть от характеристик струй и схемы их подачи на поверхность. Сейчас в процессе текущих экспериментальных работ этот момент уточняется.

Но здесь возникает логичный вопрос: отложения удаляются водой, и если её не убрать, то она замёрзнет и эффективность метода снизится до нуля! Дело в том, что вода тоже будет содержать необходимые безопасные для дорожного покрытия реагенты, которые сохранят её в жидком состоянии при допустимой температуре. После обработки покрытие будет лишь немного влажным.

Данная работа в первую очередь направлена на решение социальных задач. Машина выполняет услугу по обслуживанию дорог. На проезжей части это делает автомобильный транспорт, на тротуарах – компактные самоходные машины ручного управления. Ни та, ни другая не производят товар, который можно бы было продать и по объёму продукции оценить экономическую эффективность. В обосновании этой работы мы предоставили фотографии и видео, которые наглядно демонстрируют, как новый тротуар очищают ото льда ломами и ледоколами и во что он превращается после такой чистки: в раскрошенный материал, который требует замены. Каждой весной менять тротуарную плитку? Александр Пушкарёв убеждён, что изобретение эту проблему исключит. К тому же поливочные машины не будут простаивать весь зимний сезон, что увеличит их эффективность.

У авторов патента уже есть партнёр, который заинтересовался проектом. Сейчас они совместно делают производственный стенд, на котором будут отрабатывать режимы резания льда, обработки поверхности.

– Но коммунальщикам, которые занимаются чисткой дворов, интереснее создание маленькой машины, что пока представляется более сложной технической задачей. Это станет следующим этапом нашей разработки. Мы надеемся, что к следующему зимнему сезону у нас появятся образцы, которые будут чистить поверхность уже на площадке, – заключил Александр Пушкарёв.