Инновации в дорожном строительстве: прочнее, безопаснее, умнее

Автодороги, построенные с применением новых технологий, в России пока редки. Однако надёжность, удобство и соответствие мировым стандартам быстро делает их популярными и у строителей, и у автомобилистов, и у экологов.

Новые технологии активно разрабатываются и внедряются, чтобы повысить качество продукции, увеличить её надёжность и снизить воздействие на окружающую среду как в момент производства, так и в период эксплуатации в каждой сфере экономики. Строительство дорог — не исключение.

«И в нашей стране, и за рубежом используется множество способов увеличить безопасность поездки и продлить жизнь дороги. При этом также решается задача по удешевлению её эксплуатации и минимизации ущерба экологии. В последнее время внедрение новых технологий российскими дорожниками стало особенно заметно», — отмечает управляющий партнёр Стратегической группы «Гиперион» Артур Щеглов.

Ориентир — немецкий автобан

Хорошим примером использования современных технологий, успевших хорошо себя зарекомендовать за рубежом, стал строящийся сегодня в Москве Северный дублёр Кутузовского проспекта (СДКП). При конструировании дорожной одежды в несущем слое основания применена используемая финскими дорожниками оптимальная смесь из гранита.

Для увеличения долговечности покрытия строители ориентируются на автобаны Германии. Ездовое полотно мостов, построенное по немецким стандартам, с использованием гидроизоляции BASF повышает адгезию изоляции к бетону в 8-10 раз. Укладка по ней литого асфальтобетона гарантирует водонепроницаемость полотна и, по опыту немецких дорожников, продлевает межремонтный срок до 30-40 лет против пяти-восьми лет в России.

Общая толщина асфальтовых слоёв с обычных 20 см увеличена до 30 см. В верхнем слое покрытия дорожной одежды задействованы полимерный битум и высокопрочный щебень из габродиабаза. Для предотвращения колейности уже в первые три-четыре года полимерно-битумное вяжущее добавлено не только в верхний, но и в два нижних слоя покрытия.

При строительстве дороги используется также литой асфальт и напыляемая гидроизоляция Conibridge. Для уменьшения длины пролётных строений на подходах к мостам применяются геотекстильные материалы и устройство армогрунтовых конструкций.

Долговечность дороги также продлит надёжная система водоотведения. СДКП станет первой российской дорогой, где ливневая канализация и комплектные системы сделаны из композитных материалов PIPE-LIFE. Они устойчивы к коррозии и повышают пропускную способность труб в 2 раза.

Применение этих новых в нашей стране решений увеличивает коэффициент запаса прочности дороги более чем на треть — до 2,0, хотя по российским нормативам достаточно 1,3.

Лучший утилизатор пластика

Ещё одна задача, стоящая перед строителями дорог — переход на зелёные технологии. В России их разработкой давно и успешно занимаются ведущие игроки рынка. Практически все подобные технологии связаны с использованием вторсырья. Как правило, это старые автомобильные покрышки, пластиковые бутылки и отслуживший своё асфальтобетон. Эти добавки позволяют экономить необходимую для производства нового асфальтобетона энергию и не увеличивать количество свалок и мусорных полигонов.

«Доказано, что использование продуктов переработки резиновых покрышек в дорожном асфальтобетоне снижает количество выбросов CO₂ на 10%. Такой эффект достигается благодаря экономии необходимого для производства асфальтобетона битума. Его заменяют покрышки, и на переработку нефти тратится меньше энергии», — говорит заместитель директора по качеству, руководитель Научно-Исследовательского Центра группы компаний «АБЗ-1» Наталья Майданова.

Переработка пластика также ведёт к сокращению энергозатрат. Выделяемые из пластиковых бутылок и упаковок tetra pak полимеры подходят для добавления в асфальтобетонную смесь. Наталья Майданова отмечает:

«Это тоже мировая тенденция, которую можно считать зелёным направлением. Добавки из переработанных пластиков или покрышек заменяют до 10% необходимого для производства битума. Их доля в асфальтобетонной смеси составляет примерно 0,2-1%, или 2-10 кг на 1 тонну».

Наконец, снизить энергопотребление позволяет повторное использование старого асфальтобетона. После переработки на отдельные фракции его добавляют в новую асфальтобетонную смесь. По данным НИЦ «АБЗ-1», эти добавки снижают углеродный след в 1 км дорог до 50%.

Единственная технология производства асфальтобетона, позволяющая экономить энергию без переработки вторсырья, предполагает вспенивание битума или применение специальных добавок. Благодаря им производство асфальтобетона осуществляется при температуре на 25-30 градусов ниже, чем обычно.

Оплата без остановок

Важную роль в развитии дорожного строительства в последнее время стали играть интеллектуальные транспортные системы (ИТС). В России они применяются в основном на платных дорогах и способствуют лучшему выполнению их основной функции — быстрому передвижению с минимальным ущербом для экологии.

Подсчитан эффект, который даст окружающей среде запуск строящегося сегодня Восточного выезда из Уфы на трассу М-5 «Урал». Объём выбросов основных загрязняющих веществ, выделяющихся движущимся автотранспортом, снизится на 35%. Объём парниковых газов сократится на 27%. Очевидно, что и на любой другой трассе можно будет наблюдать схожий эффект. Однако он возможен только при непрерывном движении автомобилей. Уже сейчас понятно, что движение по новым дорогам новых дорог будет очень интенсивным. Так, трафик Восточного выезда после ввода в эксплуатацию достигнет 20 тысяч машин в сутки. По Северному дублёру Кутузовского проспекта будут ежедневно проезжать 30-40 тысяч автомобилей. При такой плотности даже недолгие остановки способны привести к возникновению заторов, а значит потере времени и увеличенным выбросам выхлопных газов.

Ранее остановки для оплаты проезда казались неизбежными. Однако платёжная система Free Flow (свободный поток) даёт возможность проезжать пункты оплаты, не снижая скорость. Оборудование по взиманию платы списывает её с транспондера автоматически. При отсутствии транспондера транзакция фиксируется по госномеру.

«С 2020 года, после внесения изменений в законодательство, на платных объектах дорожной инфраструктуры в России стало возможно применение технологии «свободный поток», так называемого Free Flow. И если раньше организация платного проезда предусматривала обязательное устройство пунктов взимания платы с усилением дорожной одежды, расширением проезжей части, установкой кабинок операторов и шлагбаумов, то Free Flow подразумевает безбарьерный проезд автомобиля через рамки взимания платы», — поясняет генеральный директор УК «Платная дорога» Вадим Коваленко.

Сегодня Free Flow установлена на ЦКАД. Следующей оснащённой этой системой дорогой станет СДКП. Интересно, что изначально проект Северного дублёра Кутузовского проспекта предполагал обычные пункты оплаты, где деньги за проезд взимали кассиры. Для их организации количество полос пришлось бы увеличить с шести до 24. Это отразилось бы и на стоимости проекта, и на количестве зелёных насаждений, которые пришлось бы вырубать для расширения дороги в несколько раз. К счастью, интеллектуальная система Free Flow спасла зелёные массивы, сократила бюджет на строительство, и будет экономить расход фонда оплаты труда, когда дорогу введут в эксплуатацию.

В Стратегической группе «Гиперион» отмечают, что появление передовых технологий в строительстве и эксплуатации дорог приводит к развитию новых сервисов и интеллектуальных систем.

«Некоторые из них появляются уже сегодня. Например, автоматизированные системы со специально разработанным для них программным обеспечением, которое учитывает, в том числе, климатические особенности места берут на себя управление движением», — говорит Артур Щеглов.

Интеллектуальные системы увеличивают популярность платных дорог

Хороший пример такой дороги — построенная Группой «ВИС» магистраль «Обход Хабаровска». Интеллектуальная система ведёт видеонаблюдение, мониторинг параметров транспортных потоков и метеорологической обстановки, управляет движением, занимается фотовидеофиксацией нарушений правил дорожного движения, а также осуществляет весовой динамический контроль без остановки транспортных средств. Её радиолокационные датчики умеют идентифицировать дорожные инциденты и происшествия. «Центр управления движением "Обхода Хабаровска"» предупредит об ухудшении метеорологических условий и сообщит эксплуатирующей службе о местах образования гололёда на дорожном полотне для экстренного реагирования и контроля выполнения работ по их устранению. Для этого на всём протяжении трассы установлена 41 рама с электронными информационными табло и управляемыми дорожными знаками.

А в Санкт-Петербурге увеличить популярность автодороги помогает собственное мобильное приложение. Так, своё мобильное приложение выпустил петербургский Западный скоростной диаметр (ЗСД). ЗСД — дорога тоже платная, но проезд можно оплачивать и передавая деньги кассирам, и через транспондер, то есть без остановки. Для бесконтактной оплаты автомобиль должен двигаться по специально выделенным «быстрым полосам» (Fast Lane). Их популярность растёт.

Генеральный директор компании «Магистраль северной столицы» Алексей Бнатов сообщает:

«Мы подняли долю электронных оплат транспондером с 25-30% в 2014 году до 92% сейчас. При этом мы ввели «быстрые полосы» и за несколько лет перевели все Т-полосы и многие наличные в быстрый транспондерный режим, инвестировав в это десятки миллионов рублей. Только эти меры позволяют комфортно обслуживать трафик, составляющий до 400 тысяч транзакций в сутки, или 90 миллионов по итогам 2020 года».

Очевидно, не последнюю роль в частом использовании транспондеров сыграло полнофункциональное мобильное приложение. Выпустив его, «Магистраль северной столицы» упростила пополнение счетов, сократила инциденты с пустыми балансами на пунктах внесения платы и создала систему оперативного информирования пользователей с помощью push-уведомлений.

Дроны ускорят строительство

Среди последних нововведений, используемых в строительстве — всё более активное применение дронов. Например, с помощью видео- и фотокамер дроны в режиме реального времени показывают, где на стройплощадке не хватает рабочих, доставили ли песок и щебень, в каких условиях хранятся стройматериалы, как продвигается надвижка моста и переключение коммуникаций. Не менее эффективно дроны отслеживают перемещение строительной техники и самосвалов со стройматериалами. Дроны незаменимы в диагностике высотных объектов — обследовании мостов, эстакад, многоуровневых развязок. Благодаря дронам руководители проектов вместо традиционного объезда могут заняться более приоритетными задачами, а инженеры и геодезисты получают информацию на планшеты в режиме реального времени.

Генеральный директор строительно-инвестиционного холдинга «Автобан» Алексей Андреев уверен:

«Следующим этапом должны стать дистанционное управление строительной техникой и дроны, управляющие экскаваторами, фрезами, погрузчиками, оборудованными системами интеллектуального интеллекта. К слову, первые успешные шаги в этом направлении уже предприняты — японский сотовый оператор создал платформу дистанционного управления: четыре камеры передают изображение с экскаватора в кабину дистанционного управления, которая находится в 60 километрах от строительной площадки. Существующие задания экскаваторщик считывает с цифрового двойника объекта, который создаётся онлайн на основании реальных показаний датчиков со строительной площадки».

Рано или поздно строительство дорог с помощью дронов начнётся и в России. Но уже сегодня первые платные российские магистрали стали хорошим примером того, как удобство, созданное с помощью новых технологий, побеждает кошелёк. Несмотря на преобладание альтернативных бесплатных дорог, многие автомобилисты выбирают платные. Комфорт, который даёт движение без пробок, экономия времени и автоматическая оплата делают эти трассы более предпочтительными. Нет сомнений, что со временем инновации распространятся и на остальную дорожную сеть страны.

Материал подготовлен Стратегической группой «Гиперион»