[05-2010] Глобальные навигационные спутниковые системы при реконструкции пути

[Admin]

Глобальные навигационные спутниковые системы при реконструкции пути

В.В. ЩЕРБАКОВ, А.С. ПИКАЛОВ, И.В. ЩЕРБАКОВ

Внедрение глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС позволило автоматизировать наиболее трудоемкие работы при планировке, профилировании земляного полотна, а также решении других инженерно-геодезических задач в транспортном строительстве. На рис. I показана структурная схема реализации спутниковых технологий на строительных машинах.

Новые спутниковые технологии повышают производительность работ и их качество, уменьшают затраты. Для реализации технологий созданных на базе ГНСС распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006 г. утверждена Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, а постановлением от 3 марта 2007 г. определены правила установления местных систем координат.

Министерством транспорта в 2003 г. утверждена концепция внедрения систем Глобальной спутниковой навигации в транспортном комплексе страны (в

2007 г. подготовлена ее вторая редакция).

Министерство информационных технологий и связи разработало проект Единой системы координат! ю временного и навигационного обсспсчсния (КВНО), включающей научно-технические, информационные и организационные ресурсы, а также подсистемы сбора, обработки и обмена этими ресурсами между потребителями и поставщиками услуг КВНО, объединенные телекоммуникационными средствами и входящие в единое информационнокоммуникационное пространство страны. Специальным постановлением Правительства № 365 от 9.06.2005 г. определен порядок и организация оснащения аппаратурой ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS железнодорожного транспорта, используемого для перевозок пассажиров и грузов.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта (ФАЖТ) разрабатывает нормативную базу под шифром ОКР (опытно-конструкторская работа) «Красная стрела», ОКР «Карта ЖД» и НИР (научноисследовательская работа) «Задача ЖД».

Область применения ГНСС в решении инженерных задач на железных дорогах России включает широкий спектр проектно-изыскательских, строительных (ремонтных) и эксплуатационных работ. Наиболее востребованы системы глобальной спутниковой навигации при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте.

В настоящее время при постановке пути в проектное положение используют данные в относительных величинах, как правило, это расстояние между осями проектного и соседнего путей и превышение относительно фиксированной точки на опорах контактной сети. Только несколько организаций, включая Ленжелдорпроект, Иркутскжелдорпроект, ныполняют проектирование в геодезической системе координат, что позволяет автоматизировать процесс и повысить качество проекта и путевых работ.

Применение геодезических координат исключает длинные неровности в плане и профиле. Постановка пути в проектное положение значительно эффективнее при использовании координатных методов, чем относительных. Повышается точность, упрощается организация подготовительных операций. Изыскательские работы выполняют с помощью тахеометров и спутниковых приемников позиционирования (ГНСС).

Методика натурной съемки, например, при проектировании реконструкции верхнего строения и капитального ремонта пути является традиционной. В нее входят разбивочные работы, создание опорной геодезической сети, закрепление пикетов и других точек на местности, измерение координат и высот (X, У, Н), подготовка проектных данных.

Реконструкцию верхнего строения пути и капитальный ремонт сегодня проводят в шесть этапов: первый — подготовительный; второй — вырезка загрязненного балласта; третий — замена рельсошпальной решетки; четвертый — отделочные работы, выправка пути в плане и профиле, стабилизация балластной призмы: пятый — замена инвентарных рельсов на рельсовые плети и уравнительные рельсы;

шестой — окончательная выправка пути методом сглаживания.

Рассмотрим третий и четвертый этапы, связанные с выправкой пути.

Третий этап включает балластировку, постановку пути на балласт.

На четвергом этапе предусматривается в соответствии с существующей технологией несколько циклов: первичная выправка после балластировки пути (основные работы);

последующие выправки после дополнительной отсыпки балласта (отделочные работы);

выправка и стабилизация пути по программе расчета проекта в плане, профиле и по уровню.

При внедрении ГНСС для постановки пути в проектное положение состав работ и технология остаются прежними. Изменения предусмотрены на подготовительном этапе, при планировке основной площадки земляного полотна и выправке пути.

С помощью АПК «Профиль» (рис. 2) выполняют съемку параметров существующей линии. По полученным данным создают цифровую модель пути с привязкой к проектной документации (в единой системе координат).

В соответствии с технологией на третьем этапе при балластировке пути с помощью измерительной системы управления выправкой пути (СУВГ1) «Курс» (рис. 3), расположенной на электробалластере, устанавливают путь в проектное положения. При этом контролируются параметры (междупутье, габарит опор контактной сети) с выбранным интервалом (от I м) в режиме реального времени, и не требуется нахождение работников на соседнем пути. Данная технология также актуальна на однопутном участке, где для его закрепления необходимы многочисленные вешки.

Основным отличием системы «Курс», разработанной в СГУПСе, от аналогичных систем отечественных и зарубежных фирм является расчет параметров выправки по геодезическим координатам. Принцип действия системы «Курс» основан на том, что при движении выправочной машины сравниваются геодезические координаты оси измерительной тележки с проектными, рассчитываются их отклонения, вычисляются сдвижки в плане и по высоте, которые отображаются на экране монитора в цифровом и графическом виде.

Одной из особенностей систем АПК «Профиль» и системы «Курс» является возможность определения длинных неровностей (по координатам) на скользящей хорде от 20 до 500 м с шагом перемещения 1 м, что может быть реализовано только в комплексе с ГНСС системами.

Технология реконструкции и капитального ремонта с пути применением систем АПК «Профиль» и «Курс» на основе ГНСС приведена на рис. 4.

Испытания системы «Курс» и отработка технологии постановки пути в проектное положение с использованием ГНСС впервые выполнены СГУПС и ОПМС-19 в сентябре — октябре 2008 г. при реконструкции верхнего строения пути на перегоне Зари некая — Смазнево направления Алтайская — Кузбасс Западно-Сибирской дороги. При испытаниях и отработке технологии ставились следующие задачи: определить работоспособность и функциональную возможность системы «Курс», оценить точность постановки пути в проектное положение.

Результаты проверки показали, что СУВП «Курс» позволяет установить величины сдвижек, подъемок и текущее положение измерительной тележки электробалластера в линейной и пространственной системе координат.

Для оценки точности полученных данных требуется больший (не менее 100 км) объем работ, поэтому полученные предварительные результаты имеют отклонения ±3 см.

Испытания выявили ряд недостатков и проблем, связанных с обеспечением GSM связи на всем протяжении участка. Так. при потере сигнала, пропадает текущая информация по параметрам выправки. Существует необходимость в наиболее надежном и не зависящем от связи GSM, ралиомодеме. Для настройки системы, преобразования координат и создания проекта работ требуется высококвалифицированный специалист. На подготовительном этапе необходимо предъявлять жесткие требования к настройке системы редуцирования координат с антенны системы спутниковой аппаратуры GPS/ГЛОНАСС на ось путеизмерительной тележки ЭЛ Б, а также юстирования лазерных датчиков определения пространственного нахождения измерительной тележки относительно корпуса ЭЛ Б.

Технология постановки пути в проектное положение с использованием СУВП на базе ГНСС не отличается от традиционной за исключением подготовительного этапа, планировки основной площадки и вы правки.

Полученный опыт применения ГНСС является положительным, поэтому необходимы дальнейшие исследования в данной области, включая опытно-методические и опытно-конструкторские работы.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin