[06-2001] Специальная реперная система
 

Специальная реперная система

В. И. Гольдман, Л.A. Сакович, кандидаты техн. наук, И.Н. ЕФРЕМОВ, инженер

Достоинство реперной системы заключается в том, что, поставив путь в проектное положение один раз, в последующем исправляют только отступления от этого положения. Это требует значительно меньших затрат, причем на всех этапах, во время ремонтов и в промежутке между ними легко организовать контроль за ходом работ, что способствует повышению их качества. Достигается также экономия вследствие уменьшения объема геодезических измерений для разработки проекта при каждом ремонте пути.

Кроме своего прямого назначения СРС позволяет выполнять следующие работы:

наблюдения за деформациями земляного полотна и других сооружений;

вынос в натуру осей путепроводов, мостов, труб и водоотводов;

вынос трассы в натуру на участках, где путь укладывается на новом месте;

съемки для составления инженерно-топографических планов, продольных и поперечных профилей и других топографо-геодезических работ;
контроль геометрических параметров контактной сети, в том числе расстояний между контактными проводами и рельсами и др.

При создании СРС необходимо обеспечивать: нормативную точность планово-высотного положения пунктов системы независимо от их расположения и удаленности от исходных пунктов;

долговременную сохранность и стабильность пунктов;

удобство доступа (подъезда и подхода) к пунктам;

возможность работы путевых машин и оборудования без помех;

стандартизацию конструкций пунктов и возможность их централизованного изготовления с использованием экономичных и доступных материалов; механизацию работ при устройстве пунктов; возможность измерений от пунктов СРС до головки рельса простейшими приборами;

применение наружного оформления, уменьшающего вероятность нарушения и облегчающего отыскание пунктов на местности.

Порядок устройства СРС изложен в документе «Специальная реперная система контроля состояния железнодорожного пути в профиле и плане. Технические требования» (далее по тексту — ТТ). ТТ согласованы с Федеральной службой геодезии и картографии России 20.03.98 и утверждены МПС 26.03.98. В дополнение к этому основному документу

Департаменты пути и сооружений, электрификации и электроснабжения МПС утвердили ряд документов, касающихся конструкции рабочих реперов, устанавливаемых на опорах контактной сети.

СРС — это система геодезических пунктов с известными координатами в плане в принятой для данной железнодорожной линии системе координат, высотами в Балтийской системе высот и пикетажными значениями. СРС состоит из пунктов опорной геодезической сети (ОГС) и рабочей сети (PC). СРС включает в себя также систему привязок пути к рабочим реперам.

Опорная геодезическая сеть — исходная основа для вычисления планово-высотных координат пунктов PC. В нее входят в основном главные пункты и пункты сгущения (промежуточные или рядовые по принятой терминологии). Главные пункты располагают попарно через 10—12 км при расстояниях между ними в паре около 500—1000 м; плановое их положение находят при помощи GPS-технологии с повышенной точностью. GPS-технология — это технология определения координат пунктов СРС с использованием спутниковой навигационной системы GPS (Global Positioning System) на основе приема кодированной радиоинформации от группы искусственных спутников Земли.

Промежуточные пункты ОГС размещают между главными на расстоянии друг от друга около 250— 750 м. Плановое их положение устанавливают с применением GPS-технологии или прокладкой ходов полигонометрии, или сочетанием этих способов.

Пункты ОГС закрепляют в полосе отвода железной дороги или на земляном полотне. Конструкция пунктов при их расположении в пределах полосы отвода аналогична конструкции геодезических пунктов, используемых в системе Федеральной службы геодезии и картографии России. Для закрепления пунктов ОГС можно применять массивные бетонные (с выступающими металлическими деталями) или металлические конструкции, расположенные на земляном полотне.

Рабочая сеть — это система геодезических пунктов (рабочих реперов), находящихся в непосредственной близости от пути, которая служит основой для контроля планово-высотного положения пути, искусственных сооружений, контактной сети и других устройств. Под рабочим репером понимается как его конструкция, так и та информация, которую он несет.

На двух- и многопутных электрифицированных линиях пункты рабочей сети закладывают с обеих сторон земляного полотна: через 50—70 м на кривых участках, т.е. на каждой опоре контактной сети, а на прямых — через опору. На однопутных электрифицированных, а также на неэлектрифицированных линиях рабочие реперы устанавливают, как правило, с одной стороны, а с противоположной устраивают створные пункты. Последние нужны для задания направления контрольного створа при отсутствии напротив репера опоры контактной сети или других массивных конструкций. Для этого забивают металлический стержень на противоположной обочине земляного полотна ближе к откосу. Контрольный створ (створная линия) — это горизонтальная линия, проходящая через два напротив расположенных рабочих репера перпендикулярно к пути или по направлению радиуса, или через рабочий репер и створный пункт. Допускаются косые створы при разбежке напротив расположенных опор вдоль пути не более чем на 2,5 м. На станциях рабочие реперы закрепляют через 50—70 м с двух сторон главных путей. Практически все измерения положения пути выполняют по контрольным створам от точки (накерненной или просверленной, диаметром до 1,5 мм) на репере до оси пути или до одного из рельсов.

Каждый рабочий репер размещают так, чтобы были видны два соседних (слева и справа) по каждому главному пути и, по возможности, ближайшие пункты ОГС. На опорах контактной сети реперы должны находиться на уровне или выше головки наиболее возвышенного рельса. Размещение на уровне головки рельса имеет одно преимущество: при ручных измерениях меньше сказываются погрешности из-за наклона линии между репером и ближайшим рельсом по контрольному створу. Но это одновременно ухудшает условия считывания информации работниками, которые делают измерения. Иногда указанное условие установки репера нельзя соблюсти. Кроме того, во время ремонтов возможно повышение, а при глубокой очистке балласта и понижение уровня пути. Поэтому фактическое положение рабочих реперов может быть выше или ниже головки рельса до ± 40 см.

По мере накопления опыта устройства СРС конструкция рабочего репера существенно изменялась. Например, одна из рекомендуемых в ТТ конструкций в виде хомута, несмотря на то что она применялась на зарубежных железных дорогах, оказалась неприемлемой для наших условий. Поэтому дополнительно были созданы соответствующие конструкции и утверждены следующие документы:

«Специальная реперная система контроля железнодорожного пути в профиле и плане. Конструкция и условия установки рабочего репера в теле железо-бетонных опор контактной сети. Технические требования» (утверждены Департаментом пути и сооружений и Департаментом электрификации и электроснабжения МПС России 28.09.98);

«Специальная реперная система контроля железнодорожного пути в профиле и плане. Конструкция и условия установки рабочего репера на металлических опорах контактной сети. Технические требования» (утверждены теми же департаментами 25.09.98);

«Специальная реперная система контроля железнодорожного пути в профиле и плане. Устройство рабочего репера на железобетонной раздельной опоре контактной сети с железобетонным клиновидным фундаментом. Технические требования» (утверждены теми же департаментами 05.05.2000).

Положение пунктов ОГС определяют со средними квадратическими погрешностями, не более:

Главные пункты в плане

координаты через 10 км по линии, мм 30;

взаимное положение соседних (парных)

пунктов, мм 5;

дирекционный угол между соседними

(парными) пунктами, (”) 5;

Промежуточные пункты в плане взаимное положение соседних пунктов, мм 8;

Главные и промежуточные пункты по высоте превышения между соседними пунктами, мм 5; случайная составляющая погрешности нивелирования 1 км хода, мм 4.

Положение пунктов PC (рабочих реперов) устанавливают со средними квадратическими погрешностями, не более:

взаимное плановое положение соседних
пунктов, мм 5;

превышение соседних пунктов, мм 3;

случайная составляющая погрешности нивелирования 1 км хода, мм 4;
плановое и высотное положение створных пунктов не определяется.

Для обеспечения единства и надежной точности геодезических измерений, связанных с установлением планово-высотного положения пунктов СРС, весь объем этих работ должна выполнять специализированная организация, имеющая соответствующую лицензию.

При вычислении координат и высот пунктов СРС применяют методы и геодезические средства измерений, обеспечивающие нормативную точность. Все геодезические средства должны иметь свидетельства метрологической службы о поверке, подтверждающей предписываемую им точность измерений.

Координаты пунктов ОГС рекомендуется находить следующими геодезическими средствами измерений (ГСИ): главные пункты — двухчастотными геодезическими приемниками сигналов спутниковой системы GPS типа TRIMBLE 400 SSE или аналогичными приемниками других фирм;

промежуточные пункты — одночастотными приемниками типа TRIMBLE 400 SET или аналогичными приемниками других фирм, а также электронными тахеометрами типа TOPCON GTS, SET-5F и аналогичными им по точности электронными тахеометрами других фирм. При отсутствии электронных тахеометров допускается использовать оптические теодолиты и светодальномеры (светодальномерные насадки), обеспечивающие требуемую точность измерений.

Плановые координаты рабочих реперов (пунктов PC) рекомендуется устанавливать электронными тахеометрами, у которых средняя квадратическая погрешность измерений горизонтальных углов не более 5”, а линий — не свыше (5 + 5L) мм, где L — длина линии, км. Если электронных тахеометров нет, то можно применить оптические теодолиты и светодальномеры (светодальномерные насадки) с необходимой точностью измерений.

Высоты пунктов ОГС и PC надо определять нивелирами и нивелирными рейками согласно требованиям «Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов» для нивелирования III класса.

Измерения, связанные с контролем планово-высотного положения пути, искусственных сооружений,
контактной сети и других устройств на основе пунктов СРС можно выполнять различными средствами:

рулетками с миллиметровыми делениями, измерительными шаблонами, состоящими из специальных вертикальных и горизонтальных реек с уровнями, и т.п.;

электронными тахеометрами, светодальномера-ми, оптическими теодолитами, нивелирами;

специальными приборами и устройствами, устанавливаемыми на движущемся по пути транспортном средстве; в этом случае над рабочими реперами на центрируемых подставках должны размещаться светоотражатели, электромагнитные излучатели и другие приборы с соответствующими датчиками или ответчиками для автоматического считывания информации. Положение специальных меток (в виде черного квадрата, черного треугольника и т.п. на поверхности опор контактной сети для средств считывания информации) относительно рабочих реперов определяют геодезическими средствами.

Чтобы обеспечить надежность и воспроизводимость результатов, геодезические измерения на пунктах СРС надо начинать не ранее чем через 20 дней после их закладки в незамерзшие грунты и через 20 дней после оттаивания при закладке центров в замерзшие грунты, т.е. после стабилизации.

Методы определения планового положения промежуточных пунктов ОГС в проекте реперной системы зависят от местных условий и наличия геодезических приборов. При использовании GPS-технологии должна быть обеспечена взаимная видимость пары соседних пунктов не реже, чем через 2,5—3,0 км; взаимная видимость между остальными соседними пунктами ОГС не обязательна.

Если координаты промежуточных пунктов находят методами полигонометрии, то ходы прокладывают между главными пунктами с соблюдением следующих требований.

Предельная длина хода — не более 12* км.

Длины сторон в ходе: наибольшая — 1000* м, наименьшая — 250 м, средняя (расчетная) — 500 м.

Число сторон п в ходе — не более 20*.

Средняя квадратическая погрешность измерения длин сторон до 500 м — не более 20 мм и более 500 м — 30 мм.

Относительная погрешность хода — не более 1:25000.

Средняя квадратическая погрешность измерения углов — 2”.


Чтобы устранить поперечный прогиб полигонометрического хода, на основе GPS-технологии не реже чем через 3 км следует определять координаты отдельных промежуточных пунктов ОГС с точностью координат главных пунктов.

К полигонометрическим ходам между пунктами ОГС (ходы сгущения) для вычисления планового положения пунктов PC предъявляют такие требования:

ходы прокладывают между парами пунктов ОГС, образующих исходные стороны с известными дирекционными углами, с включением в ход всех расположенных на соответствующем участке промежуточных (рядовых) пунктов ОГС;

прокладка ходов без контроля точности угловых измерений от исходных дирекционных углов не допускается;

пункты ходов сгущения, не совпадающие с пунктами ОГС и PC, закрепляют арматурными стержнями (аналогично створным пунктам), путевыми шурупами, костылями и другими временными устройствами;

предельная длина хода между исходными дирек-ционными углами 3* км;

предельная длина звена между промежуточными пунктами ОГС 1 км;

длины сторон назначаются с условием обеспечения требований, приведенных выше;

относительная погрешность хода не более 1:10000;

средняя квадратическая погрешность измерения углов не более 5”;

допустимая угловая невязка, (”), не более loVn . Плановое положение пунктов PC определяют с ближайших пунктов ОГС и пунктов ходов сгущения, пользуясь полярным методом или прямыми засечками с соблюдением следующих условий: длины засечек не более 150 м; при длинах полярных засечек более 70 м положение пунктов PC устанавливают не менее чем с двух исходных пунктов;

средние квадратические погрешности угловых и линейных измерений равны соответствующим погрешностям, указанным выше;

между противолежащими реперами измеряют контрольные расстояния с погрешностью не более ±3* мм.

Значения величин, помеченных символом *, отличны от приведенных в ТТ. Они уточнены по результатам обобщения опыта устройства СРС на линии Санкт-Петербург—Москва и рекомендуются к применению.

Высоты всех пунктов СРС (ОГС и PC) находят нивелированием III класса от реперов Государственной нивелирной сети I и II классов. Это нивелирование выполняют согласно «Инструкции по нивелированию I,

II, III и IV классов» с соблюдением таких требований: предельная длина хода L между опорными пунктами или исходными реперами не более 20 км; допустимая невязка хода не более Юл/l мм; длина визирного луча не более 75 м; предельная погрешность определения отдельного превышения не более 2 мм;

средняя случайная погрешность нивелирования 1 км хода — 4 мм.

Результаты геодезических измерений обрабатывают в поле и камерально, «в две руки».

С целью устранения возможных погрешностей, вызываемых смещениями измерительных средств от вибрационных воздействий проходящих поездов, возобновлять измерения разрешается по истечении не менее 1 мин после прохода поезда с предварительной проверкой и (при необходимости) корректировкой установки и центрирования геодезических приборов на пункте.
На все пункты СРС составляют абрисы с данными привязки к постоянным предметам местности. Координаты и высоты пунктов ОГС и PC заносят в каталоги, а также в автоматизированную базу данных. Документы о всех закрепленных центрами и марками пунктах ОГС и PC сдают по актам на ответственное хранение в службу пути и соответствующую дистанцию:

пункты с приложением абрисов — после закладки и наружного оформления;

каталоги координат и высот, базу данных на магнитных носителях — по мере готовности документации.

После устройства СРС (установки пунктов ОГС и PC, определения их координат и высот) проектная организация проводит изыскательские работы, в том числе съемку пути в плане и профиле в координатах с обязательным включением точек на контрольных створах. Съемку для составления проекта пути и определения привязок к рабочим реперам выполняют с пунктов PC и ОГС (при условии видимости) методом полярных координат. Для этой цели на пункте устанавливают электронный тахеометр, а на головке рельса через любой заданный интервал — оптический отражатель. Результаты измерений обрабатывают по специальной программе. Съемку пути с помощью электронного тахеометра можно делать аналогично также с любой произвольной точки вблизи полотна железной дороги. В этом случае тахеометром предварительно определяют координаты и высоту точки стояния не менее чем от трех видимых с нее пунктов с известными координатами и высотами (пунктов ОГС и PC).

В процессе проектирования плана и продольного профиля пути определяют привязки к рабочим реперам: горизонтальное расстояние по контрольному створу до оси пути и превышение (разность высот) между точкой на ближайшем рельсе на прямом участке и внутренним рельсом в кривой по тому же створу. Для практического использования работниками дистанций пути и электроснабжения данные о проектном положении пути по отношению к пунктам специальной реперной системы (рабочим реперам) помещают в отдельный каталог и отдают на хранение в эти дистанции.

Горизонтальное расстояние и превышение — основные параметры, характеризующие положение оси пути. Кроме того, определяют пикетажное положение точек на оси пути по контрольным створам, пикетажное положение начал и концов переходных кривых. При необходимости пикетажные значения для косых створов выдают по перпендикуляру (по радиусу) к пути. Эта информация нужна для разметки переходных и круговых кривых, а также для ввода в системы управления путевых машин во время выправки колеи.

При контроле планово-высотного положения пути от рабочих реперов расстояния в плане измеряют до наружной или рабочей грани головки ближайшего рельса, а по вертикали — до поверхности катания головки внутреннего рельса в кривой и ближайшего рельса на прямых участках при измерениях нивелиром или до поверхности катания ближайшего рельса при использовании специального шаблона.

Методика измерений с подвижного состава, применяемые при этом приборы и аппаратура, способы оценки точности измерений должны быть разработаны с учетом особенностей СРС.

Тема перенесена
 

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

Перенес: Admin