CC BY
18
УДК 528.48
КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Владимир Васильевич Щербаков
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой инженерной геодезии, тел. (913)912-86-91, e-mail: vvs@stu.ru
Ангелина Александровна Земерова
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, аспирант, тел. (923)223-52-33, e-mail: angelina_406@mail.ru
Сергей Анатольевич Комягин
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, аспирант, тел. (923)777-35-44, e-mail: skomyagin@mail.ru
Иван Андреевич Попов
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, аспирант, тел. (913)768-88-93, e-mail: ivanandpopov@gmail.ru
Разработка методов и средств, для усовершенствования геодезического контроля геометрических параметров железнодорожного пути.
Ключевые слова: геометрические параметры пути, геодезическое обеспечение, системы автоматизированного управления (САУ).
CONTROL OF GEOMETRIC PARAMETERS IN THE PROCESS OF CONSTRUCTION AND REPAIR OF RAILWAYS
Vladimir V. Shcherbakov
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Ph. D., Associate Professor, Head of the Department of Engineering Geodesy, phone: (913)912-86-91, e-mail: vvs@stu.ru
Angelina A. Zemerova
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Ph. D. Student, phone: (923)223-52-33, e-mail: angelina_406@mail.ru
Sergey A. Komyagin
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Ph. D. Student, phone: (923)777-35-44, e-mail: skomyagin@mail.ru
Ivan A. Popov
Siberian Transport University, 191, Dusi Kovalchuk St., Novosibirsk, 630049, Russia, Ph. D. Student, phone: (913)768-88-93, e-mail: ivanandpopov@gmail.ru
Development of methods and tools to improve the geodetic control of geometric parameters of the railway track.
Key words: geometric parameters of the path, geodetic support, automated control systems (ACS).
В настоящее время в связи с повышением скоростей движения, объемов перевозок грузов ужесточились требования к геометрии рельсовой колеи, в том числе к методам геодезического обеспечения проектирования, строительства, ремонта и эксплуатации железных дорог. Область применения существующих диагностических средств и методов контроля состояния рельсовой колеи и других геометрических параметров ограничены их функциональными возможностями. Это связано с измерением геометрических параметров относительными методами, в основе которых лежит измерительная база, длина которой не превышает длину вагона. Положение в плане и профиле контролируется при этом по трех точной системе измерения стрел изгиба через 0.1-0.5м в вертикальной и горизонтальной плоскости в средине измерительной 20метровой базы. При увеличении скоростей движения необходимо определять геометрию рельсовой колеи на хордах до 200 м., что невозможно сделать без использования координатных методов и измерительных средств, созданных на базе координатных методов. [1]. Геодезические методы не используются т.к. измерять координаты рельсовых нитей (оси пути) через -0.1 - 0.5м для получения геометрических параметров традиционными методами крайне сложная задача.
Поэтому при проведении эксплутационной работы роль геодезического обеспечения не значительна по сравнению с новым строительством, капитальным ремонтом, реконструкцией железных дорог. Наибольший объем геодезических работ выполняется при реконструкции и модернизации железных дорог. Неотъемлемой частью работ при реконструкции железных дорог является контроль качества ремонтов по геометрическим параметрам, определению их соответствия нормативным требованиям и проектным решениям.
Традиционно при геодезическом обеспечении ремонтов (реконструкции), выполняются разбивочные работы с использованием инструментальных средств (нивелир, теодолит, тахеометр).
На каждом этапе реконструкции контролируется определенные параметры, например, при балластировке контролируются высотные отметки, проектное положение оси пути, габариты приближения строений. На других этапах контролируются как геометрические параметры, так и пространственное положение инженерных сооружений.
Геометрия рельсовой колеи и пространственное положение определяется в соответствии с нормативными требованиями (Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути от 18.01.2013 №75р и внесенных изменений распоряжением ОАО РЖД» от 17 июля 2017г. № 1376р ) и в стандартах ОАО «РЖД».
Применение на объектах ремонта современных строительных (ремонтных) машин оборудованных системами автоматизированного управления (САУ, САУ-2D, САУ-3D) позволяет отказаться от разбивочных работ, объем работ по
подготовке опорной и съемочной геодезической сети значительно сокращается, и в целом сокращается трудоемкость геодезических работ.
В соответствии с утвержденными регламентами технических процессов на реконструкции (модернизации) железнодорожного пути по технологии КСПД ИЖТ (распоряжение ОАО «РЖД» В №788ц - 16) современные методы геодезического контроля отличаются от традиционных.
Так, на этапе подготовки реконструкции (модернизации) значительное внимание уделяется системам координат, в которых создан проект, и которые необходимо создать для функционирования САУ, созданию опорной геодезической сети, подготовке цифровой основы для актуализации проектов и для работы САУ.
Средства геодезического контроля также усовершенствуются, используются новые измерительные системы, включающие функциональные возможности по комплексному определению, как пространственных данных, так и геометрических параметров. Последние разработки для контроля пространственных данных и геометрии рельсовой колеи позволяют получать геометрические параметры по пространственным данным. К таким системам относится АПК «Профиль-М» [2].
При использовании АПК «Профиль-М» процесс съемки, расчета и составления продольных и поперечных профилей, а также карточки кривой автоматизирован на всех этапах.
Камеральные работы выполняются с применением программных продуктов : ArcViewGis, Trimble Business Centre, AutoCAD, а также по ПО разработанного в НИЛ «Диагностики дорожных и земляного полотна» СГУПС: «Карточка кривой», Профиль Duo и др.
АПК «Профиль-М» позволяет вести контроль геометрических параметров, сопоставляя данные разных проходов, а также выполнять работы по созданию цифровых моделей пути (ЦМП) для работы систем автоматизированного управления строительной техникой [3].
Технологическая схема контроля геометрических параметров заключается в поэтапном (операционном) контроле пространственных данных и геометрических параметров в соответствии с распоряжением ОАО «РЖД» 75р и В№788ц - 16.
На подготовительном этапе с использованием АПК «Профиль-М» (постановки пути в проектное положение и балластировки) получаем актуализированные данные по проектным решениям, создается цифровой (электронный) проект.
На этапе балластировки используются электробалластеры, выпровочно-подбивочные, рихтовочные машины ВПО, которые оснащены САУ-SD и не требуют геодезических разбивочных работ, т.к. выполняют работы в автоматизированном режиме. Контрольные функции заключаются в экспорте данных их БД САУ в ПК и оценки качества в соответствии с нормативными требованиями.
В соответствии с регламентом часть контроля геометрических параметров выполняется, выборочно, например габариты приближения строений в сечениях опор контактной сети.
Таким образом на данном этапе большая часть геодезического контроля автоматизирована и не требует затрат на полевые работы. В таблице показаны данные полученные с БД САУ-3D.
Км+Пк+м Балластировка Постановка пути в проектное положение (по междупутью)
Проект (м) Факт (м) Разность (см) Проект (м) Факт (м) Разность (см)
31+2+00 169.06 169.02 +4 5.30 5.27 -3
31+2+10 169.09 169.10 -1 5.33 5.30 -3
31+2+20 169.12 169.11 +1 5.37 5.37 0
31+2+30 169.14 169.11 +3 5.40 5.42 +2
Из таблицы видно, что параметры для оценки качества работ формирующиеся в процессе работы САУ-3D, обеспечивают необходимый объем контроля.
Полеве контрольные измерения, как правило, подтверждают результаты БД САУ-3D и фиксируются дорожным мастером в специальном журнале.
На этапе отделочных работ с использованием машин типа «Доуматик», Динамик-3Х» и других оснащенных САУ с функцией «графика сдвижек» так же как и на этапе балластировки железнодорожного пути кроме постановки в проектное положение по уровню, высотным отметкам и в плане, сглаживается. Полевой геодезический контроль выполняется выборочно по отклонению геометрических параметров в сечениях опор контактной сети (ОКС) по габаритам приближения строений. При этом основная часть параметров сохраняется в БД САУ, и контролируется по соответствию нормативным требованиям.
Итогом геодезического контроля качества ремонта является исполнительная съемка.
Исполнительная съемка выполняется АПК «Профиль-М». В качестве опорной геодезической сети используется пункты ОГС, созданные проектными организациями. При наличии спутниковой референц-сети, используются дифференциальные поправки от пунктов сети. В отчет по исполнительной съемки в соответствии с требованиями [4], включается: карточка кривой в формате ФП-5, геометрические параметры в стандарте ЦП-515 [5], продольный и поперечный профили и десятки таблиц по земляному полотну, инженерным сооружениям и т.д. На рис. 1 показана карточка кривой, на рис. 2 геометрические параметры, на рис. 3поперечный профиль, на рис. 4 продольный профиль.
ПАСПОРТН ЫЕ ДАННЫЕ: К= 544м, R=1065m,L1 = 153m,L2=9 6ри,а=23,4 6°, Il = ÎOO m m
ПС: J.2.12.2CI17 Поездка: 2J .12 .2CU 7 ЛЧ: 11
Участок: H о ЕС с и б и р с к-Кр =с н с н р ск Направление 15 В О 5 Путь: 1 Яи : ЗЗйО-ЗЗД!
Кр 1 Характеристики кривой 1 -я перекадные 2- я
п р ïb3h 2 Начало Конец Отвод отвод
КМ ПК :п К А'Т- уг так ад.- так sj3-- а*"1 ■
план О 0+77 о 6+47 570 2 3 .47 1.-D2 0.2В 1S4 о.В2 0.52 117
ура в. О 0+79 о 551 o.S2 -D.6 2 155 О. эв O.S2 115
план -ура в. -2 7 S
пр. Ха р а кгге р исти ки круговой кр и ВС 1-и -скор пас:. грз.
сл. Начало Ко ней, Радиус/ура 35 h t- Упз ЮО SO
км п к км in к ДЛ m i п тах эн п ~4J Укр 12 S ÎOS
план О 2+31 О S+30 2SS Ю24 1115 Ю€£ Q.20 о.os Vnp 120
уроб. О 2+ 34 О 5+25 291 57 93 SI 0.11 vu э
план -у ров. -3 5 -S 2+9 2 5 + 94 VAn 120 105
Рис. 1. Карточка кривой в формате ФП-5
Путь (DS®
!&айп £нд Нжтро«1ть.... о QpOfpiiMMC.. -
0 "i" 1 <r -L0O
L
1Ю T 0 Г £ -L3f>
___ _____t ^__
____— -__,
-—^J-" — ■--■-—■- --J—■—r-
°
-----—---------—„
T i55c з jiic —-
É- « ï н
S 0 s J- A _ _ _____-, _ л ^___ _ л
' .....................
il 1» jlSfl p» (H* |îî8 |m |434 1**8
Гот«»
Рис. 2. Геометрические параметры рельсовой колеи с стандарте ЦП 515
Рис. 3. Поперечный профиль земляного полотна
Рис. 4. Продольный профиль ремонтируемого пути
В заключении необходимо отметить, что современные технологии строительства (реконструкции) железных дорог с использованием САУ позволяют значительно сократить трудоемкость геодезических работ и повысить их качество. При этом геодезический контроль качества работ так же значительно упрощается, за счет исключения разбивочных работ и инструментальных полевых измерений на каждом этапе и в целом по объекту строительства (ремонта), а производительность возрастает.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Щербаков И. В. Геодезические методы определения геометрических параметров рельсовой колеи // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 1. - С. 17-23.
2. Пат. 2628541 Российская Федерация.ЯиС 1МПКВ61 К9/08Е 01В 35/00.Способ определения пространственных координат и геометрических параметров рельсового пути и устройство для его осуществления [Текст] / В.В. Щербаков, И.В. Щербаков, И.А. Бунцев.-2016106560; заявл. 24.02.2016;опубл. 18.08.2017, Бюл. № 23.
3. Щербаков В. В. Цифровые модели пути - основа геодезического обеспечения проектирования, строительства (ремонта) и эксплуатации железных дорог [Текст]/ В.В. Щербаков, О.В. Ковалева, И.В. Щербаков // Геодезия и картография. - 2016. - № 3. - С. 12-16.
4. Технические условия на работы по реконструкции (модернизаии) и ремонту железнодорожного пути, утвержденные распоряжением ОАО «РЖД» от 18.01.2013 №75р.
5. Инструкция по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов, утвержденная распоряжением ОАО «РЖД» от 14.10.1997 № ЦП-515.
© В. В. Щербаков, А. А. Земерова, С. А. Комягин, И. А. Попов, 2018
