CC BY
73
ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ В ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЛОНАСС/GPS
Виталий Михайлович Жидов
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191, доцент кафедры «Инженерная геодезия», E - mail: zhidov@mail.ru
Процесс реконструкции и выправки железнодорожного пути, в настоящее время, осуществляется на основе данных в виде смещений одного пути относительно другого. Для этих целей специализированные организации выполняют проект в виде эпюры рихтовок и продольного профиля пути. Переход на координатные методы требует изменения в конструкции специализированных выправочных машин и, как следствие, других форм представления проектных данных.
Ключевые слова: реконструкция железнодорожного пути, капитальный ремонт пути, система управления выправкой пути.
PREPARATION OF THE INITIAL DATA FOR STATEMENT OF THE RAILWAY WAYTO DESIGN POSITION WITH USE GLONASS/GPS
Vitaliy M. Zhidov
The Siberian transport university, 630049, Novosibirsk, street Dusi Kovalchuk, 191, the senior lecturer of department «Engineering geodesy», E - mail: zhidov@mail.ru
Process of reconstruction and bearing of a railway is carried out, now, on the basis of the data in the form of displacement of one way concerning another. For these purposes the specialized organizations carry out the project in the form of displacement of an axis and a longitudinal profile of a way. Transition to coordinate methods demands change in a design specialized cars and, as consequence, other forms of representation of the design data.
Key words: reconstruction of a railway, railway major repairs, a control system of bearing of a railway.
Железные дороги являются сложным линейным инженерно-техническим сооружением, состоящим из множества элементов, геометрическое положение которых влияет на безопасность и долговечность эксплуатации. В период эксплуатации любых инженерных сооружений наступает момент, когда необходимо выполнять модернизацию, реконструкцию или ремонт. Целью любого изменения является выполнение необходимых работ для приведения всех параметров объекта к проектным значениям.
В научно-инженерном дорожном центре Сибирского государственного университета путей сообщений разрабатываются автоматизированные системы управления дорожно-строительной техникой, используемой при реконструкции верхнего слоя балластной призмы железнодорожного пути и укладкой рельсошпальной решетки в проектное положение с использованием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Опытные испытания
автоматизированных систем управления выправкой пути (СУВП), проводились на Западно-Сибирской и Московской железных дорогах. Результаты этих испытаний показали высокую эффективность и качество выполняемых работ.
Принцип работы СУВП основывается на определении текущего местоположения выправочной машины и сравнения полученных данных с проектными значениями. Сдвижки, необходимые для постановки пути в проектное положение, преобразуются в команды выправочной машины.
В настоящее время организации, выполняющие проектные решения для производства работ по реконструкции и ремонту железнодорожного пути выполняют работу в два этапа: полевой и камеральный. Проект готовится в виде утрированного продольного профиля железнодорожного пути, где отметки пути определяются через 100 м. Положение рельсовых нитей в плане выполняют в виде «эпюры рихтовок» (рис. 1), в которой указываются сдвижки реконструируемого пути относительно соседнего пути и опор контактной сети. Вся документация предоставляется организациям, осуществляющим выправку пути только в бумажном виде.
/ус**- п-уы, ±
Рис. 1. Пример разбивочной схемы (эпюра рихтовок)
Выправочные машины, применяемые на железных дорогах России, используя такие данные, исправляют путь методами сглаживания. Такое решение по выправки пути не вызывает больших сложностей, но имеет серьезные недостатки. Главный недостаток заключается в том, что время между полевыми и камеральными работами может достигать двух лет, также существует временной разрыв между выдачей проектных данных и проведением ремонтных работ. В этот период железнодорожный путь находится в постоянной эксплуатации, а значит, подвержен изменениям.
Нормативные документы, регламентирующие процесс выполнения ремонта и контроля выполненных работ, предписывают проверку относительных величин. Например, контроль продольного профиля железнодорожного пути осуществляется только по продольным уклонам. При этом сам путь может оказаться выше или ниже проектного решения. Контроль положения пути в плане сводится в проверке габаритов с соседними элементами железнодорожной инфраструктуры.
Переход на координатные методы постановки пути в проектное положение имеет ряд существенных преимуществ, например, точное соответствие проектному решению и независимость проектного решения от времени. Такой подход требует изменений в подготовке проектных решений, модернизации систем управления строительной техникой и пересмотру нормативной базы по проектированию и выполнению выправочных работ.
В Европейских странах, Северной Америке и Китае постановка пути в проектное положение осуществляется с использованием координатных методов. Однако применение их методик и технических решений на территории России не является целесообразным, по причине огромных финансовых затрат.
Использование геодезических координат при создании проекта позволяет исключить длинные неровности в плане и по высоте. Постановка пути в проектное положение с использованием координат значительно эффективнее по сравнению с использованием относительных методов. Повышается точность постановки в проектное положение, упрощается организация подготовки разбивочных работ.
Изыскательские работы при использовании координатных методов проектирования выполняются с использованием тахеометров, спутниковых приемников позиционирования и специализированных средств типа АПК «Профиль», разработанного в Сибирском государственном университете путей сообщений (СГУПС). Данные полученные по результатам работы АПК «Профиль» представляют собой следующий набор данных: пикетное
положение, координата X, координата У, координата Н, время, ширина, колеи, возвышение рельса.
Приведенная структура данных, позволяет выполнять построение продольного профиля, определять параметры кривых и геометрические характеристики рельсовых нитей. Главным достоинством данной структуры является однозначное определение местоположения любой точки пути при многократных проходах выправочно-рихтовочных машин, вагонов-путеизмерителей и другой техники. Такой подход позволяет использовать опорные пункты специальной реперной сети, пункты государственной геодезической сети или работать в условной системе координат, предварительно закрепив на местности временные репера. Эффективность данного подхода к выправке пути заключается в исключении разбивочных работ и сведению к минимуму затрат на геодезические работы.
Для создания координатной основы выправки железнодорожных путей и постановки их в проектное положение необходимо создание высокоточных цифровых моделей пути (ВЦМП). Дискретность координирования пути должна
обеспечивать допуски, предусмотренные нормативными требованиями. В настоящее время, положение оси пути описывается в пространственной системе координат через каждые 0.5 м. Проектные институты ВЦМП в настоящее время не создают, имеется ряд научно-исследовательских работ и некоторый опыт, полученный СГУПС, Росжелдорпроектом, НИИАС.
В настоящее время для формирования цифровой модели пути, подлежащего ремонту, выполняется натурная съемка соседнего пути непосредственно перед выправкой пути. ВЦМП создается на базе существующих проектных данных - «эпюры рихтовок» и утрированного продольного профиля оси пути. Эту методику необходимо считать временной до разработки регламентов, методик работ и других нормативных требований по созданию ВЦМП. В данном варианте сохраняются проектные решения, и в тоже время проект предоставляется в координатном виде. Для этих целей целесообразно использовать АПК «Профиль», так как производительность составляет 4 км/час, при этом в результате выполнения натурных съемок получаем полную цифровую модель пути.
Исходные данные пикетажных значений и расстояний межу осями соседнего и выправляемого пути, позволяют, не нарушая сложившейся практики в проектировании и предоставлении отчетной документации строителям, выставлять путь в проектное положение с более высоким качеством. Кроме того, это позволяет использовать существующие выправочные машины. Данную методику необходимо рассматривать как переходную от относительных методов выправки пути к координатным методам. После каждого этапа выправки необходимо с использованием инструментальных средств контролировать фактическое положение пути в плане и профиле, параметры кривых. Применение АПК «Профиль», в данном случае, оправдано, так как производительность в 10-15 раз выше по отношению к натурной съемке с использованием тахеометров, а себестоимость работ низка. При этом объем получаемой информации полностью обеспечивает требования геодезистов и путейцев. Получаемые данные имеют две системы координат. пространственные (Х, У, Н) и линейные (Км + Пк + м).
Расширение сферы применения на железных дорогах России ГНСС и особенно комплексных систем, включающих спутниковые приемники позиционирования и инерциальные системы, способствует снижению затрат при строительстве и эксплуатации железных дорог.
© В.М. Жидов, 2012
