CC BY
58
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРАВКОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
Иван Александрович Бунцев
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Новосибирск,
Д.Ковальчук - 191, ведущий научный сотрудник, лаборатория диагностики дорожных одежд и земляного полотна, тел. (913)397-48-42 ,e-mail: [email protected]
Выполнение проектирования и подготовка проекта в геодезической системе координат позволяет повысить качество проектов и автоматизировать процесс проектирования. Выставка пути в проектное положение с использованием координат значительно эффективнее по сравнению с использованием относительных методов. Актуальна задача применения ГНСС для постановки пути в проектное положение, так как это наиболее трудоемкий процесс и до настоящего времени не автоматизирован.
Ключевые слова: выправка железнодорожного пути, программно-аппаратное
средство, геодезическая система координат.
DEVELOPMENT OF AUTOMATED DEVICE OF STRAIGHTENING OF RAILWAY TRACKS
Ivan A. Buntsev
Siberian State University of Railway Transport, 191 Kovalchuk, Novosibirsk 630049, senior researcher, laboratory diagnosis of pavement and subgrade, tel. (913)397-48-42, e-mail: [email protected]
Perform design and drafting in geodetic coordinate system to enhance the quality of projects and automate the design process. Setting the way to the design position with the coordinates is much more efficient than using the relative method.
Key word: railway, automated systems, geodetic coordinate system.
Постановка пути в проектное положение выполняется с использованием проектных данных в относительных величинах, используются, как правило, расстояние между осями проектного и соседнего пути и величиной превышения от заданной точки. Выполнение проектирования и подготовка проекта в геодезической системе координат позволяет повысить качество проектов и автоматизировать процесс проектирования. Использование геодезических координат при создании проекта позволяет исключить длинные неровности в плане и по высоте. Выставка пути в проектное положение с использованием координат значительно эффективнее по сравнению с использованием относительных методов. Повышается точность выставки в проектное положение, упрощается организация подготовки разбивочных работ.
Процесс выправки пути имеет недостатки, связанные с ограниченными возможностями выправочной машины ВПР, электробалластера (ЭЛБ), машины
«Доуматик» и т.д., поэтому на следующих этапах выправки пути необходимы большие энерго- и временные затраты. Отсутствие операционного контроля после каждого цикла выправки требует предварительных измерений, что увеличивает затраты. Ограниченное время на выполнение работ приводит к снижению качества ремонта в целом.
Внедрение спутниковых технологий дает широкие возможности для решения инженерных задач с высокой точностью и производительностью. Для этого необходима установка на ЭЛБ спутникового оборудования с программноаппаратным комплексом и последующей автоматизацией управления рабочими органами ЭЛБ. Работа всех машин задействованных в технологии основана на едином принципе сравнения текущих координат заданных параметров верхнего строения пути, с проектными данными и дальнейшим приведении существующих показателей к проектным.
В качестве измерительного устройства технологическая схема выправки пути предусматривает использование автоматизированного путеизмерительного комплекса (АПК) "Профиль". АПК осуществляет определение фактического положения оси пути и его геометрических параметров с высокой точностью, работая в режиме реального времени. Обработка результатов измерений позволяет проводить диагностику состояния пути. Повторное проведение измерений геометрических параметров пути после работы выправочных машин позволяет осуществлять контроль качества проведенных работ.
Результаты измерения геометрических параметров пути в электронном виде передаются в интерфейс выправочных машин, где происходит сравнение фактического положения оси пути и его параметров с проектным положением. Интерфейсное устройство осуществляет расчет разницы между проектным и фактическим положением пути для выработки управляющих сигналов на различных типах выправочных машин. Результаты сравнения передаются в систему управления выправочной машины.
Данный подход ориентирован в первую очередь на использование проектных материалов, подготовленных в геодезических координатах. В случае использования проектных данных в относительных величинах, как правило, в виде расстояния между осями проектного и соседнего пути и величиной превышения от заданной точки, производится предварительное преобразование проекта в геодезические координаты. Выправка пути выполняется с использованием разбивочной схемы или других аналогичных документов.
Формирование проектного пути осуществляется в несколько этапов:
- Преобразование измеренных координат из геодезических спутниковой системы координат в координатную основу Российской Федерации;
- Перевод измеренных координат пути с учетом проектных данных в проектное положение;
- Формирование пикетажных значений для полученного пути.
Преобразование проектных данных из местной системы координат в систему координат цифровой модели пути производится с применением общих калибровочных точек равномерно расположенных на рассматриваемом участке.
Пунктами калибровки могут быть репера, имеющие координаты в местной системе координат и расположенные вдоль пути. На каждом из выбранных реперов производятся высокоточные спутниковые геодезические определения координат.
Для построения высокоточной цифровой модели пути предназначена программа АРК, рис. 1.
Обработка данных
О
Обработка данных и получение ЦМР пути
Профиль:
|нет а]
0 6 р а 6 от к а не с к о л ь к и Ф а й л о б
Ф а й л к о н Ф и г у р а ц и и с к а н е р а:
|нет ©I
Расположение данны:-: сканера:
|нет Ш
Обработать
Отчет
Параметры | ф ИСК Даннь1е_]| j? GPS |
Выходные данные [текстовый Формат Разделитель экспорта Выходная система координат Г МСК
(• Координатная система I datum.dat т
|^Мсходные^данные^не^т
Рис. 1. Главное окно программы АРК
Полученные значения разности между проектным и фактическим положением пути передаются в управляющий компьютер, расположенный на выправочной машине, также оборудованной спутниковым навигационным оборудованием. Управляющий компьютер выправочной машины на основании информации о местоположении и о разнице между проектным и фактическим положением пути вырабатывает управляющие сигналы для выправки пути в плане и профиле.
Основная работа по выправки пути в реальном времени осуществляется с помощью программно-аппаратного комплекса «Выправка пути». Перед началом работ выправочная машина выводится в начальную точку с известными параметрами выправки для произведения калибровки системы. Программа «Выправка пути» предназначена для наблюдения и коррекции процесса выправки. После развертывания на компьютере посредством специального модуля (контроллера) и стандартных интерфейсов Я8-232е и КБ-422 программа взаимодействует с системой линейного перемещения (СЛП) согласно схеме, изображенной на рис. 2.
Рис. 2. Схема взаимодействия компьютера и СЛП
Измерительная система программно-аппаратного комплекса выправки пути состоит из спутникового приемника позиционирования, системы линейных перемещений, состоящую из лазерных измерителей расстояний, системы ориентации лазерных датчиков, акселерометра, контроллера и компьютера. Структурная схема системы управления выправкой представлена на рис. 3.
Основным достоинством подхода выставки пути в проектное положение с использованием координат, полученных с использованием спутниковой геодезической аппаратуры, является однозначное определение местоположения любой точки пути при многократных проходах выправочно-рихтовочных машин и соответствующего ему отклонения от проектного положения. Это позволяет использовать для получения исходных данных АПК «Профиль», а машины типа ВПР, электробаластер оснастить спутниковым приемником позиционирования. Такой подход позволяет использовать только опорную сеть 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.
Рис. 3. Структурная схема системы управления выправкой пути
1- рама (ось путевой тележки); 2 - рельс; 3 - ходовые тележки; 4 - подъемно - рихтовочное устройство; 5 - измерительная тележка; 6 - лазерные дальномеры; 7 - спутниковая система; 8 - спутниковая система позиционирования; 9 - компьютер; 10 - датчик угла; 11 - базовая станция спутниковой системы; 12 - радио модем
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Положение о проведении реконструкции (модернизации) железнодорожного пути, разработано рабочей группой, утвержденной распоряжением вице-президента ОАО «РЖД» от 27 марта 2008 года № 600р.
2. ГОСТ Р51794-2008. Глобальные навигационные спутниковые системы. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек.
© И.А. Бунцев, 2012
