Система автоматизированного управления для выставки пути в проектное положение с использованием глобальных навигационных спутниковых систем Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ВЫСТАВКИ ПУТИ В ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ

Иван Александрович Бунцев

Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, кандидат технических наук, ведущий инженер лаборатории «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна», тел. (913)397-48-42, e-mail: geodep@ngs.ru

В статье рассмотрен подход к использованию глобальных навигационных спутниковых систем и проектных данных, подготовленных в геодезических координатах, для выставки пути в проектное положение на базе системы автоматизированного управления путевыправочной машиной.

Ключевые слова: система автоматического управления, система координат, спутниковый геодезический приемник, автоматизация работ, глобальная навигационная спутниковая система.

AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR MOVING THE WAY TO PROJECT POSITION USING GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS

Ivan A. Buntsev

Siberian Transport University, 630108, Russia, Novosibirsk, 191 D. Kovalchuk, senior engineer, «Road and road bed monitoring» laboratories, tel. (913)397-48-42, e-mail: geodep@ngs.ru

The article describes the approach to the use of global navigation satellite systems, and design data in geodetic coordinates to move the way in the project position on the basis of the automated control system.

Key words: automatic control system, coordinate system, satellite geodetic equipment, automatization of work, global navigation satellite system.

Постановка пути в проектное положение в настоящее время выполняется с использованием проектных данных в относительных величинах, используются, как правило, расстояние между осями проектного и соседнего пути и величина 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.

Исходными данными для выправки пути являются значения расстояния между точками оси ремонтируемого пути и оси существующего пути. Данные получают при проведении изысканий. Работы выполняются с использованием относительных методов измерения (метод Гоникберга и т.д.), рис. 1, поэтому исходные данные не позволяют определять длинные неровности в плане и продольном профиле. Это один из наиболее существенных недостатков исходных данных для проектирования. Вторым недостатком является временной фактор, связанный с временным

интервалом между выполнением изыскательских работ и выправкой пути. За промежуток времени путь смещается как в плане, так и по высоте, поэтому проектные данные теряют свою актуальность. Достоверность данных уменьшается с увеличением времени между изысканиями и выправкой. Применяемые в настоящее время технологии выправки пути и постановки в проектное положение не обеспечивают высоких показателей геометрии пути из-за ограниченных исходных данных, ограниченных функциональных возможностей выправочно -рихтовальных машин и методики измерений.

Рис. 1. Привязка при ремонтах пути относительными методами

Анализ результатов опытно-методических работ по оценке состояния рельсовой колеи по геометрическим параметрам показывает наличие длинных неровностей в плане и вертикальной плоскости (продольном профиле). Длинные неровности в плане (заводины) и продольном профиле (лощины) образовались при выполнении капитального ремонта, в процессе эксплуатации пути их характеристики могут изменяться. Наличие длинных неровностей недопустимо, так как ограничивает возможность повышения скоростей движения. На рис. 2 приведён график неровностей в диапазоне хорд от 20м до 200м. Из приведенных данных видно, что длинные неровности выявляются на хордах более 100 метров. Таким образом, координатный способ позволяет в широком диапазоне определять геометрические параметры рельсовой колеи и использовать их для расчета сдвижек и подъемок.

Вычисление неровностей на различных хордах

А Л. —'

у

V,

Длинная неровность

(.Ї Л И її л ^

5

£ 0,000

9000 1 0000 11000

Расстояние, м

— Хорда 20 метров —Хорда 50 метров —Хорда 100 метров —Хорда 200 метров

Рис. 2. Определение неровности в горизонтальной плоскости в диапазоне хорд от 20 до 200 м

Внедрение спутниковых технологий, в том числе запуск национальной системы ГЛОНАСС, дает широкие возможности для решения инженерных задач с высокой точностью и производительностью. Работа всех машин задействованных в технологии основана на едином принципе сравнения текущих координат верхнего строения пути, с проектными данными и дальнейшим приведении существующих показателей к проектным. В качестве измерительного устройства технология предусматривает использование автоматизированного путеизмерительного комплекса (АПК) "Профиль". АПК осуществляет определение фактического положения оси пути и его геометрических параметров с высокой точностью (точность местоопределения 1 см). Результаты измерения геометрических параметров пути в электронном виде передаются в интерфейс путевыправочных машин, где происходит сравнение фактического положения оси пути и прочих 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 путевыправочной машины. Технология ориентирована на использование проектных материалов, подготовленных в геодезических координатах.

Программное обеспечение системы управления выправной пути (ПО СУВП) состоит из нескольких модулей, находящихся на разных архитектурных слоях по отношению к пользователю (оператору машины) и аппаратному обеспечению. ПО СУВП предназначено для расчета величины параметров выправки пути, визуализации проектного и текущего положения измерительной тележки, а так же для автоматизированного управления выправкой.

ПО СУВП имеет модульную структуру, и состоит из следующих основных модулей, изображенных на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема взаимодействия 1ВМ - совместимого компьютера и системы линейных перемещений (СЛП) с помощью ПО СУВП

Алгоритм работы с программным обеспечением системы управления выправной и постановки пути в проектное положение изображен на рис. 4.

Начало

Конец

Рис. 4. Алгоритм работы ПО СУВП

© И. А. Бунцев, 2014