CC BY
945
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РЕКОНСТРУКЦИИ И РЕМОНТОВ ПУТИ АБСОЛЮТНЫМИ МЕТОДАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ (ГНСС) ГЛОНАСС/GPS
Александр Сергеевич Пикалов
Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191, аспирант на кафедре «Путь и путевое хозяйство», тел. +7-913-945-03-80, e-mail: Pikalov_alex@mail.ru
В статье рассмотрена существующая методика постановки железнодорожного пути в проектное положение при производстве реконструкции и ремонтов, а также предложена схема реализации на основе координатных методов.
Ключевые слова: реконструкция железнодорожного пути, капитальный ремонт пути, система координат, пространственные данные, система управления вырезкой балласта, система управления выправкой пути, ГИС-технологии.
PRODUCTION TECHNOLOGY FOR RECONSTRUCTION AND REPAIRS THE RAILWAY BY ABSOLUTE METHODS USING GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS(GNSS) GLONASS/GPS
Alexandr S. Pikalov
Federal government budgetary institution of higher education “Siberian Transport University”, 630049, city Novosibirsk, Dusi Kovalchuk street, 191, Postgraduate Student of department «Truck and truck facilities», Tel. +7-913-945-03-80, e-mail: Pikalov_alex@mail.ru
The article describes the current method of statement railway way to the design position in the production of the reconstruction and repairs, as well as the implementation of a scheme based on the coordinate methods.
Key words: reconstruction of a railway, railway major repairs, coordinate system, navigation data, ballast cutting-out control system, track alignment control system, technologies based on geoinformation system.
Реконструкция (модернизация) и капитальный ремонт железнодорожного пути направлены на повышение прочности, несущей способности, стабильности, долговечности и других показателей надежности как железнодорожного пути в целом, так и его составных частей и элементов, обеспечивающих продление продолжительности жизненного цикла, сокращение трудоемкости и стоимости технического обслуживания пути и получение экономического эффекта при его эксплуатации.
Безусловно, одним из ключевых моментов выполнения реконструкции (модернизации) и ремонтов железнодорожного пути является реализация проектных решений, в том числе постановка пути в проектное положение.
В настоящее время постановка пути в проектное положение выполняется с использованием проектных данных в относительных величинах, как правило,
это расстояние между осями проектируемого и соседнего пути, превышение относительно исходной точки.
Методика постановки пути в проектное положение заключается в расчете сдвижек и подъемок относительно соседнего пути и с использованием специальной рейки с делениями для определения фактического положения и сдвижки пути на расчетную величину. Данная методика проста в реализации и организации работ и поэтому является наиболее распространенной в настоящее время в ОАО «РЖД». Недостатки данной методики и технологии постановки пути в проектное положение давно известны и являются проблемой, напрямую связанной с использованием относительных методов выправки пути.
Постановка пути в проектное положение одна из наиболее актуальных тем для ОАО «РЖД», особенно с учетом новых возможностей и технологий ГЛОНАСС и требований к повышению качества ремонтов, включая более жесткий контроль качества работ. Особенно актуально это становится в свете реализации стратегии развития ОАО «РЖД» до 2030г. [1], в соответствии с которой планируется выделение Центральной дирекции по ремонту пути в 2013г. в дочерние зависимое общество, что на примере автомобильных дорог может привести к приемке работ сторонними аккредитованными организациями. При этом повышение качества должно обеспечиваться на всех этапах реконструкции (модернизации) и ремонтах пути, при подготовке земляного полотна и так далее. Повышение качества может быть обеспечено за счет внедрения координатных методов, позволяющих в абсолютных величинах определять пространственное положение любой точки и выполнять расчет разности проектного и фактического положения. До последнего времени на это не обращалось внимания. Главное, - обеспечить плавность хода и нормативные требования к геометрическим параметрам. Автоматизированных систем управления выправкой пути, позволяющих определять отклонения от проектных значений, в РФ нет, за исключение разработанной СУВП СГУПС. В Европейских странах постановка пути в проектное положение с использованием координатных методов выполняется несколькими принципиально различными методами. Наиболее высокоточным методом является метод, в основе которого лежит копир-струна, которая геодезическими методами по координатам закрепляется примерно в 1 м от проектного положения пути и в дальнейшем при постановке пути в проектное положение используется для автоматизированного определения сдвижек и подъемок с миллиметровой точностью [2]. Метод дорогостоящий и уступающий другим методам по производительности. Второй метод базируется на использовании лазерных построителей плоскости - метод высокоточный, требующий высокой квалификации специалистов. Метод реализован в системе управления выправкой пути АЛЦ, широко применяющейся в Европейских странах, Китае и Северной Америке.
На сегодняшний день ведется реализация инвестиционного проекта «Технология производства реконструкции и ремонтов пути абсолютными методами с применением глобальных спутниковых навигационных систем (ГНСС) ГЛОНАСС/ОРБ» [3,4].
В рамках данной работы специалистами СГУПС разрабатываются системы автоматизации для щебнеочительных машин, электробалластера и Боита!
Внедрение спутниковых технологий, в том числе запуск национальной системы ГЛОНАСС, дает широкие возможности для решения инженерных задач с высокой точностью и производительностью. Важно отметить, что ошибочно будет рассматривать лишь только один из этапов работ (к примеру, выправку пути) для достижения проектных параметров пути после ремонта. Необходимо рассматривать процесс производства работ по реконструкции и ремонтам пути в комплексе. Так без достижения проектных отметок по вырезке, в связи с необходимостью обеспечить нормативную толщину щебеночного балласта под шпалой не возможно будет достигнуть проектных отметок при выправке пути.
Особенностью данной технологии является принцип сохранения существующей цепочки технологических операций без изменения их последовательности. Реализация происходит путем внедрения на определенных этапах техники и технологий, позволяющих точно контролировать исполнение проектных решений и автоматизировать производственный процесс.
Технология затрагивает всю технологическую цепочку, от стадии проектирования, до стадии сдачи пути в эксплуатацию, с использованием оборудования на основе ГНСС. Работа всех машин, задействованных в технологии, основана на едином принципе сравнения текущих координат заданных параметров с проектными и дальнейшим приведении существующих показателей к проектным.
Рассмотрим этапы внедрения спутникового оборудования в технологию реконструкции, модернизации и ремонтов железнодорожного пути (рис. 1).
1-й этап - Проектирование и создание цифровой модели пути (ЦМП).
На сегодняшний день исполнитель работ по реконструкции и ремонтам пути (ПМС) получает проект на бумажном носителе. Основными документами для реализации проектных решений являются: утрированный продольный профиль, «эпюра рихтовок» в относительных величинах (расстояния от опор контактной сети (КС) и междупутье, вырезка относительно существующего положения пути и т.д.), в координатах проект не выдается.
Планируется выполнение съёмки инфраструктуры силами ОАО «Росжелдорпроект» координатным методом, выдача проектных решений на ремонтируемый путь, существующий соседний путь, боковая грань опор КС, контактный провод КС, полосу отвода в координатах WGS-84. Детализация на прямых и кривых через 0.5м. Так же требуются координаты всех обустройств (изостыки, мосты, мачты светофоров и т.д.) и создание ЦМП.
Результат 1-го этапа - цифровая модель пути.
2-й этап - Съемка пути и ведомственная экспертиза.
Ведомственная экспертиза производится путем прохода по участку пути до ремонта с использованием АПК «Профиль». Программный комплекс для обработки цифровой модели пути ремонтируемого участка в абсолютных координатах с габаритами до опор, платформ, мостов, междупутья и т.д. позволит проверить ЦМП на соответствие действительности. При
необходимости выдаются замечания к проекту, и передаются проектировщику для доработки ЦМП.
Результат 2-го этапа - цифровая модель пути (с учетом корректировок), окончательное проектное решение.
3-й этап - Переход к координатному методу контроля вырезки (очистки) загрязненного балласта.
1 этап - Проектирование и создание ЦМП
2 этап -Ведомственная экспертиза
3 этап - Переход к координатному методу контроля
вырезки
4 этап - Переход на координатный метод постановки пути
5 этап - Переход на координатный метод выправки
пути
6 этап - Съемка пути АПК «Профиль», выдача исполнительной документации
Рис. 1. Этапы внедрения в технологию реконструкции (модернизации) и
капитального ремонта пути
На сегодняшний день вырезка (очистка) загрязненного балласта машинами тяжелого типа (РМ, СЧ, ЩОМ-1200) контролируется вручную относительным методом от соседнего пути и реперов на опорах контактной сети, поперечный уклон контролируется шаблоном ЦУП, возникают сложности при высоких темпах работ и в ночное время (рис. 2). Использование штатной системы контроля вырезки машин РМ, основанной на измерении превышения передней тележки, находящийся на пути с не вырезанным (очищенным) балластом, над задней тележкой, находящейся на пути с вырезанным (очищенным) балластом, не имеет эффекта, так как перед работой данных машин, как правило, осуществляется проход машины ВПО с подъемкой пути для отрясывания шпальных ящиков от слежавшегося балласта. Кроме того, штатная система не позволяет учесть факторы воздействия на путь в промежуток времени от проектирования до начала производства работ.
Для загрузки ЦМП и контроля за вырезкой (очисткой) загрязненного балласта (СУВП-ЗП) необходима установка на машину тяжелого типа
спутникового оборудования с комплексом АК СУВП-ЗП. После загрузки ЦМП на данном этапе будет производиться вырезка загрязненного балласта машиной РМ.
Рис. 2. Вырезка загрязненного балласта щебнеочистительной машиной
Результат 3-го этапа - возможность вырезки (очистки) загрязненного балласта до проектных отметок, с созданием нормативного поперечного уклона по всей ширине основной площадки земляного полотна.
4-й этап - Переход на координатный метод постановки пути.
Так же как и на предыдущих этапах на сегодняшний день проектное положение контролируется вручную относительным методом от соседнего пути и реперов на опорах контактной сети, что вызывает сложности при высоких темпах работ и в ночное время (рис. 3).
Рис. 3. постановка пути в проектное положение электробалластером (ЭЛБ)
На данном этапе необходима установка на ЭЛБ спутникового оборудования с программно-аппаратным комплексом и последующей автоматизацией
управления рабочими органами ЭЛБ. После укладки рельсо-шпаловой решетки (РШР) (либо после очистки при усиленном среднем и среднем ремонте пути) на этапе балластировки, при помощи ЭЛБ постановка пути в проектное положение производится путем послойной подъемки и рихтовки.
Результат 4-го этапа - железнодорожный путь, выставленный в проектное положение с оставлением подъемки для машины Боита! (ВПР-02).
5 этап - Окончательная выправка пути машинами ВПР-02, Боита!
На сегодняшний день выполняется по расчету программы «Навигатор», часто (по практическим промерам на участках ремонта пути и результатам статистических исследований) со сдвижкой от проектного положения поставленного ЭЛБ. Необходима выправка пути машинами Боита! (рисунок 4) оснащенных оборудованием с использованием глобальных спутниковых навигационных систем (ГНСС) ГЛОНАСС/ОРБ. На данном этапе предусмотрена установка на машину Боита! автоматизированной системы управления выправкой координатными методами, с использованием спутникового оборудования.
Результат 5-го этапа - окончательная выправка пути с постановкой в проектное положение.
Рис. 4. выправка пути машиной Боита!
6-й этап - Исполнительная съемка ж.д. пути и инфраструктуры после ремонта.
На сегодняшний день съемка производится вручную, относительными методами, имеющими низкую производительность и не высокую точность. На данном этапе предусматривается проход АПК «Профиль» до открытия пути для движения поездов с целью проверки пути на соответствие проекту, при наличии таковых производится устранение выявленных отклонений в рамках того же закрытия, без дополнительных «окон». При отсутствии отступлений оперативно производится выдача требуемых форм (лента вагона - путеизмерителя, карточки кривых, план, продольный профиль и т.д.) без необходимости привлечения вагона путеизмерителя и ЦНИИ-4.
Результат 6-го этапа - проверка соответствию проекту, выдача документации для сдачи железнодорожного пути в соответствии с ЦПТ-53,ЦПТ-54, ЦУКС-799, и т.д.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 877-р
2. Щербаков В.В., Пикалов А.С. Выправка пути при реконструкции и ремонте железнодорожных путей с использованием ГИС-технологий и ГНСС / Транспортное строительство. - 2012. - №1. - С. 23-26.
3. Протокол совещания в департаменте технической политики ОАО «РЖД» (протокол №Цтех-753/пр);
4. Протокол заседания секции «Путевое хозяйство» научно-технического совета ОАО «РЖД».
© А.С. Пикалов, 2012
