Внедрение глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС позволило автоматизировать наиболее трудоемкие работы при планировке, профилировании земляного полотна, а также решении других инженерно-геодезических задач в транспортном строительстве. На рис. I показана структурная схема реализации спутниковых технологий на строительных машинах.
Новые спутниковые технологии повышают производительность работ и их качество, уменьшают затраты. Для реализации технологий созданных на базе ГНСС распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006 г. утверждена Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, а постановлением от 3 марта 2007 г. определены правила установления местных систем координат.
Министерством транспорта в 2003 г. утверждена концепция внедрения систем Глобальной спутниковой навигации в транспортном комплексе страны (в 2007 г. подготовлена ее вторая редакция).
Министерство информационных технологий и связи разработало проект Единой системы коорди- натно-временного и навигационного обеспечения (КВНО), включающей научно-технические, информационные и организационные ресурсы, а также подсистемы сбора, обработки и обмена этими ресурсами между потребителями и поставщиками услуг КВНО, об ьед и нен н ые телеком м ун и кац ион н ы м и средствами и входящие в единое информационно- коммуникационное пространство страны. Специальным постановлением Правительства № 365 от 9.06.2005 г. определен порядок и организация оснащения аппаратурой ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS железнодорожного транспорта, используемого для перевозок пассажиров и грузов.
Федеральное агентство железнодорожного транспорта (ФАЖТ) разрабатывает нормативную базу под шифром ОКР (опытно-конструкторская работа) «Красная стрела», ОКР «Карта ЖД» и НИР (научно- исследовательская работа) «Задача ЖД».
Область применения ГНСС в решении инженерных задач на железных дорогах России включает широкий спектр проектно-изыскательских, строительных (ремонтных) и эксплуатационных работ. Наиболее востребованы системы глобальной спутниковой навигации при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте.
В настоящее время при постановке пути в проектное положение используют данные в относительных величинах, как правило, это расстояние между осями проектного и соседнего путей и превышение относительно фиксированной точки на опорах контактной сети. Только несколько организаций, включая Ленжелдорпроект, Иркутскжелдорпроект, выполняют проектирование в геодезической системе координат, что позволяет автоматизировать процесс и повысить качество проекта и путевых работ.
Применение геодезических координат исключает длинные неровности в плане и профиле. Постановка пути в проектное положение значительно эффективнее при использовании координатных методов, чем относительных. Повышается точность, упрощается организация подготовительных операций. Изыскательские работы выполняют с помощью тахеометров и спутниковых приемников позиционирования (ГНСС).
Методика натурной съемки, например, при проектировании реконструкции верхнего строения и капитального ремонта пути является традиционной. В нее входят разбивочные работы, создание опорной геодезической сети, закрепление пикетов и других точек на местности, измерение координат и высот (X, Y, Н), подготовка проектных данных.
Реконструкцию верхнего строения пути и капитальный ремонт сегодня проводят в шесть этапов: первый — подготовительный; второй — вырезка загрязненного балласта; третий — замена рельсошпальной решетки; четвертый — отделочные работы, выправка пути в плане и профиле, стабилизация балластной призмы;
пятый — замена инвентарных рельсов на рельсовые плети и уравнительные рельсы;
шестой — окончательная выправка пути методом сглаживания.
Рассмотрим третий и четвертый этапы, связанные с выправкой пути.
Третий этап включает балластировку, постановку пути на балласт.
На четвертом этапе предусматривается в соответствии с существующей технологией несколько циклов: первичная выправка после балластировки пути (основные работы);
последующие выправки после дополнительной отсыпки балласта (отделочные работы);
выправка и стабилизация пути по программе расчета проекта в плане, профиле и по уровню.
При внедрении ГНСС для постановки пути в проектное положение состав работ и технология остаются прежними. Изменения предусмотрены на подготовительном этапе, при планировке основной площадки земляного полотна и выправке пути.
С помощью АПК «Профиль» (рис. 2) выполняют съемку параметров существующей линии. По полученным данным создают цифровую модель пути с привязкой к проектной документации (в единой системе координат).
В соответствии с технологией на третьем этапе при балластировке пути с помощью измерительной системы управления выправкой пути (СУВП) «Курс» (рис. 3), расположенной на электробалластере, устанавливают путь в проектное положения. При этом контролируются параметры (междупутье, габарит опор контактной сети) с выбранным интервалом (от I м) в режиме реального времени, и не требуется нахождение работников на соседнем пути. Данная технология также актуальна на однопутном участке, где для его закрепления необходимы многочисленные вешки.
Основным отличием системы «Курс», разработанной в СГУПСе, от аналогичных систем отечественных и зарубежных фирм является расчет параметров выправки по геодезическим координатам. Принцип действия системы «Курс» основан на том, что при движении выправочной машины сравниваются геодезические координаты оси измерительной тележки с проектными, рассчитываются их отклонения, вычисляются сдвижки в плане и по высоте, которые отображаются на экране монитора в цифровом и графическом виде.
Одной из особенностей систем АПК «Профиль» и системы «Курс» является возможность определения длинных неровностей (по координатам) на скользящей хорде от 20 до 500 м с шагом перемещения 1 м, что может быть реализовано только в комплексе с ГНСС системами.
Технология реконструкции и капитального ремонта с пути применением систем АПК «Профиль» и «Курс» на основе ГНСС приведена на рис. 4.
гии постановки пути в проектное положение с ис- текущая информация по параметрам выправки. Су-
пользованием ГНСС впервые выполнены СГУПС и шествует необходимость в наиболее надежном и не
ОПМС-19 в сентябре—октябре 2008 г. при реконс- зависящем от связи GSM, радиомодеме. Для настрой-
трукции верхнего строения пути на перегоне Зарине- ки системы, преобразования координат и создания
кая—Смазнево направления Алтайская—Кузбасс За- проекта работ требуется высококвалифицированный
падно-Сибирской дороги. При испытаниях и отра- специалист. На подготовительном этапе необходимо
ботке технологии ставились следующие задачи: опре- предъявлять жесткие требования к настройке систе-
делить работоспособность и функциональную воз- мы редуцирования координат с антенны системы
можность системы «Курс», оценить точность поста- спутниковой аппаратуры GPS/ГЛОНАСС на ось пу-
новки пути в проектное положение. геизмерительной тележки ЭЛБ, а также юстирования
Результаты проверки показали, что СУВП «Курс» лазерных датчиков определения пространственного
позволяет установить величины сдвижек, подъемок и нахождения измерительной тележки относительно
текущее положение измерительной тележки электро- корпуса ЭЛБ.
балластера в линейной и пространственной системе Технология постановки пути в проектное положе-
координат. ние с использованием СУВП на базе ГНСС не отли-
Для оценки точности полученных данных требу- чается от традиционной за исключением подготови-
ется больший (не менее 100 км) объем работ, поэтому тельного этапа, планировки основной площадки и
полученные предварительные результаты имеют от- выправки.
клонения ±3 см. Полученный опыт применения ГНСС является
Испытания выявили ряд недостатков и проблем, положительным, поэтому необходимы дальнейшие
связанных с обеспечением CSM связи на всем протя- исследования в данной области, включая опытно-ме-
жении
