Новые спутниковые технологии позволяют повысить, производительность работ, уменьшить затраты и повысить качество. Для реализации технологий созданных на базе ГНСС распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006г. утверждена Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, постановлением Российской Федерации от 3 марта 2007г. утверждены правила установления местных систем координат.

Министерством транспорта Российской Федерации в 2003г. утверждена концепция внедрения систем Глобальной спутниковой навигации в транспортном комплексе Российской Федерации (в 2007г. подготовлена вторая редакция Концепции).

Министерством информационных технологий и связи Российской Федерации подготовлен проект Единой системы КВНО в идее совокупности научно-технических, информационных и организаторских ресурсов, а также подсистем сбора, обработки и обмена этими ресурсами между потребителями и поставщиками услуг КВНО, объединенную телекоммуникационными средствами и включенное в единое информационно-коммуникационное пространство страны. Специальным постановлением Правительства Российской Федерации от 9.06.2005г. №365 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 для железнодорожного транспорта под шифром ОКР «Красная стрела», ОКР «Карта ЖД» и НИР «Задача ЖД».

Анализ области применения ГНСС для решения инженерных задач на железных дорогах России показывает наличие широкого  спектра при выполнении проектно-изыскательских работ, строительстве (ремонте) и эксплуатационной работе. При этом наиболее востребованы системы глобальной спутниковой навигации при решении трудоемких задач при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте железных дорог.

В настоящее время в ОАО «РЖД» постановка пути в проектное положение  при проведении реконструкции и капитального ремонта выполняется с использованием проектных данных в относительных величинах, как правило, расстояние между осями проектного и соседнего пути и величиной превышения от заданной точки зафиксированной на опорах контактной сети и только несколько проектных организаций, включая Ленжелдорпроект, Иркутскжелдорпроект, выполняют проектирование и готовят проект в геодезической системе координат, что позволяет повысить качество проектов, автоматизировать процесс проектирования и повысить качество производства путевых работ.

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.

Изыскательские работы при использовании координатных методов проектирования выполняются с использованием тахеометров и спутниковых приемников позиционирования (ГНСС).

Методика натурной съемки, например, при проектировании реконструкции верхнего строения пути и капитального ремонта пути является традиционной:

- разбивочные работы;

- создание опорной геодезической сети;

- закрепление пикетов и других точек на местности;

- измерение координат и высот (X, Y, H);

- подготовка проектных данных.

Реконструкция верхнего строения пути и капитальный ремонт сегодня выполняется в шесть этапов:

•         первый этап – подготовительный;

•         второй этап – вырезка загрязненного балласта;

•         третий этап – замена рельсошпальной решетки;

•         четвертый этап – отделочные работы, выправка пути в плане и профиле, стабилизация балластной призмы;

•         пятый этап – замена инвентарных рельсов на рельсовые плети и уравнительные рельсы;

•         шестой этап - окончательная выправка пути.

Рассмотрим третий и четвертый этапы, связанные с выправкой пути.

Третий этап предусматривает балластировку пути, постановку пути на балласт.

Четвертый этап предусматривает выправку и стабилизацию пути в плане, профиле и по уровню методом сглаживания и оправкой балластной призмы. При выполнении работ на этом этапе предусматривается в соответствии с существующей технологией несколько технологических циклов:

1.       Первичная выправка после балластировки пути (основные работы).

2.       Последующие выправки после дополнительной отсыпки балласта (отделочные работы).

3.       Выправка и стабилизация пути по программе в плане, профиле и по уровню.

4.       Замена инвентарных рельсов на сварные плети с выгрузкой плетей в середину колеи, замену инвентарных рельсов с надвижкой плетей и постановкой их в оптимальный температурный интервал закрепления со сваркой на длину перегона.

5.       Окончательная выправка пути.

Приведенная в общем виде технологическая схема выполнения работ приведена на рисунке 2. 

При внедрении ГНСС для постановки пути в проектное положение состав работ и технология остается прежней и не претерпевает изменений. Изменения предусмотрены на подготовительном этапе п.1, при планировке основном площадки земляного полотна п.2 и выправке пути п.4.

С помощью АПК «Профиль» (рисунок 3), предназначенным для измерения: плановых координат, высот, продольного профиля, расстояния, взаимного расположения одной рельсовой нити относительно другой (уровня), ширины рельсовой колеи (шаблона), положения рельсовых нитей в плане (рихтовка) и положения рельсовых нитей в вертикальной плоскости (просадка) выполняется съемка существующего пути. По данным съемки АПК «Профиль» создается цифровая модель пути с привязкой к проектной документации (в единой системе координат). 

В соответствии с  существующей технологией на 3 этапе при балластировке пути на щебеночный балласт при помощи измерительной системы «Курс» (рисунок 4) установленной на электробалластере производится постановка пути в  проектное положения, при этом контролируются параметры (междупутье, габарит опор контактной сети) с выбранным интервалом (от 1м) в режиме реального времени, и не требует нахождения работников на соседнем пути. Данная технология так же актуальна на однопутных участках пути, где для закрепления пути требуются многочисленные вешки.

Основным отличием системы «Курс», разработанной в СГУПС, от аналогичных систем отечественных и зарубежных фирм является расчет параметров выправки  по геодезическим координатам. Принцип  работы системы «Курс» основан на сравнении в процессе движения геодезических координат оси измерительной тележки выправочно-рихтовочной машины  с проектными координатами, расчет отклонения текущего положения измерительной тележки от проектного и визуализации  отклонений.

Одной из особенностей систем АПК «Профиль» и системы «Курс» является возможность определения длинных неровностей (по координатам) на скользящей хорде от 20 до 500 метров с «шагом» перемещения 1 метр, что может быть реализовано только в комплексе с ГНСС системами.

Далее следуют 4, 5 и 6 этапы, которые так же остаются традиционными.

Технология проведения работ по реконструкции верхнего строения пути и капитального ремонта с применением систем АПК «Профиль» и системы «Курс» на основе ГНСС приведена на рисунке 5.

Испытания системы «Курс»  и отработка технологии постановки пути в проектное положение с использованием ГНСС впервые выполнены СГУПС и ОПМС-19 в сентябре-октябре 2008г. на Западно-Сибирской ж.д. на участке реконструкции верхнего строения 1 пути на перегоне Заринская – Смазнево от 85, 56 км до 108,73 км направления Алтайская – Кузбасс. Задачи при проведении испытаний и отработки технологии ставились следующие:

- определение работоспособности и функциональнных возможностей системы «Курс».

- оценка точности постановки пути в проектное положение.

Результаты испытаний показали работоспособность СУВП «Курс», функциональные возможности которой позволяют определять величины сдвижек, подъемок и текущее положение измерительной тележки электробалластера в линейной и пространственной системе координат.

Для оценки точности измерений требуется значительный (не менее 100км) объем работ, поэтому получены только предварительные результаты  ±3см.

Испытания выявили ряд недостатков и проблем, связанных с обеспечением GSM связи на всем протяжении участка. Так, при потери связи, теряется текущая информация по параметрам выправки. Существует необходимость использования, наиболее надежного и не зависящего от связи GSM, радиомодема. Настройки системы, преобразование координат и создание проекта работ требует высококвалифицированного специалиста. При подготовке СУВП на подготовительном этапе необходимо предъявлять жесткие требования к настройке системы редуцирования координат с антенны системы спутниковой аппаратуры GPS/ГЛОНАСС, на ось путеизмерительной тележки ЭЛБ, а так же юстирования лазерных датчиков определения пространственного положения измерительной тележки относительно корпуса ЭЛБ.

Технология постановки пути в проектное положение с использованием  СУВП на базе ГНСС не отличается от традиционной за исключением подготовительного этапа, этапа планировки основной площадки земляного полотна и этапа выправки в части оптимизации на этих этапах.

Полученный опыт применения ГНСС для постановки пути в проектное положение является положительным, поэтому необходимо дальнейшие исследования по данной тематике, включая опытно-методические и опытно-конструкторские работы.