Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО


Версия для печати
Обсудить в форуме

На пике инновационных технологий

На прошедшей в сентябре в Берлине крупнейшей международной железнодорожной выставке «InnoTrans 2012» дочерними компаниями «РЖД» «Росжелдорпроект» и «НИИАС» была представлена комплексная технология постановки пути в проектное положение с использованием ГЛОНАСС/GPS и данных Комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ).

О новых технологиях рассказывают генеральный директор ОАО «Росжелдорпроект» Андрей Николаевич Волков, его заместитель по инфраструктурным проектам и инновациям, кандидат технических наук Александр Григорьевич Гельфгат и заместитель директора Центра инновационных инженерных изысканий на железнодорожном транспорте «Росжелдоризыскания» Андрей Александрович Воронков.

А.Н. Волков
А.Г. Гельфгат
А.А. Воронков
На пике инновационных технологий
На пике инновационных технологий
На пике инновационных технологий
На пике инновационных технологий
На пике инновационных технологий
На пике инновационных технологий
Возможность применения координатно-временной информации, получаемой с помощью современных глобальных навигационных спутниковых систем, в различных функциональных приложениях задач проектирования, строительства, содержания, ремонта и реконструкции железнодорожных магистралей активно прорабатывается во всех государствах, развивающих железнодорожный транспорт, включая Германию, Францию, Швейцарию, США, Канаду и Китай. Из стран СНГ наиболее активно занимается инновационными технологиями в данной области Казахстан.

Начало 2000-х годов отмечено развертыванием наземных сетей базовых референсных станций систем дифференциальной коррекции (ДГНСС), позволяющих вычислить корректирующие поправки к спутниковым данным, обеспечивая возможность определения местоположения объектов на земной поверхности с сантиметровыми точностями в режиме реального времени и миллиметровыми точностями в режиме постобработки.

На основе описания железнодорожного пути как трехмерного пространственного объекта, в соответствующих службах передовых стран мира стали разрабатываться технологии проектирования, строительства и текущего содержания пути. При этом практически во всех разработках в качестве инструмента были выбраны цифровые модели пути (ЦМП) и геопространственные базы данных (ГБД), используемые для сбора, хранения и оценки информации о текущем состоянии пути и выработки рекомендаций по предупреждению и устранению выявленных неисправностей.

Применительно к странам ЕС суть подхода применения координатных методов и действующих спутниковых технологий ДГНСС составляли следующие положения:

– наиболее действенным методом контроля и выправки пути признается координатный;

– координатный метод базируется на системе непрерывного координатно-цифрового описания пути с применением единой общеевропейской системы координат ETRS;

– основным инструментом получения координатных данных по объектам железнодорожной инфраструктуры с требуемыми точностями являются технологии дифференциальной коррекции первичных данных GPS и ГЛОНАСС на основе развертываемых наземных сетей базовых спутниковых референсных станций.

Первым и сегодня приоритетным, направлением стало использование технологий спутникового позиционирования на основе ДГНСС для обеспечения привязки в едином координатном пространстве результатов измерений, полученных в ходе инструментального контроля геометрии пути, проводимых с помощью подвижных путеобследовательских станций (вагонов и тележек).

Ярким примером такого внедрения могут служить скоростные станции типа Archimede (Италия), IRISSys (Германия) и т.п. Они оснащены уникальной аппаратурой, в состав которой входят спутниково-инерциальные системы для точного определения трехмерных координат оси пути.

Успехи в использовании технологий высокоточного спутникового позиционирования для координатной привязки результатов измерений, получаемых различными путеобследовательскими станциями, обусловили дальнейшее развитие технологий, направленных на использование координатных методов непосредственно в системах управления машин, осуществляющих выправку пути.

Международный железнодорожный союз в 2008 году ввел в действие рекомендации по применению единой геоцентрической системы координат при инженерных путевых работах в странах ЕС.

Всем им при геодезическом обеспечении работ по строительству и содержанию железнодорожного пути рекомендовано использование единой Европейской системы наземных координат ETRS-89 совместно с подходящими картографическими проекциями. Соответственно, практически все европейские страны запланировали к 2017 году обязательный переход от своих национальных координатных систем к единой координатной системе ETRS-89, а при построении ЦМП использование стандартизованной модели непрерывного координатно-цифрового описания пути (CNTD). CNTD описывает 3D-модель железнодорожного пути с использованием непрерывных (бесшовных) математически точных элементов, позволяющих определить плановые координаты и высоты любой точки пути.

Необходимость создания и внедрения инновационной технологии реконструкции и ремонтов пути на основе координатных методов с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS обусловлена тем, что ОАО «РЖД» должна совершенствовать используемые в настоящее время традиционные методы выправки пути, базирующиеся на относительных измерениях. Надо устранить ряд «узких мест» в применяемых технических решениях, повысить качество и эффективность ремонтных работ на сети российских железных дорог.

По поручению ОАО «РЖД», «Росжелдорпроект», начиная с 2009 года, ведет детальную работу по созданию и применению цифровых моделей пути. В 2010-ом в «РЖД» было приняло решение о создании Комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающей в себя основные базовые и инновационные достижения в области геодезии, инженерных изысканий и проектирования. Пилотным полигоном для реализации КСПД ИЖТ был выбран участок высокоскоростного движения Москва – Санкт-Петербург – Бусловская.

* * *

В сложившейся за последние десятилетия практике съемка пути при проектно-изыскательских работах ведется относительным методом, а проектные данные (даже в случаях применения при изысканиях современного геодезического оборудования) готовятся в относительных величинах, представляя собой на выходе эпюры рихтовок и продольный профиль.

При использовании выправочных машин ВПО, ВПР, Дуоматик за счет того, что текущее положение уложенного пути перед ними неизвестно, выправка осуществляется только по заданным эпюрам рихтовок. Как следствие, это приводит к появлению длинных профильных просадок на прямых участках и зарихтованности кривых.

Без единой координатной привязки проекта, после проведения ремонта, при последующих работах по текущему содержанию пути (включая планово-предупредительную выправку) происходит накопление «ухода» от исходного проектного положения, который относительными методами эффективно проконтролирован быть не может.

Развитие инновационных технологий инженерных изысканий и появление новых методов получения пространственной информации обуславливает прогресс в области изысканий, проектирования и строительства объектов железнодорожной инфраструктуры.

К инновационным можно отнести технологии определения пространственных координат с использованием ГЛОНАСС/GPS-аппаратуры, получение пространственных данных при помощи измерительных комплексов воздушной аэрофотосъемки и лазерного сканирования (мобильного и наземного).

Накопленные пространственные данные используются на всех этапах жизненного цикла объектов инфраструктуры железных дорог – от изыскания и проектирования до строительства и текущего содержания. Единство и актуальность пространственных данных на всех этапах обеспечивают качество выполняемых работ, точный контроль постановки пути и объектов инфраструктуры в проектное положение, создают информационную основу для управления инфраструктурой.

Развертывание в ОАО «РЖД» работ по внедрению технологий, основанных на применении данных от глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, и возможности их высокоточной дифференциальной коррекции от наземных спутниковых референсных станций, позволяет получать в режиме реального времени координаты объектов путевой инфраструктуры с высокой точностью. Тем самым открывается перспектива перехода к новым инновационным технологиям выправки пути.

В основе создаваемой на полигоне Москва – Санкт-Петербург – Бусловская КСПД ИЖТ лежат высокоточная координатная система (ВКС) и цифровые модели пути (ЦМП).

Это позволило сформировать высокоточное координатное пространство на полигоне и на такой основе вплотную подойти к созданию «сквозных технологий», увязывающих на платформе единого координатного описания все процессы на стадиях проектирования, строительства, реконструкции, ремонтов и текущего содержания.

КСПД ИЖТ является информационно-технологической системой сбора, обработки, хранения и предоставления зарегистрированным пользователям координатной информации об объектах инфраструктуры и подвижных объектах железнодорожного транспорта.

Основным назначением ВКС является создание единого высокоточного координатного пространства, реализуемого на основе механизмов использования глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS и их дополнений, геодезическое обеспечение всех видов инженерных изысканий, проводимых для проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог, а также полевого трассирования новых магистралей. Система предоставляет навигационное обеспечение работ по управлению строительными и ремонтными машинами и механизмами и создает основу для получения надежной оценки качества строительства и ремонтов железных дорог.

Таким образом, высокоточная координатная система впервые в практике отечественных железных дорог позволяет увязать воедино решение задач инженерно-геодезического обеспечения проектирования, капитального строительства, эксплуатации с требованиями повышения безопасности перевозочного процесса на всех стадиях жизненного цикла магистралей.

По своей структуре ВКС состоит из дифференциальной подсистемы глобальной спутниковой системы (ГНСС) и опорной геодезической сети (ОГС). В состав дифференциальной подсистемы ГНСС входят расположенные вдоль железных дорог базовые станции, сетевой центр сбора и обработки (ЦСО) данных от сети таких станций, подсистема связи, включающая в себя канал фиксированной связи (СПД РЖД) по доставке результатов измерений от станций в ЦСО и канал подвижной радиосвязи по доставке контрольно-корректирующей информации из ЦСО к потребителю (для уточнения его координат).

Базовые станции непрерывно выполняют кодовые и фазовые измерения по сигналам спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, передают их результаты в ЦСО.

Основную часть оборудования таких станций составляют геодезические двухчастотные приемники сигналов ГНСС. С их помощью определяются координаты пунктов опорной сети, а также объектов инфраструктуры в статическом и кинематическом режимах, включая и режим реального времени.

С помощью СПД РЖД осуществляется сбор спутниковой информации со всех станций в ЦСО. В нем вычисляют контрольно-корректирующую информацию и затем передают ее по каналам подвижной радиосвязи на мобильные средства для уточнения координат объектов железнодорожной инфраструктуры.

Спутниковая информация хранится на сервере ЦСО для обеспечения координатных определений в режиме постобработки. Ведется также мониторинг состояния сети базовых станций и осуществляется автоматическое управление этой сетью. В случае необходимости возможно ручное управление работой дифференциальной подсистемы ГНСС.

Опорная геодезическая сеть, являющаяся геометрической основой железнодорожной инфраструктуры, формируется каркасными (совпадающими с базовыми станциями), главными и промежуточными пунктами, закладываемыми в полосе отвода и обеспечивающими в среднем плотность в два пункта на один километр дистанции.

Она обеспечивает резервирование функционирования подсистемы ГНСС на случай возможных отказов в ее работе или невозможности приема спутниковых сигналов на магистрали (например, при экранировании спутниковых радиосигналов зданиями, сооружениями, деревьями, рельефом местности и т.п.). Существует возможность обустройства временных базовых станций, более приближенных к району производства работ, что позволяет точнее определять местоположение объектов.

С использованием промежуточных пунктов можно дополнять или заменять спутниковые измерения традиционными геодезическими, позволяющими на расстояниях до одного километра реализовывать более высокую точность при определении местоположения. Опорная геодезическая сеть служит основой для координатных и высотных калибровок дифференциальной подсистемы ГНСС, а также для контроля качества ее работы при текущих поверках и аттестации. С ее помощью можно развивать съемочные сети в пределах полосы отвода магистрали и выполнять геодезическое обеспечение аэрофотосъемки, воздушного, мобильного и наземного лазерного сканирования.

Опорная геодезическая сеть обеспечивает среднюю квадратическую погрешность взаимного положения смежных пунктов в плане 8 мм, а по высоте (нормальной) – 5 мм.

Высокоточная координатная система позволяет обеспечить координатное единство решения задач инженерных изысканий, проектирования, капитального строительства и ведения путевого хозяйства, с одной стороны, и управления перевозочным процессом и повышение безопасности движения с другой.

Концепция применения ВКС предусматривает создание и использование цифровых моделей геометрических параметров пути и других объектов инфраструктуры как составной части комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Таким образом, ВКС представляет собой основу формирования системы Единого координатного обеспечения создания и эксплуатации инфраструктуры железных дорог как составной и неотъемлемой части единого геоинформационного пространства ОАО «РЖД» и инфраструктуры пространственных данных России.

В последние годы рядом ведущих предприятий и институтов «РЖД» (ОАО «Росжелдорпроект», «НИИАС», ЗАО «ИнтехГеоТранс», СГУПС и др.) в тесном взаимодействии с Центральной дирекцией инфраструктуры, департаментами капитального строительства, технической политики, корпоративной информатизации и другими причастными подразделениями компании, Центральной дирекцией по ремонту пути, дорожными службами Октябрьской, Западно-Сибирской, Северо-Кавказской разработан комплекс технических решений по обеспечению производства реконструкции и ремонтов пути на базе координатных методов, основывающихся на спутниковых данных и пространственной информации об объектах инфраструктуры.

Применяемая методология зиждется на следующих принципах:

– изыскания и проекты реализуются в едином координатном пространстве, формируемом спутниковыми системами ГЛОНАСС/GPS с высокоточными дифференциальными дополнениями и наземными реперными сетями (ВКС) c выдачей результирующих материалов в координатной форме;

– проектные данные по конкретным участкам работ готовятся в координатной форме с подготовкой на выходе цифровых моделей пути и объектов инфраструктуры (ЦМП);

– в ходе выправочных работ расчет сдвижек и подъемок осуществляется в режиме реального времени на основании сравнения фактического и проектного положения пути в единой координатной системе.

Основу методологии составляют цифровые модели пути и объектов инфраструктуры. ЦМП – это математическое описание геометрических характеристик и пространственного положения пути и объектов инфраструктуры железных дорог.

Создание ЦМП начинается с первых шагов создания самого объекта – изысканий и проектирования. На первых этапах инженерных изысканий путем использования инновационных методов мобильного и воздушного лазерного сканирования получаются облака точек лазерных отражений, в которых каждая точка несет в себе информацию о своем пространственном положении.

Облако точек обрабатывается, в нем выделяются объекты инфраструктуры (рельсы, ось пути, контактный провод, опоры контактной сети и т.д.).

К этой информации добавляется обзорная картографическая информация, полученная по результатам воздушной аэрофотосъемки, а также данные георадара, показывающие структуру слоев балластной призмы и земляного полотна железной дороги.

Далее в процессе изысканий недостающие данные и исследования проводятся в поле и камеральными способами. Они служат основой для проектирования объектов инфраструктуры.

В результате проект сопровождается цифровым описанием пространственного положения запроектированных объектов в виде ЦМП.

ЦМП может быть получена также по результатам изысканий для уже существующих магистралей и использована при оценке качества выполнения проекта, габарита приближения строений, геометрических характеристик пути, моделирования изменений геометрии пути и т.д.

На основании такой методологии разработаны инновационные технологии автоматизированного управления вырезкой балласта и выправкой пути. Реализованы проекты оснащения щебнеочистительных (типа RM-80 и СЧ) и путевых (типа ВПО-3000, ЭЛБ, Дуоматик) машин необходимыми средствами спутниковой навигации и специальным программным обеспечением для бортовых систем управления.

При использовании инновационной технологии постановка пути в проектное положение осуществляется исходя из измеряемого в режиме реального времени фактического положения пути и сравнения его с проектным положением, представленным в координатной форме в виде непрерывного цифрового описания – цифровой модели пути.

Такая технология выправки исключает появление длинных неровностей в плане и профиле, позволяет осуществить автоматизацию технологического процесса, обеспечивая при этом повышение качества работ за счет точности проводимых измерений, минимизации влияния человеческого фактора и оптимизации использования путевых машин вследствие исключения дополнительных измерительных проходов.

Обеспечение единства измерений путем привязки объектов к высокоточной координатной системе открывает перспективы повышения точности исполнения проектных решений.

Разработка проектов с выдачей ЦМП с привязкой к ВКС позволяет после завершения ремонта решать задачи приведения пути к проектному положению и при последующем текущем содержании пути, сравнивая фактическое положение пути с проектными данными, обеспечивая тем самым существенную экономию затрат на текущее содержание пути и подготовку новых проектных решений.

Перечислим основные цели новой технологии:

– постановка и содержание пути в проектном положении на основе координатных методов, реализуемых с помощью спутниковых технологий, формирования единого координатного пространства, использования проектов и цифровых моделей пути в координатной форме, создания и ведения актуализированной базы данных КСПД ИЖТ проектных решений и текущего состояния пути;

– переход к ремонтам пути по фактическому состоянию с учетом координатной привязки выявляемых расстройств;

– сокращение затрат на проведение изысканий, разработку проектов, выполнение работ по выправке пути и контролю их качества;

– оптимизация использования путевых машин при выполнении работ по ремонту пути.

* * *

Подход к ведению базы пространственных данных, принятый в ОАО «РЖД», развивается на пике инновационных технологий и опыта европейских железных дорог, которые по праву считаются передовыми в области железнодорожной инфраструктуры. По опыту зарубежных коллег можно судить, что применение развиваемой комплексной технологии дает существенный экономический эффект, повышает качество и ответственность исполнителей за счет сопоставимости результатов измерений и возможности технического контроля проектирования и строительства.

© Евразия Вести X 2012







X 2012

Евразия Вести X 2012

«РЖД»: международные проблемы и перспективы

Высокий уровень взаимодействия администраций

Железные дороги Туркменистана

На колее сотрудничества

Белорусская магистраль: преимущества транзита

Обошлись без форс-мажора

На пульсе инноваций

Грузовой вагон на пространстве 1520

По пути развития

О корректировке «Положения о продлении срока службы грузовых вагонов, курсирующих в международном сообщении»

Дефицит вагонов: фантазии и реальность

Безопасность, комфорт и соблюдение графика

За все в ответе

Евроазиатские маршруты ОАО «ФПК» привлекают отечественных и зарубежных пассажиров

Пассажирские поезда Крюковского вагоностроительного: ускоренный, скоростной, высокоскоростной

«Русский вечер в Берлине» на InnoTrans!

На правильном пути

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести