Технология производства работ по реконструкции пути с применением глобальных навигационных спутниковых систем

Реконструкция и капитальный ремонт пути выполняются на Западно-Сибирской железной дороге по типовой технологии высокими темпами (1500 –2000 м/сутки), работы ведутся в круглосуточном режиме. Для качественного производства работ постановки пути в проектное положение необходимо внедрение новых технологий, обеспечивающих достаточную точность, качество и автоматизацию работ на всех этапах производственного процесса и исключающих «человеческий фактор» при высоких темпах работ.

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 реконструкции. Необходимо рассматривать процесс производства работ по реконструкции и ремонтам пути в комплексе. Так, без достижения проектных отметок по вырезке (очистке) балласта, в связи с необходимостью обеспечить нормативную толщину слоя щебеночного балласта под шпалой, невозможно 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 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.

В настоящее время имеется множество технологических процессов реконструкции (модернизации), капитального, усиленного среднего и среднего ремонтов пути отличающиеся друг от друга условиями производства работ, видом скрепления, балласта, наличием тех или иных машин, производством работ в «окно» или на «закрытом перегоне» и т.д. Поэтому в данной технологии не приводятся конкретные технологические процессы, а описаны этапы, на которых происходит внедрение спутниковых технологий для достижения контроля исполнения проектных решений и автоматизации производственного процесса, без изменения основных операций, сложившихся в структурах центральной дирекции по ремонту пути (ЦДРП).

Рассмотрим этапы внедрения спутникового оборудования в технологию реконструкции железнодорожного пути (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Этапы внедрения спутникового оборудования в технологию реконструкции железнодорожного пути

Первый 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 (ОКС) и междупутье, вырезка относительно существующего положения пути и т.д.). В координатах проект не выдается. Планируется выполнение геодезических съёмок инфраструктуры подразделениями ОАО «Росжелдорпроект» с использованием координатной среды, при выдаче проектных решений на реконструируемый путь, существующий соседний путь, боковую грань опор контактной сети (КС), положения контактного провода КС, полосу отвода в координатах WGS-84. Детализация на прямых и кривых участках пути через 0,5 м. Также требуются координаты всех объектов обустройства (изостыки, мосты, НПК, КПК, мачты светофоров и т.д.) и создание цифровой модели пути (ЦМП).

Результат 1 этапа – цифровая модель пути.

Второй этап. Натурная съемка пути и ведомственная экспертиза ЦМП.

Ведомственная экспертиза производится путем натурных измерений на участке пути до начала реконструкции с использованием АПК «Профиль». Программный комплекс для обработки цифровой модели пути реконструируемого участка в геодезических координатах местной системы координат (МСК) с габаритными расстояниями 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 этапа – цифровая модель пути (с учетом корректировок), окончательное согласованное и утвержденное проектное решение в координатной среде.

Третий этап. Переход к координатному методу контроля вырезки (очистки) загрязненного балласта.

Вырезка (очистка) загрязненного балласта в соответствии с типовой технологией машинами тяжелого типа (РМ, СЧ, ЩОМ-1200) контролируется вручную относительным методом от соседнего пути и реперов на опорах контактной сети, поперечный уклон контролируется путевым шаблоном ЦУП, при этом возникают сложности при высоких темпах работ и в ночное время.

Работа системы управления вырезкой (очисткой) балласта заключается в сравнении текущих высотных отметок (координат) нижней части баровой цепи щебнеочистительной машины по правой и левой направляющим баровой цепи или продольной оси (средней части баровой цепи) с проектными высотными отметками (координатами) в текущей точке пути.

Работает система следующим образом. В полевой портативный компьютер экспортируются проектные данные высотных отметок уровня вырезки (очистки) балласта и соответствующая линейная координата (пикетаж). Спутниковая антенна ГНСС принимает сигнал от космических аппаратов (спутников) по каналу связи передает в спутниковый приемник для определения собственных координат, кроме того, в приемник поступает по каналу связи (радиомодем, GPRS и т.д.) корректирующий сигнал с базовой станции, установленной на исходном репере с известной высотной отметкой в системе высот проектных данных (рисунок 3.9).

Рисунок 3.9 – Схема реализации управления вырезкой загрязненного балласта

На каждый момент времени с заданным интервалом выполняется сравнение текущего значения высотной отметки правой и левой направляющей баровой цепи с проектной высотной отметкой в текущей i-й точке пути.

Вычисляемая таким образом разность значений является величиной, на которую необходимо поднять или заглубить балку баровой цепи в ручном или автоматизированном режиме. Значение по правой и левой направляющим, равное нулю свидетельствует о проектном положении балки баровой цепи в вертикальной плоскости (по высотным отметкам) и поперечному уклону.

Результат 3 этапа – возможность вырезки (очистки) загрязненного балласта до проектных отметок, с созданием нормативного поперечного уклона по всей ширине основной площадки земляного полотна.

Четвертый этап. Переход на координатный метод постановки пути в проектное положение при балластировке.

В соответствии с типовой технологией 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 (рисунок 3.10). На данном этапе на ЭЛБ установлено и эксплуатируется спутниковое оборудования с программно-аппаратным. После укладки РШР (либо после очистке при усиленном среднем и среднем ремонте пути) на этапе балластировки, при помощи ЭЛБ постановка пути в проектное положение производится путем послойной подъемки и рихтовки.

Принцип работы СУВП ЭЛБ основан на сравнении проектных поперечных уклонов, плановых координат и высотных отметок в текущей точке пути с фактическими поперечными уклонами, плановыми координатами и высотными отметками оси пути, вычислении величин сдвижек и подъемок для постановки пути в проектное положение.

Результат 4 этапа – железнодорожный путь, выставленный в проектное положение с абсолютной точностью ±15 мм для последующей выправки Дуоматик (ВПР-02).

Рисунок 3.10 – Постановка пути в проектное положение машиной ЭЛБ

Пятый этап. Окончательная выправка пути машинами Дуоматик (ВПР-02)

Выправка пути выполняется по расчету программы «Навигатор», часто (по практическим промерам на участках реконструкции пути и результатам статистических исследований) со сдвижкой от проектного положения, поставленного ЭЛБ. Необходима выправка пути машинами Дуоматик (рисунок 3.11), оснащенных оборудованием с ГНСС ГЛОНАСС/GPS. На данном этапе предусмотрена установка на машину Дуоматик автоматизированной системы управления выправкой координатными методами с использованием спутникового оборудования в комбинации с системой сглаживания.

Рисунок 3.11 – Выправка пути машиной Дуоматик

Результат 5 этапа – окончательная выправка пути с постановкой в проектное положение.

Шестой этап. Исполнительная съемка железнодорожного пути и инфраструктуры после реконструкции.

В соответствии с существующей технологией съемка производится вручную, относительными методами – контрольными промерами междупутья и расстояний до опор контактной сети. Недостатки существующего способа съемки: низкая производительность и невысокая точность. На данном этапе предусматривается проход АПК «Профиль» до открытия пути для движения поездов с целью проверки его на соответствие проекту. При наличии отступлений производится устранение выявленных отклонений в рамках одного закрытия перегона, без дополнительных «окон». Методика измерений выполняется аналогично выполнению экспертизы ЦМП, а оценка качества - в соответствии с ТУ на реконструкцию (модернизацию) железнодорожного пути. При отсутствии отступлений оперативно производится выдача требуемых форм (лента вагона - путеизмерителя, карточки кривых, план, продольный профиль и т.д.) без привлечения вагона путеизмерителя и ЦНИИ-4.

Результат 6 этапа – проверка соответствию проекту, выдача документации для сдачи железнодорожного пути в эксплуатацию соответствующей нормативной документации.

Применение описанной выше технологии предполагает качественно новый уровень производства работ по реконструкции (модернизации) железнодорожного пути, позволяющий автоматизировать производственные процессы и повысить качество работ.