5.1 Принципы инженерно-геодезических изысканий железнодорожных станций и узлов
Целью съемки существующих железнодорожных станций и узлов является получение планов, продольных и поперечных профилей, координат элементов станционной ситуации, ведомостей стрелочных переводов, путей, зданий, сооружений и других технических документов и данных, необходимых для нужд эксплуатации, а также для разработки комплексного проекта переустройства станций и узлов и выноса проекта в натуру.
Автор диссертации принимал участие в выполнении инженерно-геодезических работ для съёмки железнодорожных станций на Забайкальской и Дальневосточной железных дорогах с 2005 по 2012г.
За данный период изыскательской партией ДВГУПС была выполнена съёмка более 15 станций и узлов. При этом изыскания проводилось как классическими методами, так и с применением современных средств измерений (электронные тахеометры, приёмники ГНСС).
По заданию департамента пути и сооружений ОАО «Российские железные дороги» сотрудниками кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» ДВГУПС под руководством профессора, д.т.н. Шварцфельда В.С. разработан программный комплекс составления и ведения масштабных планов станций, продольных профилей станционных путей, паспортизации плана и профиля пути перегонов на основе данных инструментальной съемки («ПК ИССП»). В состав ПК ИССП входит модуль по составлению электронных масштабных планов станций («План станций») [170].
План железнодорожной станции для нужд эксплуатации составляют, как правило, в масштабе 1:2 000, а для проектирования ее развития – 1:1 000.
Съемку железнодорожной станции или узла производят на основе технического задания, которое должно содержать:
– наименование объекта съемки;
– цель съемки;
– границы съемки;
– индивидуальные требования, вызываемые специфическими условиями съемки или проектирования конкретной станции или узла (способ съемки, масштабы съемки и составления планов и профилей и др.);
– другие данные, необходимые для установления объема предстоящих изыскательских и обследовательских работ.
К техническому заданию прилагают копии масштабного или схематического плана станции или узла с показанными на них границами полосы отвода и границами предстоящей съемки.
В состав полевых работ при съемке станции в общем случае входят:
1) рекогносцировка, проектирование, построение и закрепление геодезического обоснования;
2) определение местоположения центров стрелочных переводов;
3) съемка путевого развития и объектов станции;
4) съемка поперечных профилей;
5) измерение габаритных расстояний от осей путей до ближайших зданий и сооружений;
6) съемка сортировочных горок;
7) съемка искусственных сооружений и водоотводных устройств;
8) съемка подземных, наземных и воздушных коммуникаций;
9) съемка участков пристанционной территории;
10) обследование текущего состояния верхнего строения пути, зданий, искусственных сооружений, водоотводов, подземных и воздушных коммуникаций.
На планах станции, в общем случае, показывают путевое развитие, искусственные сооружения, устройства наземных и подземных коммуникаций, а также все элементы ситуации.
Помимо графического изображения путевого развития и других элементов ситуации, на планах станции, при необходимости, приводят координаты центров стрелочных переводов, углов пассажирского здания, локомотивного и вагонного депо, постов централизации, расположенных между путями или в непосредственной близости к ним служебных и технических зданий. А также наружных граней опор искусственных сооружений, опор контактной сети, прожекторных мачт и опор высоковольтных линий электропередач, междупутные расстояния на пикетах и характерных местах, элементы круговых и закрестовинных кривых.
Основой инструментальной съемки плана станции служит геодезическое планово-высотное (ПВО) обоснование. Геодезическое обоснование станции обеспечивает необходимую точность съемки путевого развития и станционной ситуации, а также пристанционной территории в границах, указанных в техническом задании.
Система ходов планового обоснования станции состоит из опорной сети, включающей в себя один или несколько полигонометрических (для участковых станции и узлов) ходов, которые опираются, как правило, на пункты полигонометрии на территории городов и поселков, и съемочных ходов, опирающихся на точки ходов опорной сети.
Координаты точек планового обоснования вычисляют в станционной системе координат. Система высот Балтийская.
За начало станционной системы координат принимают, как правило, точку пересечения оси пассажирского здания (ПЗ) с полигонометрическим ходом, проложенным вдоль главного пути.
Положение оси пассажирского здания устанавливают одновременно с разбивкой пикетажа.
При съемке станции с тупиковым расположением вокзала за ось станции может быть принята геометрическая ось любого капитального здания расположенного, по возможности, в средней части станции.
Проект геодезического обоснования составляют на имеющихся планах или схемах станции. В тех случаях, когда указанных материалов на снимаемую станцию нет, проект составляют на основе предварительной рекогносцировки местности.
Форма, взаимное положение и протяжение ходов планового обоснования определяются следующими условиями:
– общими размерами снимаемой территории и ее конфигурацией (типом и схемой станции);
– расположением в плане пассажирского здания (боковое или островное), парков и станционных устройств;
– подходами железнодорожных линий и подъездных путей.
Ходы опорной сети на станции прокладывают, как правило, в междупутьях вдоль главного пути или оси парка.
ПВО прокладывают в местах, удобных для выполнения измерений и обеспечивающих наилучшее их использование для съемки и работ по выносу проекта в натуру (на станциях – в междупутьях параллельно путям, вне станции – по дорогам, вдоль улиц и т. п.).
При съемке станций, путевое развитие которых состоит из нескольких парков и хозяйств (приёмоотправочные и сортировочные парки, грузовой двор, локомотивное, вагонное хозяйство и т. п.) ходы разбивают, в зависимости от количества путей, плановое обоснование съемки в виде одиночного полигонометрического хода или системы съемочных ходов с полигонометрическим ходом, параллельным продольной оси парка.
Характерным примером многоступенчатого геодезического обоснования может служить ПВО для реконструкции станции Карымская ЗабЖД (2005, 2006г.) приведённое на рисунке 5.1
Съемка плана и продольного профиля главных путей, основных и примыкающих линий включает разбивку пикетажа, нивелировку путей и съемку кривых.
Перед разбивкой пикетажа по техническо-распорядительному акту станции (ТРА) устанавливают положение главного пути, а по эксплуатационному профилю дороги – пикетажное значение оси пассажирского здания.
Пикетаж инструментально привязывают к оси пассажирского здания.
При отсутствии на продольном профиле пикетажного значения оси пассажирского здания его устанавливают по пикетажным значениям ближайших искусственных сооружений.
Пикетаж разбивают по оси главного пути, а также по главным путям всех примыкающих направлений на протяжении, как правило, не менее 1 км от каждого входного сигнала в сторону перегона.
При съемке продольного профиля выполняют техническое нивелирование в пределах разбитого пикетажа.
На прямых участках нивелируют головку левого по ходу километража рельса на пикетах и плюсах на оси пассажирского здания и осях искусственных сооружений. На кривых нивелируют головку внутреннего рельса. Переход на внутренний рельс делается не ближе чем на 50 м и до начала и после конца кривой. При обратных кривых с короткой прямой вставкой с одной кривой на другую переходят на середине прямой вставки.
Рисунок 5.1 – Фрагмент ПВО ст. Карымская, 2005г.
По всем главным путям за пределами станции, кроме отметок головки рельса, на пикетах и характерных местах определяют отметки бровки и подошвы земляного полотна.
Кривые участки главных путей в пределах разбитого пикетажа снимают кривые различными способами [40, 43, 53, 88].
Для каждого стрелочного перевода записывают номер и определяют марку крестовины, сторонность перевода, тип рельсов, род балласта.
При съемке производственных, служебно-технических, жилых и других зданий и сооружений их обмеряют по наружному периметру и указывают характеристику: наименование, материал стен, фундамента и кровли, состояние и принадлежность.
Для здания и сооружений, находящихся в пределах путевого развития или в непосредственной близости к путям, определяют координаты не менее двух углов, ближайших к ходам геодезического обоснования съемки.
При съемке зданий, имеющих вводы железнодорожных путей (локомотивные и вагонные депо и т.п.), дополнительно координируют точки пересечения осей путей, проходящих внутри здания, с наружной гранью стены и замеряют расстояние между осями путей внутри здания.
Одновременно со съемкой путевой ситуации производят съемку воздушных линий электропередач, осветительной сети, связи, желобов и тяг СЦБ и т.п. При этом устанавливают принадлежность линии, материал (железобетонные, металлические, деревянные) и форму опор (круглые, прямоугольные и пр.), схему подвески и количество проводов.
Для повышения производительности работ, автоматизации измерений для съёмки железнодорожных станций применяли спутниковый метод получения координат с использование двухчастотных приёмников Trimble 5700.
Существует несколько методов измерения GPS базисных линий. Это статический метод Fast Static и кинематический Stop – and – Go. Данные методы применяют и при относительном способе определения координат.
При определении координат пунктов сети подвижным приемником использовалась двухчастотная статическая съёмка Fast Static, как наиболее точный метод GPS наблюдений. Рекомендуемое время нахождения на пункте в этом режиме составляет 8 минут при отслеживании 7 и более спутников. Но для контроля, время нахождения было увеличено двукратно.
Также для производства топографической съёмки применяли кинематический метод Stop – and – Go. Однако область его использования ограничена, особенно в условиях железнодорожных станций и залесённых участков Дальнего Востока. На рисунке 2.14 показан фрагмент обработки результатов измерений в программе Trimble Geomatics Office, выполненных автором на станции Белогорск –2 ЗабЖД в 2008г.
На рисунке видно, что трекинг сигналов со спутников неустойчивый, поэтому часть базовых линий съёмочных точек требуется корректировать. Необходимо выполнить GPS-обработку базовых линий для достижения оптимальных значений коэффициента дисперсии, отношения и СКО.
Данные полевых работ в дальнейшем обрабатываются поэтапно. Уравнивается геодезическое обоснование в программе Gredo – dat, а затем координаты обоснования и файл с тахеометра импортируются в программный модуль «План станций (Данные)».
В этом модуле происходит нанесение станционных путей с помощью соединения точек обозначающих ось пути, центров стрелочных переводов, вершин углов поворота полилиниями; вписывание в углы поворота круговых кривых; корректировка расположения светофоров, изолирующих стыков, опор контактной сети и пр. объектов с помощью поворота условных знаков в требуемое положение относительно оси соответствующего пути. Для успешной работы и уточнения отдельных моментов при графической обработке данных предусмотрен оперативный вывод на печатающее устройство отдельных фрагментов станции любого формата.
Одновременно с обработкой графических данных может производиться заполнение баз данных о стрелочных переводах, станционных путях, зданиях и сооружениях, продольных профилях путей.
Автоматизированную камеральную работу рекомендуется выполнять параллельно со съемкой станции.
Конечным этапом производственного процесса является электронный план станции. На рисунке 5.3 показана часть электронного плана (ЭП) ст. Карымская.
При выполнении производственных работ для определения уклона железнодорожного пути (21 км, в том числе тоннель протяжённостью 3,962 км) в районе тоннеля Кузнецовский Дальневосточной железной дороги наиболее эффективным и производительным оказалось применение технического нивелирование. Это определялось несколькими факторами: путеизмерительный вагон ЦНИИ-4 не всегда даёт надёжные данные по высоте, отвечающие нормативным требованиям; применение приёмников ГНСС не представлялось возможным из-за условий местности; жёсткие временные ограничения. Поэтому оптимальным методом для данных условий оказалось классическая технология геометрического нивелирования.
На рисунке 5.4 показана технология выполнения геодезических работ в районе тоннеля Кузнецовский Хабаровский край (ноябрь 2012 г.).
Предложенные технология выполнения геодезических работ на железнодорожных станциях и узлах учитывает много факторов, а именно количество и квалификацию исполнителей, время проведения работ, вид станции, количество объектов инфраструктуры, сроки выполнения, наличие пунктов геодезического обоснования и т.д. Всё это и разработанная автоматизированная технология получения электронных паспортов станций позволяет значительно увеличить производительность работ.
При этом следует применять традиционные геодезические методы с использованием оптико-механических средств измерений и современные с электронными тахеометрами и приёмниками ГНСС.
5.2 Особенности создания планово-высотного обоснования для
реконструкции верхнего строения пути участков
Забайкальской железной дороги
В настоящее время Россия активно участвует в создании и формировании международных мультимодальных транспортных коридоров (ММТК). При этом важная роль отводится Дальневосточному региону, обеспечивающему связь между поставщиками и потребителями стран АТР и Европы.
Вопросам системного представления и методологией создания ММТК посвящены работы учёных МГУПС и ДВГУПС [24, 165]. Магистральный транспорт, как элемент системы ММТК включает железнодорожный, автодорожный транспорт, трубопроводы и терминалы позволяющие осуществлять взаимодействие между объектами системы.
Важнейшим фактором функционирования системы ММТК является Транссибирская магистраль.
В 2008 г. изыскательской партией ДВГУПС были выполнены инженерно-геодезические работы для проектирования реконструкции верхнего строения пути участков Забайкальской железной дороги (рисунок 5.1) общей протяжённостью около 165 км (автор принимал участие в выполнении полевых и камеральных работ, Приложение А).
Работа производилась совместно с проектно-изыскательским институтом «Забайкалжелдорпроект» – филиалом ОАО «Росжелдорпроект», который выполнил разбивку пикетажа и предоставил отметки головки рельса по пикетам и по осям искусственных сооружений.
Для выполнения тахеометрической съемки в пределах полосы отвода намеченных участков было создано ПВО. В соответствии с нормативными документами допустимая относительная погрешность проложения базисных ходов съёмочного геодезического обоснования вне путевого развития железнодорожных станций не должна превышать 1/2000.
Для обеспечения необходимой точности измерений автором совместно с доцентом Едигарян А. Р. и профессором Шварцфельдом В. С. была разработана специальная методика. Основные постулаты, которой рассмотрим на примере участка протяженностью 39 км, расположенного на Шилкинской дистанции пути [190, 191].
Геодезическое обоснование создавалось с применением электронных тахеометров Sokkia 510L и Sokkia 530RL, при этом количество точек сети составило 79 (st1 – st79). Расстояния между ними в основном соответствовало требованиям СНиП 11.02.96. Из литературных источников [87, 93] известно, что на таких протяжённых участках на точность определения местоположения объектов значительно влияет угловая погрешность, которая может достигать нескольких метров в нашем случае.
В связи с этим возникает необходимость определения координат пунктов геодезической сети без учёта угловой невязки. В соответствии с техническим заданием, были определены координаты точек геодезического обоснования в условной системе с применением двухчастотных спутниковых навигационных GPS-приёмников Trimble 5700 на основании инструкции [56, 137, 146]. Комплект указанного оборудования включал в себя базовую станцию (база), подвижный приёмник (ровер) и контроллер Recon (создание проекта измерений, запуск съемки, контролирование процесса измерения).
Существует несколько методов измерения GPS базисных линий. Это статический метод Fast Static и кинематический Stop-and -Go [155, 183]. Данные методы применяют и при относительном способе определения координат. Координаты пунктов определялись в условной системе координат. При проектировании геодезической сети необходимо было учитывать ряд факторов: расстояние между GPS пунктами, определёнными в режиме Fast Static должно быть не более 4-5 км; учитывая специфику траекторий спутников орбитальной группировки GPS точки должны быть расположены в условиях хорошей видимости южной стороны; для передачи азимута (дирекционного угла) необходимо определять попарно две рядом расположенные точки.
На рисунке 5.6 показан участок дороги Шилкинской дистанции пути. Значительная часть дороги проходит по горным прижимам, тем самым, осложняя получения сигнала со спутника.
Базовые станции непрерывно работали весь период наблюдений (около 10 часов при температуре воздуха в диапазоне от -20 до -30 оС), а подвижный приёмник отключался при перемещении. При определении координат пунктов сети подвижным приемником использовалась двухчастотная статическая съёмка (Fast Static).
Рекомендуемое время нахождения на пункте в этом режиме составляет 8 минут при отслеживании 7 и более спутников. Но для контроля, время нахождения было увеличено двукратно. Кроме того, после 15 часов местного времени количество спутников в районе производства работ резко уменьшалось (временами до 4), что приводило к ухудшению PDOP, поэтому приходилось проводить повторные измерения в оптимальные утренние часы.
После автоматической обработки базовых линий процессор базовых линий представляет информацию об итогах обработки. Критериями обработки являются: отношение, коэффициент дисперсии, СКО, тип решения. На основании значений указанных критериев определяется, какие из решений по базовым линиям будут приемлемыми. После окончательной обработки базовых линий, был получен отчёт, на основе которого был составлен каталог координат пунктов. Полученные координаты использовали для дальнейшей обработки в программе уравнивания, разработанной в ДВГУПС.
В таблице 5.1 приведены данные геодезических параметров, характеризующих плановое геодезическое обоснование.
Анализируя полученные данные и результаты можно сделать следующие выводы:
– использование приёмников ГНСС и электронных тахеометров позволяет оперативно получать надёжные ГПД для контроля объектов и систем ТК;
– применение двухчастотных GPS-приемников с целью контроля полигонометрических ходов большой протяжённости для проектирования реконструкции верхнего строения пути участков железных дорог с использованием относительного метода определения координат обеспечивает необходимую точность измерений;
Та б л и ц а 5.1 − Геодезические параметры планового геодезического обоснования
– при построении плановой геодезической сети с применением электронных тахеометров и GPS-приемников двукратное отклонение от нормативных требований к расстояниям между точками съемочного обоснования не влияет на её качество;
– существенное влияние на точность полигонометрических ходов оказывают построения, в которых присутствует значительное количество переходов с коротких на длинные стороны геодезического обоснования;
– расстояния между GPS пунктами в ходах съемочного обоснования следует проектировать в интервале 2500 – 3500 м.
5.3 Инженерно-геодезические изыскания на железнодорожных станциях и узлах ЗабЖД и ДвостЖД
На железных дорогах России эксплуатируются более 11 тысяч железнодорожных станций различных типов, являющихся сложными и дорогостоящими объектами железных дорог. От их надежной работы зависит безопасность движения поездов, бесперебойность перевозочного процесса и экономические показатели путевого хозяйства.
Автор принимал участие (был руководителем работ) в выполнении инженерно-геодезических работ изыскательской партией ДВГУПС для съёмки железнодорожных станций на ЗабЖД и ДвостЖД в 2005 – 2012 г. В том числе на станциях Карымская, Белогорск 2, Могочи, порт Козьмино и ряде других. Основные принципы геодезических работ на железнодорожных станциях приведены в разделе 2.6 и опубликованы в работах автора [63, 127].
Рассмотрим технологию получения ГПД на примере геодезической съёмки под реконструкцию железнодорожной станции Ландыши Дальневосточной железной дороги, выполненную в 2011 г. Данное железнодорожное направление относится к транспортному коридору «Запад — Восток».
В соответствии с нормативными документами [20, 54] допустимая относительная ошибка проложения базисных ходов съёмочного геодезического обоснования на железнодорожных станциях не должна превышать 1/4000. Геодезическое обоснование создавалось с применением электронных тахеометров Sokkia 530RL. При этом координаты должны быть определены в местной системе координат п. Ванино (Хабаровский край) рисунок 5.7.
Было создано специальное геодезическое съёмочное обоснование, включающее 19 точек сети. Такое количество точек позволяет проводить дополнительный контроль за счёт избыточных измерений. Закрепление точек осуществлялось железнодорожными костылями. Сложность проведения изысканий заключалась в том, что работы необходимо было проводить на функционирующей станции в условиях интенсивного движения подвижного состава по ДвостЖД. Поэтому, например, практически невозможно применять системы наземного лазерного сканирования [59, 96, 185].
Для съёмки станций необходимо выполнить следующие виды работ: разбивку пикетажа; съёмку плана и профиля железнодорожного пути; съёмку поперечных профилей; определения центров стрелочных переводов; топографическую съёмку площадки, путевого развития, пристанционной территории и искусственных сооружений; габаритных расстояний; сортировочных горок. В зависимости от назначения съёмки (для реконструкции или для ТРА) планируется определённая последовательность работ и подбираются различные геодезические средства измерений.
Рисунок 5.7 – Дальневосточная железная дорога, п. Ванино
Для съёмки поперечников однозначно следует использовать оптический нивелир. С его применением достигается необходимая точность определения отметок головок рельсов, кроме того, в процессе работ часто приходиться устанавливать рейку на рельсовую нить в момент остановки подвижного состава и отсутствия видимости.
Как указывалось выше, плановое съёмочное обоснование создавалось с применением электронных тахеометров. При выполнении полевых работ с использованием тахеометров для съёмки железнодорожных станций используют координатную съёмку. Однако в ДВГУПС съёмка проводится в режиме записи углов и расстояний. Такая методика обусловлена программой обработки результатов измерений, разработанной в университете. Была выполнена оценка точности измерений в программном модуле GREDO – DAT 3.12 (характеристика плановых и нивелирных ходов приведена в таблицах 5.2 и 5.3).
Та б л и ц а 5.2 –Характеристики плановых ходов
Для определения координат точек обоснования в местной системе координат были применены двухчастотные GPS-приёмники Trimble 5700. При этом базовые станции располагались на геодезических пунктах полигонометрии 4 класса «Дюанко и №1275. Наблюдения точек обоснования проводились в режиме Fast Static, а время нахождения на точках составило 40 минут при количестве спутников более 8. На рисунке 5.8 показано расположение подвижного приёмника на станции.
Т а б л и ц а 5.3 – Характеристики нивелирных ходов
Рисунок 5.8 – GPS-приёмник Trimble 5700 на ст. Ландыши
Обработка результатов измерения была выполнена в программе TGO. На рисунке 5.5 представлена схема базовых линий, а на рисунке 5.9 приведены результаты обработки базовых линий.
В результате обработки все базовые линии удовлетворяли установленным производителем ПО TGO допускам для получения качественного решения. В дальнейшем было выполнено замыкание полигона и оценка точности результатов обработки, а также получены координаты точек обоснования в местной системе координат.
Следующим этапом получения ГПД является нивелирование поперечников. Причём для получения качественных результатов приходилось нивелировать поперечники на расстояния до ста метров от оси пути. В некоторых транспортных проектно-изыскательских организациях превышения определяют тригонометрическим нивелированием.
Но в условиях, когда значительная часть полосы отвода железных дорог расположена на лесной территории применение электронных тахеометров для нивелирования поперечников не всегда рационально (рисунок 5.11). Кроме того, в соответствии с нормативными документами и методическими указаниями ОАО «РЖД», определение отметок головок рельсов на основной площадке должно быть определено геометрическим нивелированием (например, возвышение наружного рельса на кривых необходимо указывать с точностью до миллиметров).
Результаты обработки нивелирования поперечников представлены на рисунке 5.12 и в приложении Б.
Заключительным этапом работ является электронный план ст. Ландыши, приведённый на рисунке 5.13. Необходимые параметры железнодорожных кривых рассчитывались в программе Калинцева О.В. (приложение Б).
Также для производства топографической съёмки применяли кинематический метод (Stop – and – Go). Однако область его использования ограничена, особенно в условиях железнодорожных станций и залесённых участков Дальнего Востока.
Основываясь на производственных результатах можно сделать следующие выводы:
а) использование двухчастотных спутниковых приёмников Trimble 5700 позволяет повысить производительность и качество работ и контролировать пространственное положение точек геодезического съёмочного обоснования;
б) для повышения производительности работ для съёмки под реконструкцию железнодорожных станций и узлов рекомендуется применять оптико-механические и современные геодезические средства измерений;
в) применение электронных тахеометров позволяет получать линейную невязку для базисных ходов 1/5000 – 1/10000;
г) увеличение количества точек сети улучшаете её качество за счёт избыточных измерений;
д) область применения кинематического метода определения координат приёмниками ГНСС на железнодорожных станциях ограничена.
5.4 Технология создания электронных планов железнодорожных
станций и узлов
Современные технологии получения ГПД подразумевают дальнейшее их передачу, оборот и интеграцию с разными информационными системами. Конечной целью инженерно-геодезических изысканий соответственно будет электронный план станций. В разделе 2.6 были приведены основные положения по применению программного комплекса, разработанного в ДВГУПС [170].
Программный комплекс составления масштабных планов станций, паспортизации плана и продольного профиля станционных путей на основе данных инструментальной съемки «План станций» предназначен для обеспечения единой технологии автоматизированной обработки геодезических измерений, составления и ведения данных для дальнейшего решения функциональных задач управления инфраструктурой путевого хозяйства и железнодорожного транспорта.
Комплекс позволяет:
– реализовать единую технологию инструментальной съемки железнодорожных станций, камеральной обработки геодезических измерений, паспортизации продольных профилей станционных путей с обеспечением выполнения всех требований к составу и форме представления данных;
– автоматизировать задачу составления масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей;
– получить наиболее полную и объективную информацию для эффективной эксплуатации станций;
3) повысить уровень контроля за своевременностью и качеством составления масштабных планов станций, их ведения и корректировки;
– использовать данные электронных масштабных планов станций для решения широкого круга задач эксплуатации и управления инфраструктурой железнодорожного транспорта;
– снизить трудозатраты на подготовку исполнительной документации;
использовать и обновлять данные по железнодорожным станциям в системе баз данных путевого хозяйства (СБД – П);
– подготовить электронный план станции для комплексного проектирования ее развития;
– подготовить масштабный план станции для конвертации его в ГИС Object Land, используемого в АС ТРА.
Программный комплекс составления и ведения масштабных планов станций на основе данных инструментальной съемки состоит из отдельных модулей.
Внутренние модули, входящие в состав программы «План станции» позволяют автономно осуществлять ввод, обработку, контроль, хранение и анализ данных инструментальной съемки железнодорожной станции и продольных профилей станционных путей.
В таблице 5.4 приведен состав и описание основных файлов модуля «План станций (Данные)».
Т а б л и ц а 5.4 – Состав программного модуля «План станций (Данные)»
Внешний модуль «План станций (Графика)», показан в таблице 5.5, позволяет составлять электронный графический образ плана станции в заданном масштабе. В модуле «План станций (Графика)» имеются различные функции, с помощь которых возможно настраивать графические слои, использовать готовые и создавать новые блоки условных обозначений, редактировать чертеж, определять расстояния и площади. Предусмотрены также функции для записи графических отображений планов станций в файлы различного формата и вывода их на печатающие устройства.
Для работы с данными инструментальной съемки станции необходимо воспользоваться пунктом меню «Данные». На рисунке 5.10 показано инструментальное меню. Далее необходимо ввести базовые точки и их координаты.
С помощью пункта меню «Данные о съемке точек станции» производится ввод точек непосредственно с журналов полевой съемки .
Т а б л и ц а 5.5 – Состав программного модуля «План станций (Графика)»
При выполнении обработки результатов полевой съемки одна из главных задач состоит в вычислении прямоугольных координат точек съемки. Этот процесс автоматизирован и координаты вычисляются в процессе набора данных полевой съемки.
После загрузки данных инструментальной съёмки с определением соответствующих кодов точек появляется возможность в автоматизированном режиме на экране компьютера получить расположение различных объектов инфраструктуры, выполненное по координатам (рисунок 5.15).
Программа использует по умолчанию 50 фиксированных слоев для любого из нарисованных масштабных планов станций:
– 49 слоев для отрисовки блоков и текстов.
– 1 слой для рисования плана – «Слой для рисования». Последний слой в списке слоев.
Следующим этапом будет отрисовка станционного пути, центра стрелочных переводов, изостыков, точек расположенных на пути и т.д. (рисунок 5.16). Программный модуль позволяет также строить любую железнодорожную кривую.
При создании масштабного плана станции необходимо составить ведомость путей, в которую заносятся значения полной и полезной длин станционных путей
При создании масштабного плана станции необходимо составить ведомость путей, в которую заносятся значения полной и полезной длин станционных путей
При подготовке масштабного плана к печати или сохранения на диске для последующего использования необходимо с помощью имеющихся возможностей программного модуля PLAN (графический и текстовый редактор, слои и т.п.) отредактировать чертеж, а именно:
– сделать невидимыми условные обозначения или надписи, которые носят вспомогательный характер (вершины углов поворота, базовые точки съемки, точки сооружений и т.п.);
– развернуть в нужном направлении условные обозначения;
– при необходимости дополнить масштабный план соответствующими надписями или комментариями;
– заполнить штамп и примечание.
Печать подготовленного масштабного плана станции производится с помощью пунктов меню «Файл» – «Печать».
Перед непосредственной печатью имеется возможность предварительного просмотра чертежа, настройки печатающего устройства, размера бумаги, области, качества и масштаба печати (рисунок 5.17).
За последнее десятилетие произошли принципиальные изменения в технологии и приборном обеспечении геодезических работ, что приводит к необходимости отказа от традиционных знаков закрепления опорных, разбивочных и государственных сетей. Современная технология предполагает использование таких приборов, как электронные тахеометры, приемники ГНСС, при этом в геодезических знаках становятся ненужными такие элементы конструкций, как визирный цилиндр и болванка, крыша, столик для наблюдений (установки прибора). Основной функцией внутренней пирамиды сигнала в современных условиях остается возможность установки на ней штатива с прибором или отражателем, а для внешней пирамиды сигнала – возможность передвижения на ее помосте наблюдателя [143].
На Дальнем Востоке значительное количество геодезических пунктов находятся в лесу. На рисунке 5.19 показан один из таких пунктов. Причём старый сигнал (правая часть рисунка) сломан. На пункте расположен приёмник Trimble 5700. При выполнении измерений изыскательской партией ДВГУПС в августе 2011 г. (п. Ванино, Хабаровский край) получились не совсем качественные результаты, т.к. маска возвышения была около 100. Поэтому для подобных задач, а также для обеспечения геодезических работ в мостостроении необходимо разработать геодезический знак многоразового применения.
Автором была разработана конструкции наружного знака опорной геодезической сети, на который получен патент на изобретения удовлетворяющий требованиям современной технологии построения разбивочных и обновлению государственных опорных сетей, а также спутниковых геодезических сетей [119, 143].
Описание конструкций поясняется на рисунке 5.20. Конструкция наружного знака облегчена и состоит из рамных секций (1), изготовленных в мастерских или на заводе и собираемых на месте расположения опорного пункта геодезической сети. Внутренняя часть знака (рисунок 2.11 а), имеющая вид усеченной пирамиды после монтажа секций, в верхней части скрепляется плитой (2), имеющей в центре круговое отверстие (3) диаметром 0,5метра и углублениями (4) для размещения в них ножек штатива.
Причем несколько углублений находятся в местах размещения каждой из ножек штатива с тем, чтобы осуществлять перемещение штатива в процессе центрирования и исключить из процесса измерений определения элементов центрировки и редукции.
Внешняя часть знака (рисунок 2.11 б) не соприкасающаяся с внутренней имеет вид также усеченной пирамиды высотой на 10–15 см больше чем внутренняя, скрепленная в верхней части помостом (6) для перемещения наблюдателя и перилами безопасности (7), возвышающимися над помостом на 1,1–1,2 метра. На одной из ног внешней пирамиды имеются перекладины (8) для подъема наблюдателя на помост знака или лестница. Нижние секции внутренней и внешней усеченных пирамид заглубляются в грунт в расчетных местах с тем, чтобы центр отверстия плиты внутренней пирамиды оказался над центром подземного знака пункта. Затем монтируются последовательно все секции знака. Секции изготавливаются из металлических труб (5) или уголковых элементов; скрепление секций между собой выполняется специальными замками (9, 10), представляющими собой болтовое соединение. Плита и ленточный помост соединяются с пирамидами аналогичными соединениями или сваркой, усиленной уголковыми кронштейнами.
Облегченность конструкции не обеспечивает постоянной многолетней устойчивости и не подвижности знака, что и не требуется в современной технологии основных геодезических работ.
Так как перед наблюдениями устойчивость пирамид проверяется и, в случае необходимости, ноги усеченных пирамид дополнительно заглубляются (забиваются) в грунт, а отклонение знака от первоначального положения устраняется в процессе центрирования прибора и отражателей и не влияет на точность измерений.
В верхней части геодезического знака его боковые стойки крепятся коробкой (рисунок 5.21) сделанной из стали, с которой скрепляется подставка визирного устройства, устанавливаемого в случае необходимости. Предложенный знак может использоваться и при традиционной технологии выполнения работ по созданию разбивочной основы, сетей сгущения и восстановлении пунктов государственной опорной сети.
В этом случае электронный тахеометр устанавливается на штативе и центрируется с помощью отвеса над центром пункта. Наблюдения выполняют на специальные вехи, установленные на плитах внутренней или внешней усеченных пирамид в специальных массивных крестообразных подставках и отцентрированных с помощью тяжелых нитяных отвесов над центрами пунктов. На больших расстояниях между пунктами для лучшего обнаружения вехи оборудуются в верхней своей части цилиндрами.
Конструкция рассчитывается на самое неблагоприятное сочетание следующих нагрузок: собственный вес фермы; эксплуатационная нагрузка (вес человека с учетом его возможного перемещения по верхнему настилу, вес необходимого инструмента и приборов); вес настилов; ветровая нагрузка.
Вся конструкция предполагается разборной. Соединения отдельных элементов предполагается на болтах. Те элементы, которые не требуют разборки, скрепляются между собой при помощи заклепок или сварки.
Нормативное значение веса конструкций заводского изготовления следует определять на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов–изготовителей по проектным размерам и удельному весу материалов, из которых будет изготовлена конструкция. Коэффициент надежности по нагрузке для веса конструкции принимается по [165]. Эксплуатационная нагрузка, а также вес настилов принимается в зависимости от их размеров в плане, расчетных размеров поперечных сечений.
Ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте над поверхностью земли определяется по формуле
Нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового потока. Для горных и малоизученных районов, обозначенных на карте 3 [167], нормативное значение ветрового давления допускается устанавливать на основе данных метеостанций Росгидромета. В некоторых случаях в зависимости от района установки фермы и как следствие изменения температурного режима необходимо учитывать температурные климатические воздействия. Предварительно собственный вес фермы может быть определен по атласу типовых проектов.
После определения внешних нагрузок все они приводятся к узлам фермы. Далее известными методами определяются усилия во всех несущих элементах конструкции от внешних нагрузок и при необходимости от температурного воздействия. По найденным усилиям принимаются сечения элементов конструкции из труб или прокатных профилей. Скрепления элементов между собой осуществляется при помощи фасонок.
При подборе сечения стержней, работающих на сжатие, необходимо обеспечить их устойчивость. Рассматривая только часть сегмента (боковую плоскую ферму), следует различать возможную потерю устойчивости элемента, как в плоскости, так и из плоскости этой фермы. Несущая способность сжатого стержня зависит от его гибкости 
[168]:
После подбора сечений всех элементов фермы определяется их собственный вес и в случае необходимости расчет повторяют заново, в результате чего, уточняют размеры поперечных сечений элементов.
Далее подбирают размеры опорных частей фермы в зависимости от прочностных характеристик грунта, а также осуществляют проверку устойчивости на опрокидывание всей фермы в целом.
Рассмотренная конструкция наружного знака имеет и то преимущество, что является изделием многократного использования, так как после завершения строительства на одном искусственном сооружении она может быть демонтирована и перевезена на другой объект.