m_0867

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

ному разрушению дорожного покрытия и реанимированию участков пучинообразования. Процесс разрушения продолжается.

4. Следует полагать, что текущие затраты на ремонт и содержание рассматриваемого участка автодороги не соответствуют состоянию конструкции дорожной одежды на пригородных участках автомобильных дорог, условиям эксплуатации и действующим техническим нормативам.

Библиографический список

1.Бабков В.Ф. Автомобильные дороги: Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1983. 279 с.

2.Сильянов В.В., Домке Э.Р. Транспортно-эксплуатационные каче-

ства автомобильных дорог и городских улиц: Учебник для вузов.

М.: «Академия», 2001. 347 с.

3.Невечеря В.Л. Районирование Западной Сибири по интенсивности пучинообразования в грунтах применительно к задачам транспортного строительства // Борьба с пучинами на железных и автомобильных дорогах. Комитет по земляному полотну. Труды совещания в г. Новосибирске в октябре 1963 г. М.: Транспорт, 1965. С. 139–146.

4.Пчелинцев А.М. Основные причины и условия пучения сезонно-

промерзающих грунтов // Борьба с пучинами на железных и автомобильных дорогах. Комитет по земляному полотну. Труды совещания в г. Новосибирске в октябре 1963 г. М.: Транспорт, 1965. С. 122–130.

5.СНиП 3.06.03–85. Автомобильные дороги. М., 2004. 130 с.

6.ГОСТ 30412–96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий / Межгосударственная науч- но-техническая комиссия по стандартизации и техническому нормированию в строительстве – МНТКС. М., 1996. 4 с.

УДК 528.531

А.Г. Фомин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ И ОБСЛЕДОВАНИЯ

РЕПЕРНОЙ СИСТЕМЫ ПОЛИГОНА СГУПСа

По программе «Научная работа студентов» на полигоне СГУПСа с 2009 г. по 2011 г. студентами факультетов ПГС, СЖД и МТ была выполнена значительная по объему работа по мониторингу реперной системы полигона.

121

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Подобные определения расстояний между пунктами реперной сети полигона представляют определенный интерес для ежегодного мониторинга этой сети, так как хорошо известно о подвижках реперных знаков за счет промерзания и оттаивания грунтов.

Тахеометр «Фокус-4» имеет качественную оптику, составляющие, которые необходимы для проведения геодезических работ, и встроенное программное обеспечение на русском языке.

«Фокус-4» – это быстродействующий измерительный прибор для ежедневных полевых работ. Время измерения расстояний не превышает 3 с. Точность тахеометра позволяет использовать его при решении большинства задач в строительстве и геодезии.

«Фокус-4» обладает простым для понимания и удобным в использовании встроенным программным обеспечением. Тахеометр имеет большой графический дисплей, который позволяет легко управлять данными.

Электронный тахеометр Spectra Precision «Фокус-4» использует безотражательную технологию, позволяя выполнять измерения труднодоступных точек. Точность измерения прибора ±3 мм.

Методика измерений

До начала работ всегда выполняются поверки места нуля (М0) и коллимационной ошибки, которые должны быть в преде-

лах ±5”.

Водин из дней наблюдался очень сильный ветер и многократные попытки получить требуемые оценки поверок не увенчались успехом. Вполне вероятно, что в сильный ветер автоматическая система тахеометра по стабилизации вертикальной оси инструмента уже не справлялась со своей функцией. Опыт подсказывает, что лучше отказаться от измерений в сильный ветер, так как измерения могут быть неточными или выходить за допуски электронного тахеометра.

Впрограммном меню тахеометра был создан проект «Полигон», все последующие измерения проводились и сохранялись в нем. В меню «Программы» выбран последовательный способ измерения расстояний – между текущей точкой и предыдущей измеренной точкой.

122

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

На центры реперов устанавливался призменный отражатель, и после команды о готовности отражателя на точке репера наблюдатель наводил точно на центр призмы и выбирал в программном меню команду «Измерить». Полученные результаты могут быть записаны как непосредственно, так и автоматически в память тахеометра.

ния учебного полигона) в системе координат 1942 г. (СК-42) с высокой точностью. Дальнейшие сравнения расстояний между пунктами сети ГОУП по точности сравнивались с расстояниями по координатам СК-42, здесь расстояния как инвариант в любой системе координат (рис. 2).

123

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

XXXII

XXXI

Рис. 2. Фрагмент журнала тахеометрической съемки в различные годы

Обработка данных

Из рис. 2 видим, что разность измеренных данных и фактических расстояний из каталога полигона сравнима с точностью измерений тахеометра.

Зная расстояние от РП XX до РП XXI и ошибку расстояний между ними, оценим ошибку координат РП XXI.

Относительная ошибка расстояния от РП ХХ до РП ХХI:

где P – расстояние между РП XX и РП XXI,

fx di cos i (Xк Xн ); fy di sin i (Yк Yн ).

За исходные данные будем принимать ошибку в координатах РП XXI (координаты Xк и Yк) и координатах РП XX (координаты Xн и Yн). Тогда ошибка в приращениях координат определяется по формулам:

X dXX XXI cos XX XXI;Y dXX XXI sin XX XXI.

Будем считать, что азимут с РП XX на РП XXI известен точно, тогда можно воспользоваться формулой относительной ошибки функции многих переменных [1]:

i1

Вэтом случае относительная ошибка в приращениях координат будет представлена только относительной ошибкой расстояний, здесь используется самая большая ошибка, которая была зафиксирована в 2010 г.:

124

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

145,940,14 10421 10001 ,

что вполне приемлемо для вычисления координат разомкнутого теодолитного хода.

Это означает, что все предыдущие измерения были выполнены верно и координаты пунктов полигона СГУПСа надежны.

В дальнейшем все координаты полигона СГУПСа целесообразно использовать только в системе координат 1942 г. (СК-42).

Строительная сетка. Качество разбивки строительной сетки

На учебном полигоне СГУПСа была произведена разбивка строительной сетки размером 36×36 м на квадраты 12×12 м для каждой бригады с помощью теодолита и рулетки.

После разбивки была произведена проверка строительной сетки с помощью электронного тахеометра и были получены координаты узлов сетки. По результатам трех полевых сезонов выяснилось, что те неточности (человеческий фактор), которые возникают при разбивке строительной сетки с помощью теодолита и рулетки, в первую очередь связаны с небрежностью студентов в момент разбивки (у каждой бригады свои ошибки).

Высокоточная полигонометрия для строительной сетки размером 36×36 м с квадратами 12×12 м, координаты узлов сетки, полученные электронным тахеометром SP «Фокус-4», сразу выявляют эти погрешности.

В режиме электронного тахеометра, когда быстро определяются координаты узлов строительной сетки, легко вычисляются поправки за редукцию, сразу получают отметки высот этих узлов и отпадает необходимость выполнять нивелирование по квадратам.

Координаты первой точки 1а (рис. 3) строительной сетки принимаются (0; 0; 0), а направление на точку 1г принимаемся как азимут 0˚00′00. По знакам координат можно легко определить направления осей координат строительной сетки.

125

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Рис. 3. План строительной сетки

После определения координат узлов строительной сетки легко получить величины редукции в узлах сетки.

Инженерные задачи

Относительно первой точки строительной сетки были определены неприступные расстояния и высоты для всех бригад (в качестве объекта были выбраны столбы электропередачи, рис. 4).

Рис. 4. Схема расположения бригад

В меню электронного тахеометра «Фокус-4» встроены специальные функции для определения неприступных расстояний и недоступной высоты.

1. Определение неприступного расстояния, м.

Бригада 1 – 27,85 Бригада 2 – 64,31 Бригада 3 – 79,53 Бригада 4 – 95,33

2. Определение недоступной высоты, м.

Бригада 1 – 8,48 Бригада 2 – 8,34 Бригада 3 – 8,46 Бригада 4 – 8,28

3. Определение крена.

Для определения крена (рис. 5) нет специальной функции в тахеометре. Эту задачу можно решить через определение коор-

126

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

динат вершины и нижней части опоры относительно точки стояния тахеометра (в данном случае – начальная точка строительной сетки). По разнице измеренных координат и горизонтальному проложению от станции до наблюдаемой точки находят проекции крена на оси и полную величину крена.

Рис. 5. Определение крена

Кроме того, студентами факультета «Мосты и тоннели» в 2011 г. в очень сложных условиях с помощью тахеометра «Фокус-4» была выполнена уникальная работа по определению длины моста через р. Иня. Впервые была измерена длина висячего (пешеходного) моста через р. Иня, которая составила 129,727 м.

Выводы

При строительстве и проектировании автомобильных дорог, железнодорожных путей, зданий и других инженерных сооружений нужны точные расчеты. Эту точность может предоставить электронный тахеометр «Фокус-4». Этот прибор заменяет нивелир, теодолит и другие геодезические приборы, что позволяет экономить время при подготовке строительной площадки. «Фо- кус-4» полностью русифицирован, тем самым очень удобен в использовании. Также тахеометр имеет синхронизацию с ПК, что позволяет сохранять и обрабатывать данные на ПК.

Высокая стоимость «Фокус-4» компенсируются его положительными качествами в процессе использования, и выгода превосходит затраты. Также прибор удобен при транспортировке с места на место во время проведения работ.

127

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Библиографический список

1.Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики / Под общ. ред. Б.П. Демидовича. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1960. 659 с.

2.Фомин А.Г., Бунцев И.А., Кравцова К.А., Сушкина И.А. Сравнение

результатов разбивки строительной сетки методом полигонометрии и GPSизмерениями // Железные и автомобильные дороги в условиях Сибири: Сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2008. С. 145–152.

УДК 625.144.5/7

П.М. Секачев, А.А. Деговцов

РАЗРАБОТКА АПК «СКАНПУТЬ»

ИОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ

В2010 г. на основе технического задания госконтракта между ИЦ «Ямал» и СГУПСом лабораторией дорожных одежд и земляного полотна был разработан, реализован и сертифицирован первый в России мобильный лазерный аппаратно-программный комплекс АПК «Сканпуть».

Исходя из технического задания, комплекс должен был обеспечить:

– разбивку пикетажа с точностью не менее 1/5000;

– получение высокоточной цифровой модели пути (ВЦМП), которая включает в себя информацию о пространственном положении оси пути, геометрические параметры ж.-д. полотна (шаблона, рихтовки, уровня и просадки);

– получение пространственных координат ж.-д. полотна и полосы отвода с точностью не менее 3–5 см на расстоянии до 30 м;

– контроль процесса сбора информации в реальном времени;

– получение пространственной информации в системе координат СК-42 и в местной системе координат заказчика (МСКЯмал).

Всоответствии с основными условиями технического задания была проведена научно-исследовательская работа по разработке АПК «Сканпуть».

128

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Проведенные исследования включали в себя следующие этапы работ:

–анализ рынка и подбор удовлетворяющих требованиям технического задания основных аппаратных узлов комплекса;

–разработка эргономичной, легкой конструкции ходовой и несущей частей комплекса;

–разработка программного обеспечения (ПО) для сбора всей информации, получаемой комплексом, в портативный компьютер;

–разработка программного обеспечения построения пространственной ВЦМП и облака точек.

В результате проведенных работ был реализован аппаратнопрограммный комплекс «Сканпуть».

Разработанный комплекс представляет собой разборную несущую конструкцию из алюминиевого сплава, на которую установлены: блок пространственной ориентации, коммутационный блок, комплект спутниковой аппаратуры, два двумерных лазерных сканера, видеокамера, информационное табло и портативный компьютер с управляющим ПО (рис. 1).

Рис. 1. АПК «Сканпуть»

На следующем этапе разработки комплекса были проведены испытания комплекса в полевых условиях, в результате которых была выявлена погрешность в построении облака точек в преде-

129

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

лах 3–6 см (рис. 2), а также разработана и утверждена методика поверки комплекса.

Рис. 2. Облако точек

Полученные данные позволяют построить трехмерную модель железнодорожного полотна и полосы отвода (рис. 3). Данная модель используется для построения геоинформационной системы железнодорожной сети, а также для определения геометрических параметров ж.-д. полотна и получения поперечных профилей.

Рис. 3. Трехмерная модель

На данный момент с помощью АПК «Сканпуть» была проведена съемка более 1 000 км ж.-д. полотна в целях мониторинга и создания трехмерной геодезической информационной системы (ГИС) железных дорог. Разработанный комплекс повысил производительность выполнения работ в 4 раза по сравнению с тради-

130