Инженерно-геодезические изыскания при реконструкции железных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

имени А.Ф. МОЖАЙСКОГО

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

2009 г.

Оглавление

Введение

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ИЗЫСКАНИЙ И РЕКОНСТРУКЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

1.1 Состав инженерно-геодезических изысканий

1.1.1 Техническое задание на съемку

1.1.2 Разрешение на выполнение работ

1.1.3 Рекогносцировка, закрепление пунктов съемочного обоснования

1.2 Выбор съемки

1.2.1 Методика спутниковых наблюдений

1.2.2 Тахеометрическая съемка

1.2.3 Съемка инженерных коммуникаций

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

2.1 Особенности съемки путей

2.2 Камеральная обработка геодезических измерений

2.2.1 Обработка геодезических измерений с помощью программы Credo Dat 3.03

2.2.2 Обработка спутниковых измерений с помощью программы Trimble Geomatics Office

2.2.3 Обработка полученной информации в программе АutoCAD. Создание масштабного плана

2.2.4 Согласование материалов масштабного плана станции

2.2.5Составление продольных профилей станционных путей и перегонов

Глава 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОБЪЕКТЕ

3.1 Общие меры личной безопасности при проходе или нахождении на железнодорожных путях

3.2 Общие требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

3.2.1 Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ЭВМ

3.2.2 Параметры микроклимата на рабочем месте

3.2.3 Уровень шума на рабочем месте

3.2.4 Пожарная безопасность

Приложения

Введение

Современные железные дороги являются неотъемлемой частью экономического развития любой страны, способом быстрой и дешевой доставки грузов более 1000 тонн, а также пассажиров. Не один из видов транспорта не отвечает этим требованиям: быстрота, дешевизна и безопасность.

Особое значение железных дорог - возможность массовых перебросок пассажиров и грузов на далекие расстояния.

Без железных дорог не представляется жизнь современного человека.

Железная дорога является стратегически важным объектом для обороны страны.

Железные дороги - это комплекс инженерных сооружений, предназначенный для пропуска по нему поездов. От состояния пути зависят непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование технических средств железных дорог.

К путевому хозяйству железнодорожного транспорта относятся собственно железнодорожные пути со всеми сооружениями и устройствами, а также комплекс производственно-хозяйственных предприятий, предназначенных для обеспечения бесперебойной работы железнодорожного пути и проведения его планово-предупредительных ремонтов Путевое хозяйство составляет одну из важнейших отраслей железнодорожного транспорта, от которой в значительной мере зависит выполнение перевозочного процесса. Удельный вес путевого хозяйства в системе железнодорожного транспорта характеризуется тем, что на его долю приходится более 50% всех основных средств железных дорог и свыше 20% обшей численности работников.

Железнодорожный путь работает в условиях постоянного воздействия атмосферных и климатических факторов, воспринимая большие нагрузки от проходящих поездов. При этих условиях все элементы железнодорожного пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение пассажирских и грузовых поездов с наибольшими скоростями, а также иметь достаточные резервы для дальнейшего повышения скоростей движения и грузонапряженности линии.

Для обеспечения указанных требований постоянно ведутся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.

Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, устройства связи и сигнализации. Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерность давления, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя продольному и поперечному перемещению шпал. Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимного положения рельсовых нитей. Рельсы направляют колеса подвижного состава, воспринимают давление от них и передают его на шпалы.

Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами. Противоугоны применяются для удержания рельсов и шпал от продольного смещения под воздействием движущихся поездов. Стрелочные переводы служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой. Устройства связи и сигнализации обеспечивают безопасность движения и автоматическое управление движением поездов. Все элементы железнодорожного пути работают как единая конструкция.

На сегодняшний день работы по реконструкции железных дорог являются актуальными по причине изношенности существующих железнодорожных путей и несоответствие их современным требованиям эксплуатации железнодорожного транспорта. В настоящее время производится большой объем работ по реконструкции железных дорог. Для выполнения реконструкции требуется произвести комплекс изыскательских работ, сущностью которых являются экономические, инженерно-геодезические, геологические, гидрогеологические и гидрометрические изыскания района реконструируемой железной дороги.

Одним из важнейших элементов проектирования реконструкции железнодорожных путей является комплекс инженерно-геодезических изысканий, целью которых является сбор достоверной информации о нижнем и верхнем строении и геометрии железнодорожных путей для последующего проектирования работ, связанных с реконструкцией.

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ИЗЫСКАНИЙ И РЕКОНСТРУКЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

1.1 Состав инженерно-геодезических изысканий

В состав инженерно-геодезических изысканий входит:

- Получение технического задания на съемку в службе пути железной дороги;

- Получение разрешения на выполнение работ в пределах станции в Управлении дороги;

- Рекогносцировка, закрепление пунктов съемочного обоснования;

- Выбор съемки;

- Съемка путей, объектов путевого развития и пр.;

- Камеральная обработка измерений: уравнивание координат съемочного обоснования, расчет координат точек съемки, расчет полных и полезных длин путей, расчет ординат объектов;

- Составление электронного масштабного плана станции;

- Печать масштабного плана станции и ведомостей в количестве, оговоренном в ТЗ на съемку;

- Сдача материалов заказчику.

1.1.1 Техническое задание на съемку

Техническое задание формирует заказчик выполнения работ на основе разработанных методических указаний, действующих на основе федеральных и межведомственных указаний. Полнота и объем собираемых материалов должна обеспечивать необходимое качество выполнения проектных работ. В состав технического задания входит:

-граница съемки

-ширина полосы захвата

-масштаб съемки

-степень детализации

-необходимость съемки подземных коммуникаций

-перечень и ссылки на документы, указывающие на использование условных знаков

-допуски и точность производимых измерений

-указание участков( площадок) для более детальной съемки

-перечень сдаваемых материалов [ПРИЛОЖЕНИЕ А]

1.1.2 Разрешение на выполнение работ

Задание на съемку станции согласовывается у начальника или главного инженера службы пути дороги, начальника или главного инженера службы перевозок дороги и утверждается начальником или главным инженером железной дороги.

Железная дорога является объектом повышенной опасности, на котором действует система оповещения «Человек на пути». Данная система определяет и регламентирует порядок оповещения о выходе на железнодорожный путь всех работников эксплуатирующих служб. При несанкционированном появлении любых работников, в том числе и непосредственно связанных с эксплуатацией железнодорожного пути и обустройств, на железнодорожном пути без выданного предупреждения машинист проходящего поезда обязан оповестить дежурного по ближайшей станции о данном факте. Далее данная информация передается в отделение дороги, где на каждый сигнал должно быть проведено расследование с выявлением причин появления людей и наказанием виновных.

Перед началом работ работники проходят инструктаж о правилах нахождения на действующих железнодорожных путях, сдают экзамены в ревизорском аппарате отделения железной дороги и после успешной сдачи получают удостоверение о прохождении.

По заявке исполнителя в период проведения работ издается приказ о сопровождении работников исполнителя на выделенном участке в определенный период времени. После прохождения всех мероприятий выдаются предупреждения машинистам и разрешается выполнение работ на данном участке на определенный период.

1.1.3 Рекогносцировка, закрепление пунктов съемочного обоснования

Для обеспечения требуемой точности на объекте проектируется опорная геодезическая сеть и запланированы спутниковые измерения на пунктах этой сети. На подготовительном этапе работ будет проведена рекогносцировка местности и подготовлены необходимые материалы и оборудование.

Определение координат точек предполагается произвести с использованием спутниковых геодезических приемников Trimble 5800 в статическом режиме, паспортная точность которых в данном режиме составляет:

СКО в плане 5 мм + 0,5 мм/км

СКО по высоте 5 мм + 1 мм/км

Система координат местная 1942г. За исходные приняты координаты GPS точек SOS-1, SOS-2, PET-3, PET-4, SER-1, SER-2, T-783, T-784.

Система высот Балтийская.

Схемы планово-восотного обоснования: схемы теодолитных и нивелирных ходов в ПРИЛОЖЕНИИ Б.

На пунктах необходимо провести рекогносцировку, выявить их фактическое состояние и возможность проведения спутниковых наблюдений. Будет проведено планирование измерений с использованием программного модуля Planning пакета “TGO”. Результатом планирования станет выбор наиболее благоприятного для измерений времени суток при количестве видимых спутников не менее четырех, величины геометрического фактора не более 7, элевационной маски 10°.

Рис. 1 График прогнозируемого DOP

Наблюдения будут выполняться в статическом режиме по двум частотам с дискретностью приема спутниковых сигналов 10 секунд. Продолжительность сеанса на исходных пунктах и пунктах съемочного обоснования будет составлять около 1 часа. Определение координат пунктов опорной сети на станциях будет проводиться методом треугольника.

Предрасчет точности

Предрасчет точности сети выполнен в программе Credo Dat 3.03. В программе реализована технология проектирования опорных сетей, позволяющая выбрать конфигурацию сети оптимальную для требуемой точности определения координат пунктов обоснования. Технология основана на широком применении возможностей интерактивного ввода и редактирования данных с использованием картографических материалов в виде растровых подложек подготовленных программой TRANSFORM, которая создает файлы с расширением TMD.

Чтобы подгрузить растровую подложку в программу Credo Dat 3.03. нужно:

- Вызвать команду Растровая подложка меню Данные.

- В панели диалога Растровые подложки нажать кнопку Обзор.

- В панели Открытие файла в списке Тип файлов указать формат файлы растровых подложек или Файлы bmp.

- Загрузить выбранный файл в проекте, нажав кнопку Открыть.

После загрузки наименования фрагмента подгруженного растрового файла появится в окне Список фрагментов. Содержание выбранного в списке фрагмента отобразиться в окне Предварительный просмотр.

Рис. 2 Окно выбора растровой подложки

Проектирование сети:

- на основе предварительного анализа особенностей объекта на плане разместить пункты проектируемой сети.

- тип плановых координат всех неисходных пунктов установить как Предварительный.

- тип высотных всех неисходных пунктов установить как Рабочий.

Установить в таблице допустимых СКО панели Свойства проекта априорные значения допустимых среднеквадратических ошибок измерений соответствующих классов точности, в рассматриваемой сети установить точность 1 разряда полигонометрии в плановом положении. В высотном положении необходимо учитывать ошибку прибора с помощью которого измеряется превышение, так как определение высоты точек происходит с помощью спутниковых методов, а в программе Credo Dat 3.03. нет специальной возможности предрасчета точности по высоте для таких методов, предлагается следующий способ. Точность определения высоты точки с помощью приемника Trimble 5800 составляет 5 мм + 1 мм/км, формула представляет из себя две части одна из них постоянная и равняется 5мм., а вторая переменная -1мм на каждый измеренный километр. При установке СКО высотных измерений предлагается установить ошибку измерения превышения 1 мм на 1 км, потому что эта ошибка учитывается программой и зависит от длинны определяемой линии, а затем прибавлять к полученной в результате предрасчета ошибке постоянную ошибку приемника.

Рис. 3 Окно установки СКО измерений

После установки СКО вводим измерения определяющие структуру сети. Измерения в проекте могут быть произвольными, поскольку они не влияют на формирование коэффициентов уравнений поправок, по которым формируется ковариационная матрица проектируемой сети. Вводим расстояния и превышения между исходными определяемыми пунктами, которые предварительно нанесены в местах предполагаемой закладки определяемых пунктов.

Рис. 4 Окно ввода измерений

В настройке параметров уравнивания установить флажок Режим проекта. Выполнить предобработку и уравнивание сети, по результатам уравнивания оценить точность положения пунктов.

Затем мы получаем ведомость оценки точности положения пунктов по результатам уравнивания. Если полученные ошибки находятся все в пределах 3 см, следовательно, конфигурация сети удовлетворяет требованиям точности 1 разряда полигонометрии и технического нивелирования.

Рис. 5 Окно пунктов с эллипсами ошибок

1.2 Выбор съемки

В настоящее время широкое распространение получили автоматизированные методы проведения топографо-геодезических работ, основанные на использовании наземного и спутникового электронного геодезического оборудования и программных пакетов обработки полевых измерений. Топографическая съемка территории будет проводиться в различных масштабах 1:1000 с сечением рельефа горизонталями через 1,0м,

1:500 с сечением рельефа горизонталями через 0,5м, в системе координат 1942 г. Балтийской системе. В работе использовать GPS-оборудование фирмы "Trimble Navigation Ltd", электронные тахеометры фирмы "Leica", Трассоискатель RD 2000

Электронный тахеометр LEICA TPS systems 400

Технические данные TCR407power

Угловые измерения

CKO (DIN 18723, ISO 12857) 7"(2mgon)

Расстояние измерения до призмы (TC/TCR) - класс лазера 1/ I

Точность 25 мм + 3 ppm

Безотражательные измерения (TCR) - класс лазера 2/ II

Точность (быстро/слежение) 5 мм + 2 ppm

Питание

Тип аккумулятора NiMH / камкодер

- спутниковый GPS приемник Trimble 5800.

Технические характеристики

Измерения

24 канала для отслеживания L1 C/A кода, полного цикла фаз несущих L1/L2,

Точность при статической съемке

СКО в плане 5 мм + 0,5 мм/км

СКО по высоте 5 мм + 1 мм/км

Питание

2 батареи

Вес батареи

0,1 кг

Трассоискатель RD 2000

Основные особенности:

- Трассоискатель снабжён тремя активными частотами - 512Hz или 640Hz, 8kHz, 33kHz.

- Режим CPS - для обнаружения трубопроводов под катодной защитой.

- Режим SONDE (дополнительно) - для работы с дополнительным зондом, который служит для определения местоположения неметаллических трубопроводов.

- Функция StrikeAlert™ (дополнительно) предупредит о неглубоко залегающих электрокабелях находящихся в зоне поиска.

- Генератор T1 способен подать поисковый сигнал в обычную электросеть через розетку.

1.2.1 Методика спутниковых наблюдений

Целью относительного позиционирования является определение координат неизвестной точки по отношению к известной точке, которая во многих случаях является стационарной. Другими словами, относительное позиционирование нацелено на определение вектора между двумя точками, которые часто называют вектором базовой линии или просто базовой линией. Координаты опорной точки должны даваться в системе WGS-84. Относительное позиционирование требует одновременных наблюдений и на опорной, и на неизвестной точке. Точность определения координат вектора базовой линии зависит от способа наблюдений (статика, быстрая статика, кинематика), характеристик аппаратуры (одно- или двухчастотная), применяемых алгоритмов, способов учета и моделирования внешних условий, длины базовых линий и продолжительности сеансов. Особо следует отметить такие факторы, как влияние многопутности и интерференции сигналов, а, следовательно, и опытности наблюдателя, который должен правильно выбирать место установки антенны. Выполнять наблюдения на пунктах предлагается в статическом режиме, так как метод является наиболее простым в плане полевых наблюдений и удобен для дальнейшей обработки. Наблюдения будут производиться при помощи трех комплектов двухчастотной спутниковой геодезической системы "Trimble Navigation Ltd".

Метод статики заключается в следующем: оператор с подвижным приемником ведет наблюдения на вновь заложенных пунктах одновременно с приемником, который используются в качестве базовой станции, и стоит на пункте триангуляции с известными координатами. Использование не менее двух приемников в качестве базовых станций позволяет не только выявить ошибки исходной сети, но и произвести уравнивание полученных координат в поставляемом с приборами GPS программном обеспечении «TGO». Во избежание ошибок исходной сети, предлагается провести наблюдения с 4 пунктов триангуляции.

Полевые работы на объекте складываются из доставки приемников и оборудования на пункты и выполнения сеансов в соответствии с программой полевых работ.

В сеансе на каждом пункте необходимо выполнить следующие операции:

- провести развертывание аппаратуры, установить приемник на пункте и определить высоту антенны по трем сторонам с точностью 2мм.

- записать в журнал полевых наблюдений время начала и конца сеанса наблюдений, высоту антенны и номер точки.

- провести наблюдения спутников в течение приметно 1 часа, время наблюдений зависит от расположения исходных и определяемых пунктов.

- выключить режим регистрации данных и выполнить свертывание аппаратуры.

1.2.2 Тахеометрическая съемка, ее особенности

Тахеометрическая съемка является самым распространенным видом наземных топографических съемок, применяемых при выполнении инженерных изысканий. Высокая производительность тахеометрической съемки обеспечивается тем, что все измерения, необходимые для определения координат и высот характерных точек местности, выполняются комплексно с использованием одного прибора - тахеометра. Тахеометрические съемки используют для подготовки крупномасштабных планов и цифровых моделей местности, по которым осуществляется системное проектирование объекта строительства. Основными масштабами съемки будут являться 1:1000-применяемый для составления профилей по трассе железной дороги, 1:500-применяемый для составления планов площадок ИССО. Планово-высотное обоснование (ПВО) тахеометрических съемок будет создаваться следующим способом: прокладыванием тахеометрического хода, что подразумевает одновременное измерение горизонтальных и вертикальных углов и измерением расстояния между соседними точками ПВО. Ориентирование ПВО осуществляется привязкой к пунктам координаты и высоты которых определены методом GPS, которые заранее заложены вдоль предполагаемой трассы газопровода. Применительно к данному виду работ технические характеристики хода должны быть следующими:

ѕ измерения производить полным приемом.

ѕ длина хода не должна превышать 6 км.

ѕ относительная ошибка не более 1:4000.

ѕ абсолютная ошибка не более 0,3 м.

ѕ угловая невязка в ходе не должна превышать 20 VЇn, где n число углов в ходе.

ѕ предельное расстояние между точками хода не должно превышать 300м.

ѕ точность измерения высоты прибора и отражателя 2мм.

ѕ расхождение между превышениями, измеренными в прямом и обратном направлении, недолжно превышать величин, вычисленных по формуле 50v2l мм [2], где l - длина стороны хода в километрах.

ѕ высотные невязки ходов нивелирования не должны превышать 30vL мм, где L - длина хода в км.

После создания ПВО приступить к съемке ситуации и рельефа. Начало и конец трассы привязывают к пунктам государственной геодезической сети с помощью теодолитного хода. Съемку производят полярным способом, с пунктов обоснования, съемочных точек тахеометрических ходов, по точкам, размещаемым в характерных местах рельефа и ситуации. Для отображения на масштабном плане станции в обязательном порядке должна быть произведена съемка всех главных и станционных путей, сортировочных горок, путей общего пользования, а также путей необщего пользования, где обращаются локомотивы ОАО «РЖД». Пикетаж может быть рассчитан аналитически от пикетного значения оси ПЗ (ЭЦ, другого центрального здания), осей ИССО и отображен вертикальными штрихами на пути, по которому производилась разбивка.

Пикетаж по оси пути, как правило, разбивается при проверке плана и профиля пути.

При расчете и отображении пикетажа на масштабном плане станции следует руководствоваться данными проверки продольных профилей путей или его аналитическим расчетом от оси центрального здания.

На масштабном плане указываются пикетные значения осей: центрального здания, искусственных сооружений, переездов.

Съемочные точки размещают таким образом, что бы на топографическом плане можно было бы однозначно изобразить рельеф и ситуацию: вершины возвышенностей, водоразделы, перегибы склонов, террасы, подошвы возвышенностей, тальвеги и овраги, обрывы, седловины, очертания водоемов, границы угодий, дороги с основными элементами земляного полотна, лини связи и электропередачи, подземные коммуникации (кабели, трубопроводы, и т.д.), здания и сооружения, изгороди и другие подробности местности.

На каждой точке съемочного обоснования производят работы в следующей последовательности:

- над точкой ПВО устанавливают тахеометр, центрируют, устанавливают в рабочее положение по уровню, измеряют высоту прибора.

- прибор ориентируют, устанавливая ноль лимба по исходному направлению.

- наведение на съемочные точки осуществляют при основном положении круга тахеометра, при этом измеряется расстояния до отражателя, и берутся отсчеты по вертикальному и горизонтального кругу.

- завершив съемку ситуации и рельефа на данной точке ПВО, необходимо навестись на точку ориентировки для контроля незамыкания.

В ходе съемки ведут абрис с нанесением на него всех съемочных точек и зарисовкой рельефа и ситуации. Абрис является важнейшим элементом тахеометрической съемки, поскольку позволяет воспроизводить при камеральной обработке рельеф и ситуацию местности. В связи с этим абрис обязательно включает в себя изображение ситуации представляемое условными знаками с краткими поясняющими подписями и основные формы рельефа в условных горизонталях с указанием направлений склонов стрелками.

Результаты всех измерений и вычислений по определению планово-высотного положения съемочных точек заносятся автоматически во внутреннею память прибора TCR407power. Наличие у приборов TCR407power запоминающих устройств для регистрации измерений позволит свести к минимуму ведение полевых журналов, повысить производительность и эффективность работ. Данные приборы позволяют вычислять и фиксировать в памяти прямоугольные координаты и высоты пикетов по результатам полярных измерений. Многообразие прикладных функций инструментов дает возможность определять высоты проводов на опорах ЛЭП, вычислять недоступные расстояния и дирекционные углы, определять координаты точек, недоступных для точной установки отражателя по раздельному измерению расстояния и направления, решать задачу внецентренного стояния .

Для последующей камеральной обработки результаты полевых измерений импортируются в портативный компьютер через интерфейсы, поставляемые в комплекте с приборами. При импорте данных используются программы перекачки LGO TOOLS V4.0 для "Wild". В результате получаются текстовые файлы координат и высот в формате GSI. Текстовые файлы координат, полученные при импорте с электронных тахеометров, загружать в программный комплекс CREDO DAT 3.03. Это позволит непосредственно на месте анализировать полученные данные, наблюдать полную картину производства работ, выявлять и своевременно выявлять и устранять грубые ошибки.

1.2.3 Съемка инженерных коммуникаций

Важным моментом при съемках является наличие пересечений с подземными коммуникациями. На начальном этапе изысканий собирается и анализируется все имеющиеся графические материалы о заложении инженерных коммуникаций на протяжении всей трассы железной дороги Используется информация, полученная от ответственных лиц и технических служб.

Координаты и отметки выходов подземных коммуникаций, определяются в процессе тахеометрической съемки. Отметки обечайки, земли, верха труб, лотков и дна колодцев должны быть измерены во время обследований коммуникаций, установлены диаметры и материалы труб. Местоположение коммуникаций, не имеющих выходов на поверхность, выявляются трассоикателем RD 2000. Полнота и правильность определения инженерных коммуникаций должна быть согласована с соответствующими службами.

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

2.1 Особенности съемки путей

топографический съемка геодезический реконструкция железная дорога

Особенностью является обследование существующих искусственных сооружений, земляного полотна и верхнего строения пути, составление продольного профиля.

При съемке участка необходимо отображать объекты, принадлежащие железнодорожной сети:

- Железнодорожные пути в однониточном изображении (координирование точек производится по оси пути через 40м);

- Стрелочные переводы, глухие пересечения, крестовины поворотного круга, сбрасывающие стрелки, сбрасывающие остряки, сбрасыватели башмаков, колесосбрасывающие башмаки, упоры тормозные стационарные (производится координирование их центров;

- Подкрановые пути (координирование точек производится по оси пути через 40м);

- Горки (ГПМ, ГБМ, ГСМ), горки малой мощности (полугорки, ГММ) (координируется их центр);

- Конец пути (без упора, с упором, с упором и балластной призмой) (координируются по оси пути);

- Границы путей необщего пользования (подъездных путей) (координируются по оси пути, отображаются перпендикулярно пути);

- Светофоры (координируется их центр);

- Изолирующие стыки (габаритные/негабаритные) (координируются точки пересечения с осью пути);

- Предельные столбики (координируется их центр);

- Границы станции (координируется их центр, отображаются перпендикулярно пути);

- Километровые столбы (координируется их центр);

- Пикетаж по главному пути, вспомогательный пикетаж (в ответвлениях от главного пути, в отдельных парках, на раздельном земляном полотне);

- Переезды (координируется пересечение оси сооружения с осью пути, к которому привязан данный переезд);

- Искусственные сооружения: мосты, трубы, путепроводы, пешеходные мосты и тоннели, галереи (координируется пересечение оси сооружения с осью пути, к которому привязано данное ИССО);

- Платформы высокие/низкие (с лестницами) (координируются 2 точки по длине с измерением ширины);

- Здания и сооружения: служебно-технические, пассажирские и прочие (координируются углы зданий);

- Оси зданий, переездов и искусственных сооружений(координируется пересечение оси сооружения с осью пути, к которому привязан данный объект);

- Весы вагонные/путевые (координируется их центр);

- Вагонный замедлитель (координируется их центр);

- Габаритные ворота;

- Круг поворотный (координируется их центр с определением радиуса);

- Громкая связь (координируется их центр);

- Маневровые колонки (координируется их центр);

- Маршрутные указатели (координируется их центр);

- Указатели роспуска вагонов (координируется их центр);

- Электронные счетчики осей вагонов (координируются точки пересечения с осью пути);

- Начало/конец контактной подвески (координируется их центр);

- Опоры контактной сети (координируется их центр);

- Гидроколонки (координируется их центр);

- Пункты раздачи горюче-смазочных материалов (координируется их центр);

- Подпорные стены (координируются точки начала, конца, углов стен);

- Ограждения территорий (координируются точки начала, конца, углов ограждений);

- Вновь вводимые технические устройства, устанавливаемые на пути (координируется их центр).

На масштабном плане станции должны подписываться:

- Название станции;

- Парки;

- Локомотивные и вагонные депо, вагоноремонтные пункты, экипировочные устройства;

- Направления на соседние станции;

- Четность/нечетность направлений;

- Номера путей;

- Междупутные расстояния;

- Пикеты;

- Километры;

- Полезные длины главных и станционных путей;

- Номера стрелочных переводов;

- Литеры светофоров;

- Номера или сокращенные названия строений;

- Оси строений, ИССО, переездов;

- Номера опор.

2.2 Камеральная обработка геодезических измерений

2.2.1 Обработка геодезических измерений с помощью программы Credo Dat 3.03

Назначение и область применения

Система CREDO DAT 3.03 предназначена для автоматизированной камеральной обработки полевой геодезической информации.

CREDO DAT 3.03 может успешно применяться в следующих областях:

- линейные и площадные инженерные изыскания

- геодезическое обеспечение строительства

- маркшейдерское обеспечение работ при добыче полезных ископаемых

- подготовка пространственной информации для кадастровых систем

- геодезическое обеспечение геофизических методов разведки

В системе реализован набор разнообразных функций для облегчения работы пользователя:

- Импорт данных из файлов в форматах электронных регистраторов и тахеометров

- Импорт измерений из текстовых файлов в произвольных форматах

- Предварительная обработка измерений с учетом различных поправок

- Выявление, локализация и нейтрализация в автоматическом или интерактивном режиме грубых ошибок линейных, угловых и высотных измерений

- Совместное уравнивание по методу наименьших квадратов плановых линейно-угловых геодезических сетей, систем ходов тригонометрического и геометрического нивелирования, с созданием развернутой оценки точности

- Обработка тахеометрической съемки с формированием топографических объектов и их атрибутов по данным полевого кодирования

Основными входными данными для работы системы являются:

- исходные координаты и высоты пунктов ГГС и ГСС

- результаты полевых измерений - расстояния, горизонтальные и вертикальные углы, превышения

- информация о снимаемых топографических объектах

- используемые системы координат и их параметры, общие сведения о технологии съемки, атмосферные условия, априорные точности измерений

Источниками таких данных являются:

- Файлы, полученные с электронных тахеометров

- Текстовые файлы произвольных форматов

- Полевые журналы, ведомости и каталоги, данные из которых вводятся с клавиатуры в табличных редакторах.

Выходными данными системы могут являться различные каталоги и, отчеты и ведомости, подготовленные генератором отчетов, по шаблонам или настроенным пользователем согласно стандартам предприятия. Графические документы и планшеты, подготовленные в компоновщике чертежей. Файлы содержащие результаты обработки данных, в форматах: MIF/MID системы Mapinfo, SHP системы ArcVief, DXF системы AutoCad, открытого обменного формата CREDO(TOP/ABR).

Описание интерфейса и настройка первоначальных установок

CREDO DAT 3.03 работает в многодокументальном режиме.

Окно приложения включает в себя следующие элементы:

- Главное меню (строка меню)

- Панели инструментов, содержащие иконки для быстрого доступа к командам меню

- Окна обрабатываемых проектов

- Строка состояния активного окна проекта



Рис. 6 Окно приложения

Выполнение начальных установок системы производиться с помощью команд Вид и Установки.

Параметры систем координат и высот учитываются при расчете поправок, для установки системы координат необходимо выбрать в меню Установки команду Системы координат.

Аналогичные действия потребуются при установке системы высот.

Установка единиц измерения влияют на внешнее представление значений координат и измерений. Для установки единиц измерения необходимо вызвать команду Настройки меню Установки и на вкладке Единицы измерения панели настройки установить нужные переключатели.

В системе существует возможность настройки точности представления данных, то есть числа десятичных знаков после запятой при выводе таблиц, ведомостях значений координат, линий, углов и превышений. Для редактирования точности представления необходимо активизировать команду Настройки в меню Установки и на вкладке Точность указать число знаков после запятой:

Создание проекта его свойства и характеристики

Для создания проекта необходимо выбрать команду Создать/Проект в меню Файл. По умолчанию новому проекту присваивается имя Проект 1.

Перед тем как начать работу в новом проекте необходимо настроить Свойства проекта. Под свойствами проекта подразумеваются параметры, присущие каждому отдельному проекту. Отредактировать параметры можно на соответствующих вкладках панели Свойства проекта, которая появляется в ответ на команду Свойства проекта меню Данные:

Рис. 7 Окно настройки карточки проекта

Для каждого проекта необходимо установить априорные характеристики точности вычислений, для этого необходимо выбрать вкладку Точность на панели Свойства проекта:



Рис. 8 Окно установки СКО измерений

Обработка измерений ведется в соответствии с типом инструмента, который использовался при полевых работах. Система автоматически создает параметры прибора, которые определяются программой из анализа значений измерений импортированных в данный проект.

Импорт файлов TCR407power

Основная управляющая информация при импорте файлов LEICA (GRE, GSI) проходит в кодовых блоках, начинающихся со слова 41. Кодовый блок состоит из слова 41 и слов 42-49 , содержащих параметры кода. Все коды меньше 100 в слове 41 программой воспринимаются как идентификаторы управления, по которым интерпретируется содержание информационных слов.

С помощью кодового блока в процессе съемки:

- формируется заголовок станции, содержащий имя пункта стояния, высоту инструмента и высоту наведения.

- формируется кодовая строк, содержащая код топографического объекта и его атрибуты.

Для правильной интерпретации команд управления, кроме общих настроек необходимо установить соответствие элементов кодового блока при полевых работах и обработке при импорте. Эта установка производится при настройке импорта на вкладке Настройка INFO.

В таблице Настройка INFO в колонке Код в слове 41 устанавливается идентификатор кодовой строки, в колонке Слово 42-49 устаналивается номер слова, содержащего параметр.

При импорте файлов LEICA (GRE, GSI) в Credo Dat в Настройка INFO устанавливается:

- для параметра Станция в колонке Код в слове 41 - «1», в колонке Слово 42-49 -«42»

- для параметра H, i в колонке Код в слове 41 - «1», в колонке Слово 42-49 - «43»

- для параметра H, v в колонке Код в слове 41 - «3», в колонке Слово 42-49 - «42»

Установка флажка Автоматическое определение формулы вертикального угла при настройке общих параметров импорта обязательна, так как необходимые сведения о положении круга в формате не регистрируются.

Все импортированные данные попадают в табличные редакторы и являются доступными для последующего редактирования и документирования.

Выполнение расчетов

В CREDO реализовано совместное уравнивание линейных и угловых измерений, отличающиеся по классу точности, топологии и технологии построения. Уравнивание производиться параметрическим способом по методу наименьших квадратов.

Для расчета введенных данных необходимо на Панели инструментов нажать «кнопку» «Предобработка». Предобработка выполняется для поиска и обнаружения не допустимых расхождений в измерениях, наличия пунктов, координаты которых не возможно рассчитать и т.д., создается подробный протокол, который можно просмотреть, выполнив команду Протокол в меню Расчеты/Предобработка.

После того как система выполнила предобработку и не выдала при этом сообщений, об каких либо ошибках необходимо нажать «кнопку» «Уравнивание» на Панели инструментов. Исходными данными для уравнивания сети является:

ѕ координаты исходных пунктов

ѕ приближенные значения координат пунктов обоснования, полученные после предобработки

ѕ дирекционные углы

ѕ допустимые значения СКО плановых измерений для различных классов точности

Выполнив процесс уравнивания, система выдаст «протокол уравнивания», в котором содержаться сообщения об ошибках, если они обнаружены.

Отчеты и ведомости

После выполнения вышеперечисленных процессов по средствам «Генератора отчетов» создаются различные ведомости и отчеты, по которым можно судить о технических характеристиках сети, точности положения пунктов ПВО и т.д., просмотр ведомостей выполняется следующим образом, выбираем в строке Меню вкладку Ведомости, затем ведомость, которую необходимо просмотреть.

Экспорт данных

Для дальнейшей обработки результатов полученных в CREDO DAT 3.03 система предлагает следующие форматы экспортируемого файла:

- MIF/MID системы MapInfo.

- SHP системы ArcWiew.

- DXF

- ООФ, файлы типа TOP и ABR, для экспорта в другие системы CREDO

- CDX обменный формат системы Credo_Dat

- TXT, настраиваемый пользователем текстовый формат

Для того чтобы осуществить экспорт в том или ином формате, используются команды меню Файл/Экспорт. При этом экспортируется вся информация о проекте, независимо от условий, установленных при заполнении полей в панели Свойства проекта. Наиболее универсальным является формат ТОР. Для экспорта выбираем команду Открытый обменный формат (ТОР/АВR). В диалоговой панели Сохранение файла:

- в поле Имя файла указывают или изменяют имя сохраняемого файла

- в поле Тип Файла выбрать Файлы открытого обменного формата (*.top, *.abr)

Нажать кнопку Сохранить, для сохранения файлов, данные по пунктам передаются в файле *.top, а информация по площадным и линейным объектом - в файле *.abr

2.2.2 Обработка спутниковых измерений с помощью программы Trimble Geomatics Office

Назначение и область применения программы Trimble Geomatics Office

Программное обеспечение TGO предназначено для хранения, анализа, представления и поиска пространственной информации. Сбор пространственной информации может выполняться из разных источников, включая GPS и наземные методы измерений. TGO интегрирует традиционные геодезические методы измерений с современными высокотехнологичными подходами. TGO звено связывающие полевые и камеральные работы, обеспечивает плавный переход от полевых работ к системам автоматизированного проектирования.

Создание проекта, настройка его свойств и характеристик

Рассмотрим TGO как программное обеспечения используемое для обработки GPS измерений.

На панели проекта содержаться поименованные группы, объединяющие ярлыки различных задач.

Для того чтобы создать новый проект в выплывающем окне File необходимо выбрать New project, после чего программа предлагает выбрать Имя проекта и Шаблон проекта. В Шаблоне проекта устанавливаем Metric.

Далее предлагается установить стиль уравнивания, то есть доверительный интервал, установим доверительный интервал 95% сигма.

Рис. 9 Окно приложения

Затем необходимо настроить Свойства Проекта, на вкладке Project Details возможно указать:

- наблюдателя (Field surveyor)

- обработчика полевых измерений (Computer operator)

- используемое оборудование (Equipment)



Рис. 10 Окно установки Детали проекта

На вкладке Coordinate System предлагается выбрать систему координат, нажать кнопку Change

Для объекта создаваемого на территории России необходимо выбрать Russia и номер зоны в котором располагается объект.

Важным моментом является выбор модели геоида EGM 42 (Global) [7]. После выбора модели геоида TGO использует файл, содержащий модель геоида, для интерполяции превышения геоида над эллипсоидом в каждой точке полученной с помощью GPS, полученное значение прибавляется к измеренной эллипсоидальной высоте. Это позволяет получить приблизительную отметку над уровнем моря. Если не использовать модель геоида, то отметки точек будут равны эллипсоидальным высотам.

После выполнения всех вышеперечисленных настроек программное обеспечение TGO готово к работе с GPS измерениями. Можно преступать к следующему этапу, загрузке файлов полевых наблюдений.

Импорт и редактирование данных

В программе TGO реализованы различные возможности импорта измерений с различных полевых приборов (нивелиры, тахеометры, GPS приемники). Рассмотрим импорт файлов с расширением .dat полученных с GPS приемников Trimble, предварительно переданных и сохраненных на компьютере.

На вкладке Import, расположенной на панели проекта нажимаем ярлык DAT Files.

Выбираем файлы с расширением .dat, которые необходимо подгрузить в данный проект, это можно сделать как группой, выделив все файлы выбранные для импортирования в проект, так и по одному файлу. После выбора файла или группы файлов нажать кнопку Открыть, после чего появляется следующие Окно Dat Checkin.

Рис. 11 Окно Dat Checkin

В Окне отображаются файлы, подгружаемые в проект, здесь обязательно необходимо указать следующие параметры:

- Antenna Type (Тип антенны) - так как в различных антеннах фазовые центры расположены по разному, что в итоге влияет на высоту антенны над точкой ее установки, нажав на строку появляется «выпадающий» список с типами антенн.

- Antenna (Антенна) - в этой колонке указывается высота антенны непосредственно измеренная в поле над точкой установки.

- Measured To (Метод измерения высоты антенны).

В зависимости от необходимости также можно менять Имя точки в колонке Name. Колонка содержит набор из восьми чисел обозначающих следующие:

- 2038 номер приемника

- 018 GPS день от начала года

- 0 номер файла в этот день

Для того чтобы было ясно, где располагался приемник, предлагается менять цифры на название точки на котором стоял приемник.

После импорта всех необходимых файлов в Графическом окне получается схема сети, построенная векторами.

Рис. 12 Схема сети в графическом окне

Предварительная обработка базовых линий

На вкладке Process нажимаем ярлык Process GPS Baselines - эта программа вычисляет базовые линии по результатам спутниковых измерений. В результате обработки получается таблица GPS Processing, в которой содержится следующая информация:

- ID - название измеренного вектора

- From station - номер или название точки начала вектора

- To station - номер или название точки конца вектора

- Baseline length - длинна базовой линии

- Solution type - типы решений

- Ratio - дисперсия

- Refvar - дисперсионное отношение

- RMS - среднеквадратическое отношение

Особое внимание нужно обратить на значения на последние четыре значения:

- Solution type имеет три типа решения: кодовое, плавающие (float) и фиксированное (fixed), если решение фиксированное (fixed) следовательно базовая линия имеет решение.

- Ratio это отношение вероятности правильности наилучшего в настоящий момент набора целых чисел к вероятности правильности следующего наилучшего набора. Значение Ratio должно быть больше трех.

- Refvar дисперсионное отношение должно быть меньше десяти.

- RMS выражает точность измерений на точке, если значение превышает один сантиметр, необходимо обратить внимание на вектор.

При плохих показателях Ratio и Refvar TGO ставит «флаг» на линию, исправить эти величины возможно с помощью меню TimeLine, удаляя плохие «рваные» измерения по каждому спутнику, при этом нужно понимать, что можно улучшить дисперсию и дисперсионное отношение, но и изменить решение с плавающего на фиксированное, что делать недопустимо.

В результате расчетов получается сеть с определенными параметрами, программа в Графическом окне показывает сеть с расставленными на линиях и точках «флагами».

Если базовая линия «подсвечена» красным цветом, то вектор ошибочен по одному из параметров. Для просмотра этих параметров необходимо выделить вектор и нажать GPS Baseline Processing Report на вкладке Reports.



Рис. 13 Схема сети в графическом окне

Уравнивание сети

Прежде чем приступить к уравниванию, необходимо выполнить фиксацию исходных пунктов. Для этого в таблице Свойства точки необходимо ввести координаты и высоту исходного пункта.

Рис. 14 Окно свойства точки

Установить Grid, координаты на плоскости, и присвоить точке Control Quality (исходный пункт).

Для того чтобы зафиксировать пункты на плоскости в таблице Точки для каждого исходного пункта установить флажок 2D- фиксирование на плоскости, чтобы зафиксировать высоту необходимо зайти в меню ObservationsGeoidLoad выполнить подгрузку геоида, затем в таблице Точки установить флажок Elev для всех пунктов являющихся исходными по высоте.

Рис. 15 Окно Точки

Далее на Панели проекта, на вкладке Adjustment, нажать Adjust (уравнивание). Программа выполнит уравнивание сети и создаст отчет о уравнивании, который содержит в себе следующие данные.

- параметры стиля уравнивания

- всесторонняя оценка точности

- уравненные координаты с оцененными ошибками

- сравнение координат исходных пунктов

- наблюдения с оцененными ошибками

- гистограммы нормализованных поправок

- эллипсы ошибок

- ковариантные параметры

2.2.3 Обработка полученной информации в программе АutoCAD. Создание масштабного плана

Для создания крупномасштабных планов в программе AutoCAD мы используем:

- Полевые материалы

- съемочные точки, обработанные в KREDO, имеющие расширение .top или .dxf

- абрис местности, на которой производилась топографическая съемка.

-журналы обследования колодцев подземных коммуникаций.

Архивные материалы:

-экспликации колодцев подземных сооружений

-планшеты и зеленухи(планшеты подземных коммуникаций, вычерченные на лавсане) и их электронный вид(сканированные)

-электронный планшет, если таковой существует

Для того, чтобы подгрузить точки в AutoCAD, необходимо выполнить следующие действия:

Выбираем шаблон-создать

Выбор шаблона облегчает работу, в файл AutoCADа автоматически подгружаются все типы линий и условные знаки, необходимые для создания плана заданного масштаба.

Для масштаба 1:500 в областных условных знаках, мы выбираем GUGK 500 Civil, затем



Рис. 17 Файл с подгруженными точками.

Меню-Точки-Создать точки

На панели выбираем импорт точек

В формате выбираем 2DNEZ

Исходный файл выбираем файл с расширением top ОК

Теперь мы можем подгрузить нашу электронику и электронные растры или абрисы.

Вставка-Диспетчер изображений

Вставить-выбираем изображение в формате TIF

Задаем масштаб рисунку и вставляем по координатам.

Данный вид содержит подгруженные растры и электронику.

Рис. 18 Файл с подгруженными растрами и электроникой

Приступаем к вычерчиванию. Для этого нам понадобятся условные знаки м-ба 1:500 для топографических планов г. Ленинграда и его пригородов 1973 года, методические указания по составлению продольных профилей станционных путей и перегонов, методические указания по составлению масштабных планов железнодорожных станций (2008г.) Данное приложение составлено с учетом существующей нормативно-справочной документации и адаптировано для ведения масштабных планов станций в электронном виде в принятом на сети железных дорог формате.

Для создания плана у нас имеются условные знаки в электронном виде.

Рис. 19 Классификатор условных знаков

Они разбиты на слои.

Для того, чтобы начертить, к примеру, здание, мы открываем слой «03_Здания и строения» и выбираем нужный тип линии, соответствующий кодификатору.

Аналогично вычерчиваем подземные коммуникации: открываем слой «31_Водопровод» и выбираем нужный тип линии.

В данном создании топографического плана процесс упрощен, так как в AutoCAD Civil используется палетка с условными знаками, каждый из которых лежит в нужном слое, имеет нужные свойства (тип линии, толщина линии, высота текста и т.д.)

Изображение железных дорог в электронном виде имеет свою специфику.

На масштабном плане станции обязательно должны быть нанесены номера всех путей и стрелочных переводов, находящихся в ведении ОАО «РЖД» и обслуживаемых ОАО «РЖД» по договору на момент съемки.

Главные пути на станциях должны быть пронумерованы римскими цифрами (I, II, III, IV и т.д.) по нечетному направлению - нечетными, по четному направлению - четными. В отдельных случаях, когда номером пути является большое число и его неудобно обозначать римскими цифрами, допускается нумеровать главные пути арабскими цифрами с префиксом гл (23гл).

Четное и нечетное направления движения указываются стрелками над главными путями по границам станции с соответствующими надписями под стрелкой и наименованием ближайшего раздельного пункта над стрелкой, указывающей направление движения. Остальные пути нумеруют арабскими цифрами, начиная со следующего номера за номером главного пути. При этом пути, предназначенные для приема четных поездов, нумеруются цифрами (4, 6, 8, 10), а пути, предназначенные для приема нечетных поездов - нечетными цифрами (3, 5, 7, 9).

Стрелочные переводы должны быть пронумерованы арабскими цифрами. В отдельных случаях, допускается наличие букв в номере стрелочного перевода. Так, номера сбрасывающих стрелочных переводов должны обозначаться арабскими цифрами с добавлением букв сб (например, 15сб), номера сбрасывающих остряков - с добавлением букв со (например, 127со), номера стрелочных переводов с автовозвратом - с добавлением букв ав (например, 352ав). Стрелочные переводы нумеруются со стороны прибытия четных поездов порядковыми четными номерами, со стороны прибытия нечетных поездов - порядковыми нечетными номерами. При нумерации стрелочных переводов по отдельным паркам каждому парку присваивается сотня номеров стрелок. Например: парку А - номера стрелок от 100 до 199, парку Б - от 200 до 299. Стрелки, входящие в стрелочную улицу, а также спаренные стрелки должны иметь непрерывную нумерацию - 206, 208, 210, 212.

Здания (строения) и другие объекты, изображенные согласно Приложению В, должны иметь буквенные обозначения: пассажирское здание - ПЗ, пост дежурного по станции - ЭЦ, МРЦ или ДСП; помещение маневрового диспетчера - ДСЦ, помещения станционных технологических центров обработки поездной информации и перевозочных документов - СТЦ, помещения горочных постов - ГП (ДСПГ), стрелочные или сигнальные посты - СП, помещения операторов постов централизации - ОПЦ, склады топлива - ТС и другие объекты.