Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и исследование системы геодезического контроля пространственного положения железнодорожных путей

ВАК РФ 25.00.32, Геодезия

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование системы геодезического контроля пространственного положения железнодорожных путей"

УДК 528:625.11

485401

Жидов Виталий Михайлович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ

25.00.32 - «Геодезия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ОЕВ 2011

Новосибирск - 2010

4854010

Работа выполнена в:

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения», ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия».

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Щербаков Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Антонович Константин Михайлович,

кандидат технических наук Тимофеев Александр Николаевич

Ведущая организация -

ЗАО «Сибирский научно-исследовательский институт транспортного строительства»

Защита состоится 24 февраля 2011 года в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.251.02 при ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия» (СГГА) по адресу: 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, д. 10, СГГА, ауд. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГГА.

Автореферат разослан 21 января 2011 г. Ученый секретарь Середович В.А.

диссертационного совета

Подписано в печать 29.12.2010 Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 2332 Отпечатано с готового оригинал макета в издательстве СГУПСа 630049, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Железные дороги являются важнейшей инфраструктурой любого государства. Это сложные и дорогостоящие инженерно-технические сооружения, обладающие набором параметров, в том числе геометрических, напрямую влияющих на их долговечность и безопасность эксплуатации. Геометрические параметры на железных дорогах определяются путеизмерителями и геодезическими методами. При этом пространственные данные при определении геометрических параметров не используются. Расчеты выполняются по относительным величинам, например, по стрелам изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях на фиксированной длине хорды.

Применение спутниковых технологий, позволяющих определять пространственное положение в автоматическом режиме (съемка в движении), является приоритетным направлением для решения задач повышения безопасности и эффективности работы железнодорожного транспорта в полном соответствии со стратегическим направлением научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 года.

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) ГЛОНАСС/СРБ используются на железных дорогах РФ с начала 90-х годов прошлого столетия. Первым регламентирующим документом, определяющим применение приемников радионавигационных сигналов (ПРНС) ГНСС на железнодорожном транспорте, является ВСН 208-89 «Инженерно-геодезические изыскания железных и автомобильных дорог», Минтрансстрой СССР, М., 1990.

Посредством ПРНС железнодорожные проектно-изыскательские институты и организации осуществляют производство инженерно-геодезических работ:

- для составления и обновления топографических планов станций и участков;

- наблюдения за оползневыми склоновыми процессами;

- при создании и развитии специальных реперных систем;

- построения геодезических систем контроля за состоянием искусственных сооружений;

- привязки точек фотографирования фотограмметрических систем при видео-и фото-паспортизации железнодорожных путей и сооружений;

- определения геометрических параметров железнодорожных путей, включая станционные;

- при создании и развитии специальных реперных систем.

Одной из важнейших задач на железнодорожном транспорте является безопасность. В настоящее время принимаются решения по увеличению скоростных режимов, а это, в свою очередь, накладывает высокие требования к пространственному положению железнодорожного пути, Качество пространственного положения определяется соответствием геометрических параметров нормативным требованиям и, в конечном итоге, совпадением / фактического положения железнодорожного пути с его проектом, Под ; геометрическими параметрами понимают следующие характеристики пути: ' )

- уровень - возвышение одного рельса над другим;

- рихтовка - отклонение рельсовой нити от прямой линии в горизонтальной плоскости на фиксированной длине (хорде);

- просадка - отклонение рельсовой нити от прямой линии в вертикальной плоскости на фиксированной длине;

- шаблон - расстояние между рельсовыми нитями одного пути;

- профиль - положение пути в вертикальной плоскости;

- план - положение пути в горизонтальной плоскости;

- габариты приближения - расстояние от оси пути до соседнего пути, опор контактной сети и прилегающих строений;

- кривые - характеристики сложной кривой, включая радиус, переходные кривые, тангенс, биссектриса и т.д.

На станционных путях дополнительно необходима информация о продольных уклонах и полезных длинах станционных путей, расстоянии между объектами инфраструктуры, габаритах приближения строений и т.д. При этом все параметры должны иметь актуальные значения. Геометрические параметры железнодорожных путей определяются при проведении диагностики, паспортизации и плановых натурных проверках.

Геодезическая съемка железнодорожных станций и перегонов выполняется в соответствии с методическими указаниями по составлению масштабных планов железнодорожных станций № ЦПТ-54/26 и методическими указаниями по составлению продольных профилей станционных путей и перегонов № ЦГГГ-54/27 от 17 декабря 2008 года. При этом под масштабным планом станции понимается графическое отображение станционных объектов на плоскости в соответствии с условными знаками. Допускается как единый масштаб, так и различный по вертикали и горизонтали. Проверка плана и профиля станционных путей выполняется один раз в десять лет, а для отдельных категорий путей - один раз в три года. При этом геодезическая съемка выполняется традиционными инструментальными методами с разбивкой пикетажа и т.д. За последние десять лет возросли требования как к объему информации, так и к ее качеству, что привело к значительному удорожанию работ. В настоящее время стоимость создания масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей в зависимости от категории станции составляет 40-70 тыс. руб. за 1 км. С учетом того, что за один год в России необходимо выполнить геодезическую съемку более 600 станций средней протяженностью путей 20 км, затраты на этот вид работ составляют ориентировочно 825 млн руб. ежегодно.

Кроме того, в связи развитием ГНСС ГЛОНАССОРБ появились новые задачи, связанные с контролем перемещений подвижного состава, для которых необходимо создавать электронные навигационные карты, Поэтому разработка и исследование систем геодезического контроля пространственного положения железнодорожного пути является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Разработка и исследование системы определения пространственного положения железнодорожного пути и его геометрических характеристик с использованием ГНСС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить обзор существующих нормативных документов, регламентирующих выполнение геодезических работ на железной дороге;

- проанализировать современные средства и методы определения геометрических параметров железнодорожных путей, включая геодезические методы;

- выполнить обоснование совместного использования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

- разработать теоретическое решение совместной обработки данных;

- разработать методику создания масштабных планов станций и продольных профилей путей;

- разработать программное обеспечение для создания масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей.

Объект исследования. Геодезические методы съемки железных дорог. Предмет исследования. Разработка технического и программного решения автоматизированного сбора данных о пространственном положении железнодорожного пути.

Теоретическая и методологическая база исследования. Поставленные в работе задачи решаются на базе использования спутниковых геодезических и инерциальных систем измерений.

Произведен анализ работ российских и зарубежных ученых в сфере выполнения спутниковых измерений, заполнения геоинформационных систем и автоматизированной геодезической съемки железных дорог (Антоновича K.M., Карпика А.П., Матвеева С.И., Коугии В.А., Янкуша А.Ю., Круглова В.М., Духина C.B., Щербакова В.В., Самратова У.Д. и др.) библиотечных и электронных ресурсов.

Научная новизна диссертационной работы:

- разработаны технические решения для автоматизации сбора данных о пространственном положении железнодорожного пути;

- обосновано совместное использование спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

- выполнено теоретическое решение обработки данных;

- предложена методика составления масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей;

- разработано программное обеспечение для составления масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей.

На защиту выносится:

1) технологическая реализация системы геодезического контроля железнодорожной пути на базе спутниковой и инерциальной аппаратуры;

2) теоретическое решение совместного использования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

3) методика автоматизированного сбора данных о пространственном положении пути.

Теоретическая значимость работы. Разработка комплексного автоматизированного решения задачи по сбору, хранению и анализу пространственных данных о железнодорожных станциях и объектах геодезическими методами.

Практическая значимость работы. Выполнено обновление информационной базы ОАО «РЖД» в части пространственной информации о железнодорожных станциях и объектах с целью их актуализации. С участием автора выполнены съемки более 60 железнодорожных станций ЗападноСибирской .железной дороги и всей сети Норильской железной дороги. По данной методике ведется съемка станций и перегонов Октябрьской, Уральской, Западно-Сибирской, Красноярской железных дорог.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при выполнении следующих научно-исследовательских, производственных и практических работ:

- составлении масштабных планов станций;

- составлении продольных профилей железнодорожных путей;

- создании цифровой карты Западно-Сибирской железной дороги;

- подготовке данных при реконструкции пути;

- разработке системы контроля геометрических параметров.

Разработанные методическое, теоретическое и программное обеспечения

используются в Лаборатории диагностики дорожных одежд и земляного полотна Научно-инженерного дорожного центра Сибирского государственного* университета путей сообщения, Московского государственного университета путей сообщения, Уральского государственного университета путей сообщения, в подразделениях Западно-Сибирской, Красноярской и Свердловской железных дорогах.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлены и получили одобрение: на межвузовских научных конференциях, проводимых в СГТА (Новосибирск, 1999, 2000, 2002, 2006), на научно-технической конференции, проводимой в СГУПСе (Новосибирск, 2002), на международных выставках-конференциях «Сибирская ярмарка» (Новосибирск, 2005,2006).

Результаты исследований по теме диссертации отмечены: большой золотой медалью Сибирской ярмарки за реализацию оригинальных решений при создании аппаратно-программных комплексов, предназначенных для диагностики и исполнительной съемки профиля железных дорог (Новосибирск, 2007); малой золотой медалью за создание универсального высокоточного комплекса для определения геометрических параметров рельсовой колеи, позволяющего существенно повысить качество работ и снизить их стоимость (Новосибирск, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, из них две - в издательстве из перечня рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографии и приложений. Общий объем работы составляет 125 страниц печатного текста, 16 таблиц, 17 рисунков, 87 пунктов библиографии и 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные задачи исследований, отражены научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе «Общие сведения о натурных проверках плана и профиля железнодорожных путей» рассмотрены назначение, нормативные требования, предъявляемые к выполнению и оформлению работ. Описаны традиционные средства и методы решения поставленных задач, применяемые на российских железных дорогах при геодезическом обеспечении эксплуатации станций.

В настоящее время на российских железных дорогах для определения геометрических параметров и пространственного положения рельсовой колеи применяют теодолиты, нивелиры и тахеометры, обеспечивающие инструментальную съемку пути, специальные средства измерения единичных геометрических параметров (шаблон, уровень), путеизмерительные вагоны ЦНИИ-2, ЦНИИ-4, КВЛП и путеизмерительные тележки с разнообразными функциями.

При геодезическом обеспечении технико-распорядительных актов (ТРА) железнодорожных станций используют методические указания № ЦПТ-54/26 и № ЦПТ-54/27, данные которых рассматривают составление масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей как отдельные задачи. Нет ни одного нормативного документа, в котором задача по съемке пространственного положения железнодорожных путей рассмотрена как одно целое для формирования отчетных документов ТРА. В связи с этим, в нормативных документах есть некоторые пункты, противоречащие друг другу. Пространственное положение и геометрические параметры железнодорожного пути являются основой для расчетов других параметров ТРА, необходимых для принятия различного уровня управленческих решений. Единство измерений обеспечивается за счет разбивки пикетажа и привязки к нему всех натурных измерений по станции, при этом станционные пути не всегда параллельны главным, на которых разбивается пикетаж. Такой подход является трудоемким и не отвечает современным требованиям эксплуатации железнодорожных путей и функциональным возможностям современной аппаратуры.

Для автоматизации сбора пространственных данных и геометрических параметров пути в Научно-инженерном дорожном центре (НИДЦ) СГУПС с конца 90-х годов ведется разработка и совершенствование аппаратно-программного комплекса АПК «Профиль». Группу разработчиков, в составе которой находится автор, возглавляет канд. техн. наук Щербаков В.В. Основная идея при создании комплекса - использование ГНСС для геодезической съемки. Конструктивно АПК «Профиль» представлен на рисунке 1, где 1 -инерциальный блок, 2 - разборная рама, 3 - ручка, 4 — вилка (24 см), 5 - вилка (100 см), 6 - датчик пути, 7 - источник питания (аккумулятор), 8 - ГНСС приемник, 9 - вешка, 10 - аппаратура ГНСС (антенна).

Рисунок 1 - Схема АПК «Профиль»

Проведенные исследования показали, что использование ГНСС без дополнительных измерений невозможно, так как для приведения спутниковых измерений на ось пути или головку рельса необходимо выполнять соответствующие корректировки. Ошибки, вносимые за смещение фазового центра антенны относительно оси пути, при высоте антенны 2,0 м могут достигать следующих величин:

- за продольный уклон (при величине уклона 20 %о) - 4 см;

- за поперечный уклон (при возвышении рельса 150 мм и ширине пути

1520 мм) - 19,7 см.

Кроме того, измерения, получаемые в кинематическом режиме, не обеспечивают требуемую точность. Для коррекции спутниковых измерений и достижения необходимой точности был разработан инерциальный блок, задачей которого является определение угловых смещений в трех плоскостях.

Инерциальный блок связан с датчиком пути, измеряющим расстояние по головке рельса. На основании измерений приращений в расстоянии и угловых смещений получаем пространственные координаты движения АПК «Профиль» в условной системе координат. Таким образом, мы дважды, независимо друг от друга, получаем пространственное положение пути в двух разных системах координат, которые по отдельности не удовлетворяют необходимой точности. Данные инерциального блока максимально точны на коротких расстояниях и искажаются пропорционально времени из-за ухода гироскопов. Поэтому точность взаимного положения элементов пути на короткой дистанции до 100 м не превышает 5-10 мм, а на участке в 1 км - 5-10 см. Определение пространственного положения из спутниковых измерений допускается в пределах 10 мм ± 1 мм/км. Таким образом, точки, расположенные друг от друга

на удалении в 1 км или1 м, будут иметь ошибку в определении своего, местоположения около 1 см.

При этом по нормативным требованиям взаимное положение точек рельсовой нити на дистанции (хорде) 20 м не должно превышать 1 мм, а . пространственное положение - 2-3 см. Данные цифры показывают, что ни одна из приведенных систем не обеспечивает требований по. отдельности. Для увеличения надежности и точности получения пространственного положения пути необходимо объединить (комплексировать) системы в единое целое и разработать теоретическое решение обработки данных.

Анализ современных средств и методов определения пространственного положения и контроля геометрических параметров железнодорожного пути показывает, что наиболее актуальны комплексные решения, позволяющие производить регулярную проверку состояния железнодорожного пути. В Германии, США, Канаде, Великобритании, Швейцарии, Японии и Китае основным направлением развития путеизмерительных средств является расширение функций путеизмерителей и увеличение числа измеряемых параметров, в первую очередь, за счет определения пространственного положения объектов.

Современные требования, предъявляемые к состоянию железнодорожного пути и возможности современных измерительных средств, обеспечивают переход от относительных на координатные методы.

Во втором разделе «Разработка и исследование системы геодезического контроля пространственного положения железнодорожного пути» рассмотрены геометрические параметры железнодорожного пути, подлежащие контролю при натурных проверках. Современные методы и технологии сбора информации позволяют повысить производительность выполнения работ и снизить их стоимость по отношению к традиционным методам. В традиционном варианте выполнения съемки первоочередной задачей является разбивка пикетажа. Все остальные измерения привязываются к данному виду работ. Можно выделить следующие недостатки традиционного подхода к выполнению геодезической съемки:

- в случае использования ошибочных данных в пикетажных значениях опорных точек данные разбивки пикетажа и закрепление точек приводят к неоднозначности определения местоположения для всего объекта;

- при изменении значения в начале отсчета пикетажа необходимо повторно выполнить разбивку и закрепление пикетажных точек;

- определение переломов профиля не описано нормативными документами, поэтому выполняется с ошибками субъективного характера. Современные средства и методы сбора и хранения данных позволяют'

автоматизировать работы и получать более плотную, с высокой степенью детализации, съемку. Такие результаты съемки позволяют повысить качество и надежность измерений.

С использованием АПК «Профиль» можно увеличить производительность работ за счет автоматизации сбора полевых данных и исключения одного из этапов - разбивки пикетажа. Результаты съемки имеют высокую плотность измерений. За .счет этого повышается детальность и качество отчетных материалов.

Для реализации аппаратно-программного комплекса автором выполнены следующие исследования:

- опорной геодезической сети (специальной железнодорожной реперной сети);

- функциональных возможностей и точностных характеристик использования ГНСС при съемке пространственного положения железнодорожного пути;

- точностных характеристик инерциальных систем для определения пространственного положения пути.

В настоящее время на российских железных дорогах (Северная, ВосточноСибирская, Октябрьская) в соответствии с распоряжением МПС России № С-493у от 27.04.98 г. создана специальная реперная сеть. При этом пункты реперной сети закреплены на опорах контактной сети, что влияет на стабильность их пространственного положения, особенно на высоких насыпях и в выемках. В связи с этим, выполнены исследования и анализ характерных опорных точек сети, расположенных в непосредственной близости к путям, с целью выявления условий наиболее корректного их месторасположения и закрепления, а также возможности их использования.

Для проведения исследований выбрано несколько точек, представляющих наиболее типичные участки железнодорожного пути: насыпь, выемка, остановочная платформа, граница насыпи и выемки, устой моста. В таблице 1 представлены результаты исследований изменения координат точек.

Таблица 1 - Максимальные значения и средние скорости смещения точек

Точки Максимальное значение смещения от первоначального положения, мм Средние скорости смещения, мм/месяц

АХ АУ ДБ АН ДХ/мес АУ/мес ДБ/мес ДН/мес

Насыпь -28,0 -12,0 30,1 25,0 -4,1 -5,9 7,9 4,1

Выемка -10,0 6,0 11,2 16,0 -0,8 -0,4 2,3 -0,7

Платформа -15,0 -7,0 15,0 -25,0 -3,2 -2,0 4,3 1,2

Граница насыпи и выемки -32,0 -76,0 41,2 -44,0 -2,6 -4,8 6,9 -6,5

Среднее значение -2,7 -3,3 5,4 -0,5

Где АХ, АУ, АН - смещение координат, ДБ - линейное смещение в плане

Анализ таблицы 1 показывает: смещение точек насыпи железнодорожного пути может достигать значительных величин; скорость движения точек насыпи неравномерна во времени; величина и направление смещения точек на разных участках железнодорожного пути значительно отличаются между собой; характер движения точек насыпи в плане и по высоте идентичен, однако, количественные значения различаются. Разработаны рекомендации по использованию пунктов, в основе их лежит расчет времени, за которое пространственное положение изменится на величину, превышающую ошибку определения пунктов реперной сети. Допустимый период I использования локальных реперных сетей вычисляется по формуле:

где т - средняя квадратическая погрешность пунктов реперной сети, е - скорость изменения пространственного положения пунктов на земляном полотне.

Величина е непостоянная и зависит, как видно из приведенных исследований, от времени года. На основании изложенного следует вывод: использование базисных точек для сбора геодезических данных, расположенных непосредственно на балластной призме железнодорожного пути, может быть временным, на период от трех недель до двух месяцев в зависимости от сезона.

Для оценки погрешности ГНСС измерений в режиме кинематики (съемка в движении), оценки эффективности работы и разработки методики съемки пути выполнены исследования GPS и ГЛОНАСС/GPS оборудования. Сущность исследования измерений в режиме кинематики заключается в получении координат при многократном движении- по одной и той же траектории с минимальным отклонением, не превышающим 1 мм.

Такие исследования проводились, но эффективность их не высока, так как повторяемость движения по заданной траектории была грубее погрешности измерений. Конструкция АПК «Профиль» повторяет траекторию движения с погрешностью 1 мм. Таким образом, результаты исследований позволяют выполнить полноценный анализ факторов, влияющих на погрешность измерений в движении.

Анализ кинематических измерений, выполненных оборудованием с использованием только американской спутниковой системы GPS (Trimble 5700) и оборудованием, использующим системы ГЛОНАСС и GPS (Trimble R7, SP Epoch 35), приведен в таблице 2. Эксперимент проводился на криволинейном участке железнодорожного пути Новосибирск-Пашино длиной в 493 м. Оборудование ГНСС по очереди устанавливалось на путеизмерительную тележку АПК «Профиль». В качестве эталонного значения использовались данные, полученные лазерным сканером Leica ScanStation-2.

Таблица 2 - Анализ спутниковых измерений

Количество Погрешность измерений, мм

циклов По внутренней По абсолютным

Оборудование измерений сходимости значениям

план высота план высота

макс./среднее макс./среднее макс./среднее макс./среднее

Trimble 5700 16 20/11 30/18 31/21 33/19

SP Epoch 35 16 17/12 26/12 23/19 26/14

Trimble R7 16 13/7 22/11 19/12 20/11

Сравнительный анализ использования спутниковой геодезической аппаратуры на железной дороге показывает: - двухсистемные приемники, работающие как с американской системой GPS, так и российской ГЛОНАСС, например Trimble R7, показали более высокие результаты по отношению к односистемным, например Trimble 5700, при этом характеристики точности, заявленные производителями для исследуемых приемников, одинаковые;

— использование ГНСС для съемки пространственного положения пути, в режиме кинематики, не обеспечивает необходимой точности. Для определения точностных характеристик и их анализа выполнены исследования инерциального блока АПК «Профиль». Исследование второй составляющей комплексной системы - инерциального блока, выполнялись также на участке железнодорожного пути Новосибирск-Пашино. Результаты исследований определения пространственного положения пути приведены в таблице 3, результаты исследований определения геометрических параметров пути - в таблице 4. '

Таблица 3 - Результаты определения пространственного положения

Количество циклов измерений Погрешность измерений, мм

Оборудование По внутренней сходимости По абсолютным значениям

план высота план высота

АПК «Профиль» 16 30 35 50 53

Таблица 4 - Результаты определения геометрических параметров

Погрешность измерений, мм

Оборудование АПК «Профиль» ЦНИИ-4 Инструментальная

съемка

Рихтовка, хорда 21,495 м 2 2 2 ' •

Просадка, хорда 5.4м 1 1 2

Шаблон 1 1 1

Уровень 1 2 2

По результатам исследований инерциальных измерений можно сделать следующие выводы:

- неопределенное значение начального направления разворачивает всю траекторию в пространстве;

- на фиксированной длине хорды 20 м, принятой на железных дорогах России, получаем результаты с повторяемостью в 1-2 мм;

- при протяженных по времени измерениях получаем отклонения от фактического положения, значительно превышающие нормативные требования;

- инерциальные системы не целесообразно использовать без комплексирования с другими измерительными системами для определения пространственного положения пути, при этом на короткой базе до 20 м определение геометрических параметров эффективно и обеспечивает допуски нормативных документов ОАО «РЖД».

В результате исследований разработаны рекомендации, в частности по ориентированию системы перед началом работ. Проведенные исследования полностью подтвердили расчеты и обоснование того, что по отдельности каждая из исследуемых систем в полном объеме не обеспечивает нормативных требований российских железных дорог. Инерциальные системы на коротких расстояниях обеспечивают высокую точность измерений и в целом высокую точность относительных параметров пути, а данные ГНСС обеспечивают

необходимую относительную точность определения пространственного положения железнодорожного пути на больших расстояниях. На основании функциональных возможностей исследуемых систем предложена комплексная система контроля пространственного положения железнодорожных путей.

Комплексирование данных инерциальной системы и ГНСС - одна из главных задач при создании и усовершенствовании АПК «Профиль», так как позволяет повысить точность и надежность получаемых измерений.

Совместная обработка подразумевает синхронизированную работу спутникового приемника и инерциального блока. Повышение точности обеспечивается за счет подавления ошибок, которые имеются у обеих составляющих.

Фильтрация ошибок основана на различии динамических свойств оборудования: чем дальше разнесены спектры частот погрешностей, тем выше эффективность их подавления. Схема комплексирования совместной работы спутникового приемника и инерциального блока представлена на рисунке 2.

к,

Рисунок 2 - Структурная схема комплексирования

Задача комплексирования состоит в том> чтобы получить сигнал у, который давал бы информацию о полезной величине л: с меньшими погрешностями чем ¿ь и ¿2 • Для этой цели сигналы проходят через фильтры Ф1 и Ф2. В соответствии со структурной схемой выходной сигналу имеет вид:

у = (т+1У2)х + 1¥\ + 1Г2 д2, (2)

где ЪУ\ и 1У2 - передаточные функции фильтров, х - изображение полезного сигнала х(1), ¿1 и ¿2 - изображение ошибок спутникового приемника и инерциального блока.

Ошибка спутникового приемника £,(/) может быть представлена суммой двух слагаемых:

5^) = Ь + т-%\п{п(), (3)

где Ь - постоянная часть ошибки (конструктивная погрешность), т - амплитуда динамической погрешности, т ■ эт(л/) - высокочастотная составляющая ошибки (динамическая погрешность), п -угловая частота колебаний.

Ошибку инерциального блока можно выразить в виде S2(t):

8t(t) = r-t,

где г - средняя скорость дрейфа инерциального блока. Подавление высокочастотной погрешности спутникового приемника осуществляется с помощью фильтра Ф1, имеющего передаточную функцию

(5)

р + а

Фильтр Ф2 будет иметь передаточную функцию:

(6)

р + а

Подставляя эти выражения, получаем изображения ошибок на выходе комплексной системы:

ат

£,(t) = b +

-ja2 +п'

-sin(«i+ Я),

(7)

Анализ измерений, выполненных аппаратно-программным комплексом, в составе которого инерциальный блок синхронизировался по очереди со спутниковой аппаратурой, использующей только GPS, и аппаратурой, использующей ГЛОНАСС и GPS, представлен в таблице 3. Эксперимент проводился на криволинейном участке железнодорожного пути Новосибирск-Пашино. Оборудование по очереди устанавливалось на путеизмерительную тележку АПК «Профиль». Конструкция тележки обеспечивает максимально точное (±1 мм) геометрическое повторение измеряемого участка. В качестве эталонного значения использовались данные, полученные лазерным сканером Leica ScanStation-2. Цель эксперимента: сравнение полученных данных по внутренней сходимости и сравнение результатов с эталонными данными. Результаты исследований приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Анализ комплексных измерений

Оборудование Количество циклов измерений Погрешность измерений; мм

По внутренней сходимости По абсолютным значениям

план высота план высота

Trimble 5700 14 10 12 13 15

SP Epoch 35 14 8 10 9 11

Trimble R7 14 5 7 5 8

С учетом выполненных исследований, полученных с использованием аппаратно-программного комплекса АПК «Профиль», сделаны следующие выводы: измерения комплексированной системой, включающей спутниковый приемник и инерциальный блок, а также совместную обработку данных, показали высокую надежность и эффективность системы, возможность работы аппаратуры вне зоны радиовидимости, на коротких (до 50 м) отрезках пути.

С целью оценки уровня разработки, включая функциональные возможности, точность, производительность, обработку измерений и подготовку отчетных форм ОАО «РЖД» поручило Российскому научно-исследовательскому и проектно-конструюгорскому институту информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (ВНИИАС) выполнить исследования и сравнительные испытания АПК «Профиль» с аналогичными зарубежными комплексами.

ВНИИАС с участием автора в 2006 г. выполнил полевые испытания . путеизмерительных систем, способных в комплексе выполнять измерения геометрии железнодорожных путей, в том числе для создания масштабных планов и продольных профилей. Все тестовые измерения проводились на магистрали Москва - Клин. Участок железнодорожного пути, на котором проводились испытания, имел протяженность 900 м и включал круговую кривую радиусом 3000 м, длиной 692 м. Продольный профиль пути на этом участке имел уклоны до 0.003. В испытаниях принимали участие 4 путеизмерительные системы:

- АПК «Профиль» (Россия),

- Tachy Rail фирмы «GEO-METRIK AG» (Германия),

- Swiss trolley фирмы «Terra Vermessungen ag» (Швейцария),

- GRP System FX фирмы «Amberg Technologies» (Швейцария).

Исследования и сравнительные испытания показали следующие

результаты:

1. Функциональные возможности различных систем отличаются, при этом геометрические параметры (рихтовка, просадка, уровень) определяются по пространственным данным положения железнодорожного пути. В таблице 6 представлен набор параметров и геометрических характеристик пути, получаемых в результате работы путеизмерительных комплексов.

Таблица 6 - Данные, получаемые путеизмерительными комплексами.

Путеизмерительная система АПК «Профиль» Tachy Rail Swiss trolley GRP System FX

План + + + +

Профиль + + + +

Ширина колеи (шаблон) + + + -

Возвышение + + + +

Просадки + + - -

Рихтовки + - - -

Кривые + - - -

Из таблицы 6 видно, что функциональные возможности АПК «Профиль» наиболее широкие из возможных и соответствуют требованиям ОАО «РЖД».

2. Все путеизмерительные системы в своем составе имеют ГНСС оборудование, при этом точность измерения пространственного положения пути всех измерительных систем сопоставима.

3. Исследование точностных характеристик выполнялось по конечным результатам, т.е. при определении геометрических характеристик по результатам расчетов на основе пространственного положения пути. На

графиках (рисунок 3) показаны результаты сравнения по возвышению рельсов (уровень) и результаты измерения ширины колеи (рисунок 4).

Рисунок 3 - График возвышений рельсов

1S1I

— АПК "Профиль"

— ЦНИИ-4

— GRP System FX

— Tachy Rail

— GRP System FX

! ........ .........1111ITI—Г "I ................IIIITJ IIIJ-.JI.IJITTTi.il II ■.■IJIJinrilHIIMllllHJ.IMIHHl 1-1........IJJJI................... .....J1.IIIJ.J...II141I...................................

лгштттм^//жтжлтттгттт/т

Рисунок 4 - График измерений ширины колеи

По результатам исследований и сравнительной оценки комиссией ВНИИАС сделаны следующие выводы:

1. Возможности путеизмерительных систем определяют область их применения на железных дорогах России.

2. Наиболее широкими функциональными возможностями применения на железных дорогах России обладает АПК «Профиль».

3. Абсолютная точность в плане и по высоте у всех систем сопоставима и зависит от типа аппаратуры для комплексирования. Эта точность может быть увеличена специальными алгоритмами (как у систем АПК «Профиль» и Swiss trolley). Наивысшая точность определения возвышения рельса достигается измерительной аппаратурой системы АПК «Профиль» и Swiss trolley.

4. Правильность и точность определения ширины колеи должна определяться дополнительными исследованиями с учетом того, что измерения должны выполняться на глубине от оси головки рельса 13 мм. Конструктивные особенности АПК «Профиль» позволяют получать этот параметр корректно. В системе GRP System FX данный параметр не определяется. На основании проведенного сравнительного полевого и камерального эксперимента можно сделать общий вывод о том, что на российских железных дорогах оптимальным вариантом является использование АПК «Профиль», разработанный в Сибирском государственном университете путей сообщения. Это единственный комплекс, позволяющий получать все геометрические параметры железнодорожного пути в автоматическом режиме. Все отчетные формы соответствуют нормативным требованиям, применяемым в ОАО «РЖД». Поэтому АПК «Профиль» представляет собой систему, наиболее адаптированную для получения и контроля пространственного положения железнодорожного пути.

Анализ программного обеспечения показал, что при наличии пространственных данных наиболее эффективно использование ГИС-технологий, которые при создании масштабных планов и продольных профилей в настоящее время не используются.

В третьем разделе «Методика построения цифровой модели пространственного положения пути» рассмотрена методика выполнения работ и алгоритмы обработки полевых данных, полученных с использованием АПК «Профиль».

Построение высокоточной цифровой модели пути (ВЦМП) разбивается на два основных этапа: полевой и камеральный. Схема выполнения полевых работ представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема выполнения полевых работ

Методика включает создание опорной геодезической сети, натурные съемки, обработку данных и создание отчетных документов. Принципиальным отличием разработанной методики является натурная съемка. В предлагаемой методике исключен один из наиболее трудоемких этапов на железнодорожной станции - разбивка пикетажа. Натурная съемка выполняется АПК «Профиль»

путем автоматизированной записи траектории движения по каждому из путей в режиме реального времени или с постобработкой. При этом точка начала и направление движения не имеют значения, что актуально для съемки загруженных железнодорожными составами станций. Сущность работ заключается в том, чтобы записать траекторию движения АПК «Профиль» по всем путям, требующим построения пространственной модели. Координатная привязка объектов инфраструктуры, в соответствии с требованиями методических № ЦПТ-54/26 и № ЦПТ-54/27, выполняется путем кодирования точек и их фиксации во время съемки. Скорость перемещения тележки составляет 5 км/ч, интервал съемки ГНСС 1 сек. и 2 см -инерциальной системой. При таком подходе к измерениям производительность съемки пространственного положения железнодорожного пути с применением АПК «Профиль» в 5-8 раз выше по отношению к традиционным геодезическим измерениям. Человеческий фактор при этом сведен к минимуму, а качество работ значительно повышается. Контроль качества измерений ГНСС в традиционном понимании отсутствует, так как нет невязок в плане и профиле, поэтому контроль качества выполняется по разности приращений координат на заданных интервалах, полученных ГНСС и инерциальной системой. Такой методический подход к контролю качества позволяет полностью исключить брак в работе, так как системы определяют координаты независимо друг от друга.

Конечным результатом обработки полевых материалов является получение высокоточной цифровой модели пространственного положения пути, процесс получения которой состоит из следующих этапов:

- предварительная обработка и корректировка данных;

- конвертирование координат в ГИС;

- разделение точек по принадлежности к путям;

- упорядочение точек по пикетажу;

- фильтрация данных;

- совместная обработка данных инерциальной системы и ГНСС. Предварительная обработка и корректировка данных заключается в

преобразовании координат для получения требуемого формата данных и их представления к внутренней структуре, необходимой для построения топологических отношений. Существует несколько методов обработки:

- алгоритмический - основан на использовании специального программного обеспечения;

- графо-аналитический, с использованием визуальных средств обработки совместно со специальным программным обеспечением;

- комбинация этих методов.

Алгоритмический метод требует большей жесткости в процессе съемки, большей квалификации исполнителей при обработке и интерпретировании результатов. Как правило, он применяется для стандартных случаев съемки, без наличия дополнительных данных.

При графо-аналитическом методе уравненные координаты передаются в геоинформационные системы, и их дальнейшая обработка происходит при помощи специальных инструментов. Преимущество данного метода заключается в следующем:

- многие задачи обработки в среде ГИС решаются проще и эффективнее;

- весь процесс можно контролировать в графическом виде;

- формат обрабатываемых данных соответствует требованиям по их передаче заказчику. Соответственно, данные не нужно конвертировать в формат информационной системы ОАО «РЖД».

Конвертирование координат в ГИС преобразует исходные файлы в формат конкретной ГИС-системы. На данном этапе возможны дополнительные процессы по корректному представлению и взаимодействию данных в ГИС, разделение по слоям и т.д. Занесение специальной и атрибутивной информации в таблицы. Также создаются и вычисляются дополнительные поля в таблицах, необходимые для последующей обработки (такие, как первоначальный пикетаж, азимут направления и др.).

Структурное преобразование координат по пикетажу необходимо выполнять, когда съемка координат пути (или отдельных частей) происходит не от начала участка пути к концу, а в разных направлениях.

С учетом специфики работ на железной дороге аппаратура, установленная на АПК «Профиль», включается и настраивается, находясь не на железнодорожном пути. В связи с этим, появляется некоторый «хвост», представляющий бессмысленные данные, которые подлежат удалению. Такие же «ненужные» измерения появляются в случае снятия АПК «Профиль» с пути и возврате его снова на путь, например, при пропуске железнодорожного состава. Процесс удаления «ненужных» измерений очень удобно выполнять графически.

Также к «ненужным» можно отнести измерения, сделанные СРБ-аппаратурой во время остановки тележки (на графике они выглядят скоплением точек, в пределах некоторого круга, характеризующего их точность). Как правило, на месте таких измерений стоит пикетажная точка (рисунок 6).

л'

Координаты^ оси дороги

Пикетажная точка

Увеличенный фрагмент

* в

Рисунок б - Фильтрация данных

Совместная обработка данных инерциальной системы и данных ГНСС состоит из следующих процессов:

- расшифровка потоков данных, представление их в виде, наиболее пригодном для математической обработки;

- синхронизация потоков данных по временным меткам либо фиксированным точкам;

- поиск и отбраковка части грубых ошибок;

- при необходимости, сглаживание и дискретизация данных;

- интегрирование ускорений по осям ИНС;

- совместная обработка.

Теоретическое решение по обработке данных инерциального блока заключается в интегрировании ускорений по координатным осям. Обработка данных выполняется в следующей последовательности.

По значениям ускорений инерциальной системы в произвольных точках КЧи Чъ-Ць—Чп)- находим значение продольного угла по формулам:

а! = ао + Д а! + ^оц + у> а^ (8)

о^ = ан + Д а| + \ щ + V/ а(>

где а0 - начальное значение угла (место нуля); а, - значение продольного угла в ¡'-й точке; Д а, - приращение продольного угла в /-й точке; \ а, - постоянная систематическая составляющая, вызванная уходом гироскопа; а, - систематическая ошибка на участке. Для нахождения этих составляющих воспользуемся регрессионным анализом. При этом некоторые из регрессоров определены физической природой процесса, остальные включаются по мере необходимости в зависимости от их значимости.

Составим первичные уравнения:

'«

Д«,=«0+д1 IV» гол

где а0 - место нуля приращения;

а\ - масштабный коэффициент интегрированного параметра; /м - временная метка в соответствующей точке.

Уравнение регрессии, характеризующее уход гироскопа, описывается уравнением:

£ щ = Ьй + Ы + Ь21й + Ыз + М + ЬьВ, ^^

где ¿о - место нуля ухода гироскопа;

b\tj - регрессор, характеризующий линейный уход гироскопа;

Ьг'я> ¿з^з - регрессоры, характеризующие нелинейный уход гироскопа (используется полином третьего порядка); ЬцА - регрессор, характеризующий уход гироскопа вследствие

изменения начального азимута пути; Ь5В - регрессор, характеризующий уход гироскопа вследствие

разворота координатной системы (при поперечных уклонах и т.д.).

Модель ухода гироскопа достаточно хорошо описывает ошибки на небольших участках. Однако вследствие внешних факторов (изменение температуры, встряска и т.д.) может произойти смешение этих параметров. Для сё компенсации применена дополнительная модель ухода гироскопа с разбиением всего пути на участки, где систематическая ошибка стабильна. Разбиение на участки может происходить двумя способами:

- участки равной длины, когда равные интервалы между всеми точками;

- участки неравной длины, когда границы участков совпадают с резкими

изменениями систематической ошибки.

Второй способ более корректен, Алгоритм разбиения на участки состоит из нахождения точек перегиба и объединения мелких участков (если установлено ограничение на их количество).

Уравнение систематической составляющей ухода гироскопа в этом случае может быть описано известными математическими функциями (полиномами, сплайнами и т.д.).

Резюмируя формулы, получим общую регрессионную модель. Вычисляя приращение соответствующей координаты (высоты) и сравнивания с показаниями ГНСС, составляем уравнения поправок для каждой точки ГНСС.

Аналогично вычисляем оценки моделей для других параметров инерциальной системы.

После этого вычисляем значения углов и расстояний, а по ним -координаты каждой точки модели ИПС в локальной системе координат.

После построения координатной модели ИНС переходим к процедуре калмановской фильтрации. На вход ФК подаются модель ИНС и исправленные координаты ГНСС. При этом будет происходить уточнение модели ИНС и исправление данных ГНСС. На выходе ФК будем иметь высокоточную модель пути на первой итерации.

Построенная высокоточная цифровая модель пути используется для вычисления геометрических параметров пути (рихтовки, просадки, уровень, шаблон, характеристики кривых и т.д.), а также служит исходными данными для формирования различных отчетов, таких как масштабный план станции, продольный профиль пути.

В четвертом разделе «Адаптация методики создания масштабных планов станций и продольных профилей путей» изложены результаты научно-исследовательских и прикладных работ.

АПК «Профиль», благодаря своей модульной конструкции, может быть адаптирован для выполнения различных прикладных задач, решаемых на железнодорожном транспорте в сфере содержания и эксплуатации пути. Предложенная методика позволяет анализировать относительные измерения как в традиционном виде, когда параметры рассматриваются относительно пикетажного значения (линейные координаты пути), так и в пространственной системе координат. Имея координаты пути в общеземной системе координат, можно периодически обновлять базу данных геоинформационной системы железнодорожного транспорта. Это позволяет содержать ГИС в актуальном состоянии. В последнее время все чаще используются системы мониторинга грузов с использованием спутниковых измерений, а это невозможно без полной информации о пространственном положении пути, На сегодняшний день и

железнодорожной отрасли нет полных данных о пространственном положении путей. Во многом это связано с нормативами, применяемыми на железной дороге.

Съемка станций выполняется в условной системе координат, определяемой для каждой станции индивидуально. Переходы в общеземные системы координат не предусматривались. Съемка перегонов между станциями выполнялась в относительной системе координат, где координата -^направлена вдоль пути (расстояние), вторая координата У. перпендикулярна оси X. При таком подходе очень сложно однозначно описывать математически задачи по проектированию, реконструкции и восстановлению пути в проектное положение. Автор разработал теоретическое решение, которое позволяет использовать пространственные данные для расчетов и хранения информации в базе данных, а переход в линейную (железнодорожную) систему координат -осуществлять при формировании отчетных документов, например АС ТРА,

Комплекс работ, включая разработку теоретических решений по совместной обработке различных данных, программного обеспечения и методов съемки, позволил адаптировать АПК «Профиль» для выполнения наиболее трудоемких работ на железных дорогах России и Казахстана.

Так, с применением АПК «Профиль» выполнена съемка масштабных планов и продольных профилей станций Западно-Сибирской железной дороги:

- за 2007 год 316,290 км,

- за 2008 год 200,684 км,

- за 2009 год 196,050 км,

- за 2010 год 165,812 км.

Выполнена съемка ситуации плана и продольного профиля:

- 520 км железнодорожных путей республики Казахстан;

- железнодорожной сети (более 200 км.) Норильской железной дороги;

- перегонов Западно-Сибирской железной дороги в объеме 2200 км;

- при паспортизации подъездных путей железнодорожного транспорта организаций Кемеровской и Новосибирской областей объемом около 100 км.

В процессе выполнения работ сложилась система организации работ и представления отчетных материалов Заказчику, которая в настоящее время является наряду с традиционными форматами признанной службами управления движением и эксплуатации пути.

В заключении представлены основные результаты теоретических, методических и экспериментальных исследований:

1. Выполнен анализ современных средств и методов определения пространственного положения пути и его геометрических характеристик. Показана необходимость в создании такого измерительного комплекса, который мог бы определять все геометрические параметры и характеристики за один проход путеизмерительного средства.

2. Доказана нецелесообразность использования спутниковых и инерциальных систем в отдельности, для определения пространственного положения и геометрических характеристик железнодорожного пути, ввиду их недостаточной точности.

3. Разработаны обоснованные технические решения совместного использования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути. Показано, что использование результатов измерений этих систем в комплексе позволяет получать необходимую точность при контроле пространственного положения пути.

4. Разработано теоретическое решение для совместного использования спутниковых и инерциальных измерений при съемке железнодорожных путей. В предлагаемом теоретическом решении учитываются все преимущества как спутниковых, так и инерциальных измерений.

5. Разработаны технические решения, позволяющие автоматизировать процесс полевых работ при контроле пространственного положения и геометрических характеристик пути.

6. На основе ГИС-систем разработаны программы для создания цифровой модели пути, а также создания масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей.

7. Опыт использования АПК «Профиль» при натурной съемке железнодорожных станций Западно-Сибирской и Норильской железных дорог показал высокую эффективность его применения при контроле пространственного положения и геометрических характеристик пути.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Щербаков, В.В. Возможности практического применения GPS-технологий для контроля геометрических параметров рельсовой колеи / В.В. Щербаков,

A.B. Конкин., В.М. Жидов, И.Н. Шерстобитова // Вузы Сибири и Дальнего Востока - ТРАНССИБУ: региональная научно-практическая конференция-Новосибирск: СГУПС, 2002. - С. 141-142.

2. Жидов, В.М. Применение спутниковой аппаратуры при съемке железнодорожных станций / В.М. Жидов // Сборник материалов научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2005». - Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 65-67.

3. Круглов, В.М. Дорожная передвижная лаборатория / В.М. Круглов,

B.В. Щербаков, И.Н. Козятник, Р.И. Кунц, В.М. Жидов. (СГУПС, Россия) В.Н. Хмелев (РУАД «Горно-Алтайавтодор», Россия) // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2005. - № 1. - С. 29-31.

4. Жидов, В.М. Геодезическая съемка железнодорожных путей с использованием АПК «Профиль» / В.М. Жидов // Сборник материалов международного научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2006». - Новосибирск: СГГА, 2006.-С. 121-122,

5. Жидов, В.М. Обоснование комплексирования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожных путей / В.М. Жидов // Геодезия и картография. - 2010. - № 11. - С. 10-12.

6. Щербаков, В.В. Специальная реперная железнодорожная система / В.В. Щербаков, В.М. Жидов, М.В. Макушинская // Геодезия и картография. -2010.-№ 12.-С. 12-16.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Жидов, Виталий Михайлович

Введение.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАТУРНЫХ ПРОВЕРКАХ ПЛАНА И ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ.

1.1 Назначение масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей.:.

1.2 Нормативные документы, регламентирующие геодезическую съемку на железной дороге.

1.3 Методы определения*пространственного положения железнодорожного пути, применяемые наокелезной дороге.

1.3.1 Традиционная технологическая схема-выполнения работ при съемке железнодорожных станций.

1.3.2 Зарубежные путеизмерительные средства.

1.4*Вагон-путеобследовательская станция ЦНИИ-4*.

1.4.1* Назначение вагона-путеобследовательской станции-ЦНИИ-4.

1.4.2 Параметры и характеристики, определяемые вагоном-путеобследовательской;станцией ЦНИИ-4.

1.4.3 Устройство вагона-путеобследовательской станции-ЦНИИ-4.

1.5 Аппаратно-программный комплекс АПК «Профиль».

1.5.1 Назначение АПК «Профиль».

1.5.2 Технические характеристики и*устройство АПК «Профиль».

1.5.3 Теоретические основы АПК «Профиль».

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

2.1 Разработка средств и методов сбора данных о геометрическом устройстве пути.

2.1.1 Исследование пунктов специальной реперной сети, расположенных на железнодорожном полотне.

2.1.2 Исследование функциональных возможностей и точностных характеристик использования ГНСС при съемке пространственного положения железнодорожного пути.

2.1.3 Исследование точностных характеристик инерциальных систем для определения пространственного положения пути.

2.1.4 Исследование точностных характеристик определения пространственного положения пути системой АПК «Профиль».

2.2 Сравнение современных путеизмерительных комплексов, применяемых на железных дорогах.

3 МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ.

3.1 Описание методики«.

3.2 Подготовительный этап.

3.3 Выполнение полевых работ.

3.4 Обработка данных.

3.4.1 Обработка ГНСС-измерений.

3.4.2 Фильтрация и корректировка данных спутниковых измерений.

3.5 Создание высокоточной цифровой модели пути (ВЦМП).

3.5.1 Общие сведения о ВЦМП.

3.5.2 Регрессионный анализ.

3.5.3 Оценка результатов измерений по методу наименьших квадратов

3.5.4 Фильтр Калмана.

3.5.5 Описание алгоритма.

3.6 Определение геометрических параметров.

3.7 Построение плана станции.

3.8 Построение продольного профиля пути.

4 АДАПТАЦИЯ МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ МАСШТАБНЫХ ПЛАНОВ СТАНЦИЙ И ПРОДОЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ ПУТЕЙ.

4.1 Общие сведения.

4.2 Опыт эксплуатации АПК «Профиль».

4.3 Создание электронных навигационных карт железных дорог.

4.3.1 Общее сведения.

4.3.2 Методика комплексной оцифровки пути.

4.2.3 Точность цифровой карты и полевых измерений.

4.2.4 Создание цифровой карты по данным натурных съемок.

4.2.5 Линейная система координат.

4.2.6 Сопряжение цифровых карт с базами данных и ГИС.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и исследование системы геодезического контроля пространственного положения железнодорожных путей"

Актуальность темы. Железные дороги являются важнейшей инфраструктурой любого государства. Это сложные и дорогостоящие инженерно-технические сооружения, обладающие набором параметров, в том числе геометрических, напрямую влияющих на их долговечность и безопасность эксплуатации. Геометрические параметры на железных дорогах определяются путеизмерителями и геодезическими методами. При этом пространственные данные при определении геометрических параметров не используются. Расчеты выполняются по относительным величинам, например, по стрелам изгиба в вертикальной и горизонтальной плоскостях на фиксированной длине хорды.

Применение спутниковых технологий, позволяющих определять пространственное положение в автоматическом режиме (съемка в движении), является приоритетным направлением для решения задач повышения безопасности и эффективности работы железнодорожного транспорта в полном соответствии со стратегическим направлением научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 года [59].

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) ГЛОНАСС/ОРБ используются на железных дорогах РФ с начала 90-х годов прошлого столетия. Первым регламентирующим документом, определяющим применение приёмников радионавигационных сигналов (ПРНС) ГНСС на железнодорожном транспорте, является ВСН 208-89 «Инженерно-геодезические изыскания железных и автомобильных дорог», Минтрансстрой СССР, М.: 1990 [6].

Посредством ПРНС железнодорожные проектно-изыскательские институты и организации осуществляют производство инженерно-геодезических работ:

- для составления и обновления топографических планов станций и участков;

- наблюдения за оползневыми склоновыми процессами;

- построения геодезических систем контроля за состоянием искусственных сооружений;

- привязки точек съемки фотограмметрических систем при видео и фото паспортизации железнодорожных путей и сооружений;

- определения геометрических параметров железнодорожных путей, включая станционные;

- при создании и развитии специальных реперных систем.

Одной из важнейших задач на железнодорожном транспорте является безопасность. В настоящее время принимаются решения по увеличению скоростных режимов, а это, в свою очередь, накладывает высокие требования к пространственному положению железнодорожного пути. Качество пространственного положения определяется соответствием геометрических параметров нормативным требованиям и, в конечном итоге, совпадением фактического положения железнодорожного пути с его проектом. Под геометрическими параметрами понимают следующие характеристики пути:

- уровень - возвышение одного рельса над другим;

- рихтовка — отклонение рельсовой нити от прямой линии в горизонтальной плоскости на фиксированной длине (хорде);

- просадка - отклонение рельсовой нити от прямой линии в вертикальной плоскости на фиксированной длине;

- шаблон - расстояние между рельсовыми нитями одного пути;

- профиль - положение пути в вертикальной плоскости;

- план - положение пути в горизонтальной плоскости;

- габариты приближения — расстояние от оси пути до соседнего пути, опор контактной сети и прилегающих строений;

- кривые - характеристики сложной кривой, включая радиус, переходные кривые, тангенс, биссектриса и т.д.

На станционных путях дополнительно необходима информация о продольных уклонах и полезных длинах станционных путей, расстоянии между объектами инфраструктуры, габаритах приближения строений и т.д. При этом все параметры должны иметь актуальные значения. Геометрические параметры железнодорожных путей определяются при проведении диагностики, паспортизации и плановых натурных проверках.

Геодезическая съемка железнодорожных станций и перегонов выполняется в соответствии с методическими указаниями по составлению масштабных планов железнодорожных станций № ЦПТ-54/26 и1 методическими указаниями по составлению продольных профилей станционных путей и перегонов № ЦПТ-54/27 от 17 декабря 2008 года [41, 40]. При этом под масштабным планом станции понимается графическое отображение станционных объектов на плоскости в соответствии с условными знаками. Допускается как единый масштаб, так и различный по вертикали и горизонтали. Проверка плана и профиля станционных путей'выполняется один раз в десять лет, а для отдельных категорий путей один раз в три года. При этом геодезическая съемка выполняется традиционными инструментальными методами с разбивкой пикетажа и т.д. За последние десять лет возросли требования, как к объему информации, так и к ее качеству, что привело к значительному удорожанию работ. В настоящее время стоимость создания масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей составляет 40 - 70 тысяч рублей за 1 км (в зависимости от категории станции). За один год в России необходимо выполнить, геодезическую съемку более 600 станций средней протяженностью путей 20 км, затраты на этот вид работ составляют ориентировочно 825 миллионов рублей ежегодно.

Кроме того, в связи развитием ГНСС ГЛОНАССЛЗРЗ появились новые задачи, связанные с контролем перемещений подвижного состава, для которых необходимо создавать электронные навигационные карты. Поэтому разработка и исследование систем геодезического контроля пространственного положения железнодорожного пути является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование системы определения пространственного положения железнодорожного пути и его геометрических характеристик с использованием ГНСС. Для достижения этого необходимо решить следующие задачи:

- выполнить обзор существующих нормативных документов, регламентирующих выполнение геодезических работ на железной дороге;

- проанализировать современные средства и методы определения геометрических параметров железнодорожных путей, включая геодезические методы;

- обосновать совместное использование спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

- определить теоретическое решение обработки данных;

- разработать методику создания масштабных планов станций и продольных профилей путей;

- разработать программное обеспечение для создания масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей.

Объект исследования. Геодезические методы съемки железных дорог.

Предмет исследования. Разработка технического и программного решения автоматизированного сбора данных о пространственном положении железнодорожного пути.

Теоретическая и методологическая база исследования. Поставленные в работе задачи решаются на базе использования спутниковых геодезических и инерциальных систем измерений.

Произведен анализ работ российских и зарубежных ученых в сфере выполнения спутниковых измерений, заполнения геоинформационных систем и автоматизированной геодезической съемки железных дорог (Антоновича К.М., Карпика А.П., Матвеева С.И., Коугии В.А., Янкуша А.Ю., Круглова В.М., Духина C.B., Щербакова В.В., Самратова У.Д. и др.) библиотечных и электронных ресурсов.

Научная новизна диссертационной работы:

- разработаны технические решения для автоматизации сбора данных о пространственном положении железнодорожного пути;

- обосновано совместное использование спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

- выполнено теоретическое решение обработки данных;

- предложена методика составления масштабных планов станций и продольных профилей железнодорожных путей;

- разработано программное обеспечение для составления масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей.

На защиту выносится:

1) технологическая реализация системы геодезического контроля железнодорожного пути на базе спутниковой и инерциальной аппаратуры;

2) теоретическое решение совместного использования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути;

3) методика автоматизированного сбора данных о пространственном положении пути.

Теоретическая значимость работы. Разработка комплексного автоматизированного решения задачи по сбору, хранению и анализу пространственных данных о железнодорожных станциях и объектах геодезическими методами.

Практическая значимость работы. Выполнено обновление информационной базы ОАО «РЖД» в части пространственной информации о железнодорожных станциях и объектах с целью их актуализации. С участием автора выполнены съемки более 60 железнодорожных станций ЗападноСибирской железной дороги и всей сети Норильской железной дороги. По данной методике ведется съемка станций и перегонов Октябрьской, Уральской, Западно-Сибирской, Красноярской железных дорог.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при выполнении следующих научно-исследовательских и производственных работ:

- составлении масштабных планов станций;

- составлении продольных профилей железнодорожных путей;

- создании цифровой карты Западно-Сибирской железной дороги;

- подготовки данных при реконструкции пути;

- разработки системы контроля геометрических параметров.

Разработанное в диссертационной работе методическое, теоретическое и программное обеспечение используется в лаборатории диагностики дорожных одежд и земляного полотна научно-инженерного дорожного центра Сибирского государственного университета путей сообщения, Московского государственного университета путей сообщения, Уральского государственного университета путей сообщения, в подразделениях ЗападноСибирской, Красноярской и Свердловской железных дорогах.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлены и получили одобрение на межвузовских научных конференциях, проводимых в СГГА (Новосибирск, 1999, 2000, 2002, 2006), на научно-технической конференции, проводимое в СГУПСе (Новосибирск, 2002), на международных выставках-конференциях «Сибирская Ярмарка» (Новосибирск, 2005, 2006).

Результаты исследований по теме диссертации отмечены: большой золотой медалью «Сибирской Ярмарки» за реализацию оригинальных решений при создании аппаратно-программных комплексов, предназначенных для диагностики и исполнительной съемки профиля железных дорог (Новосибирск, 2007); малой золотой медалью за создание универсального высокоточного комплекса для определения геометрических параметров рельсовой колеи, позволяющего существенно повысить качество работ и снизить их стоимость (Новосибирск, 2010).

Заключение Диссертация по теме "Геодезия", Жидов, Виталий Михайлович

Заключение

В диссертационной работе были рассмотрены вопросы создания и исследования системы геодезического контроля пространственного положения железнодорожных путей с использованием спутниковой, инерциальной аппаратуры и одометра. На основе проведенных исследований, проведенных автором диссертации, получены следующие результаты:

- выполнен анализ современных средств и методов определения пространственного положения пути и его геометрических характеристик. Показана необходимость в создании такого измерительного комплекса, который мог бы определять все геометрические параметры и характеристики за один проход путеизмерительного средства;

- доказана нецелесообразность использования спутниковых и инерциальных систем в отдельности, для определения пространственного положения и геометрических характеристик железнодорожного пути, ввиду их недостаточной точности;

- разработаны обоснованные технические решения совместного использования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожного пути. Показано, что использование результатов измерений этих систем в комплексе позволяет получать необходимую точность при контроле пространственного положения пути;

- разработано теоретическое решение для совместного использования спутниковых и инерциальных измерений при съемке железнодорожных путей. В предлагаемом решении учитываются все преимущества как спутниковых, так и инерциальных измерений. Совместная обработка данных позволяет получать высокую детализацию пространственного положения и геометрических характеристик железнодорожного пути;

- разработаны технические решения, позволяющие автоматизировать процесс полевых работ при контроле пространственного положения и геометрических характеристик пути. Это позволило повысить производительность работ, уменьшить количество ошибок, вносимых исполнителями;

- на основе ГИС-систем разработаны программы для создания цифровой модели пути, а также создания масштабных планов станций и продольных профилей станционных путей;

- опыт использования АПК «Профиль» при натурной съемке железнодорожных станций Западно-Сибирской и Норильской железных дорог показал высокую эффективность его применения при контроле пространственного положения и геометрических характеристик пути.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Жидов, Виталий Михайлович, Новосибирск

1. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии: монография. В 2 т. Т. 1 -М.: ФГУП «Картгеоцентр»,2005-334 с.

2. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии: монография. В 2 т. Т.2 -М.: ФГУП «Картгеоцентр»,2006-360 с.

3. Альберт А. Регрессия, псевдообращение и рекуррентное оценивание. — М.: Наука, 1977.-221 с.

4. Балакришнан А. Теория фильтрации Калмана: Пер. с англ. М.: Мир, 1988.- 168 с.

5. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений. М.: «Недра», 1977. 368 с.

6. Инженерно-геодезические изыскания железных и автомобильных дорог: ВСН 208-89: утв. Минтрансстроем СССР 26 февраля 1990 г. № МО-116. -М., 2003-118 с.

7. Джиан Б. Картографирование железных дорог для систем спутниковой навигации электронный ресурс. // Железные дороги мира. 2001. -№ 10. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/l0-2001/01018.htm.

8. Жидов В.М. Геодезическая съемка железнодорожных путей с использованием АПК-«Профиль» / Жидов В.М. // Сборник материалов международного научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2006», Новосибирск: СГГА, 2006. С. 121—122.

9. Жидов В.М. Обоснование комплексирования спутниковых и инерциальных измерений для съемки железнодорожных путей / Жидов В.М. // Геодезия и картография. 2010. №11- С. 10-12.

10. Жидов В.М. Применение спутниковой аппаратуры при съемке железнодорожных станций / Жидов В.М. // Сборник материалов научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2005». Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 65-67.

11. Жидов В.М. Применение GPS для решения задач дорожно-строительного комплекса / Жидов В.М., Конкин А.В // Современные проблемы геодезии и оптики: L науч.-техн. конф. преподавателей СГГА, 24-28 апреля 2000 г.: тез. докл. Новосибирск: СГГА, 2000. - С. 14.

12. Измерительный поезд IRIS 320 // Железные дороги мира 2008, № 12. -С. 64-70.

13. Инженерная геодезия: Учебник для ВУЗов ж.д. транспорта / Под ред. СИ. Матвеева. М.: УМК МПС РФ, 1999. - 455 с

14. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Система нормативных документов в строительстве: свод правил по инженерным изысканиям для строительства: СП 11-104-97 / Госстрой России. М., 1997.-77 с.

15. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Система нормативных документов в строительстве: строительные нормы и правила Российской Федерации: СНиП 11-02-96 / Минстрой России. -М., 1997.-44 с.

16. Инструкция по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов (ЦП-515). М.: Транспорт, 1999. - 36 с.

17. Инструкция по составлению техническо-распорядительных актов железнодорожных станций: утв. ЦД-682 20.08.99. М., 1999. - 48 с.

18. Инструкция составлению техническо-распорядительных актов железнодорожных станций ОАО «РЖД»: № X3-3801.

19. Инструкция текущему содержанию пути: ЦП-774 / МПС России. М.: Транспорт, 2001. - 223 с.

20. Инструкция по техническому обслуживанию и эксплуатации сооружений, устройств, подвижного состава и организации движения на участках обращения скоростных пассажирских поездов: ЦБР-393 / МПС России.-М., 1996.

21. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: монография. -Новосибирск: СГГА, 2004. 260 с.

22. Качественный анализ геометрии пути для оптимизации путевых работ. // Железные дороги мира. 2008. - № 3. - С. 73-76.

23. Конкин A.B., Казаков А.Г., Жидов В.М., и др. Автомобильные дороги Новосибирской области. Раскладная карта Новосибирск, 1998.

24. Коршунов М.Ю. Математические основы кибернетики: учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1980. — 424 е.

25. Коугия В.А. Геодезические измерения с помощью искусственных спутников Земли. СПб.: ПГУПС, 1997. - 32 с.

26. Коугия В. А. Применение спутниковых методов для создания геодезических сетей мостов // Вест. ПГУПС. 2003. - Вып.1 — С. 31-34.

27. Коугия В.А., Богомолова Е.С., Верещагин Г. Геодезическая сеть для высокоскоростной магистрали. // Геодезия и картография. — 1997. — № 1. -с. 12-16.

28. Коугия В.А., Матвеев С.И., Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии на железных дорогах. М.: УМК МПС России. 2002. - 287 с.

29. Круглов В.М., Щербаков В.В. и др. Комплекс для определения параметров пути. // Путь и путевое хозяйство. 2002. - №2. - С. 5-7.

30. Круглов В.М., Щербаков В.В., Козятник И.И., Кунц Р.И., Жидов В.М. (СГУПС, Россия) Хмелев В.Н. (РУАД «Горно-Алтайавтодор», Россия) Дорожная передвижная лаборатория // Наука и техника в дорожной отрасли. 2005. - №1. - С. 29-31.

31. Лесных, Н.Б. Теория математической обработки геодезических ихмерений. Метод наименьших квадратов: учеб. пособие / Н.Б. Лесных. -Новосибирск, 2003. 66 с.

32. Макс Л., Личтбег Б. Измерение параметров пути с привязкой к системе глобального позиционирования // Железные дороги мира. 2002. - №7. -С. 63-69.

33. Матвеев С.И., Коугия В.А. Высокоточные цифровые модели пути и спутниковая навигация железнодорожного транспорта: монография. М.: Маршрут, 2005. - 290 е.

34. Матвеев С.И., Коугия В.А. Реперные системы для высокоскоростных железнодорожных магистралей // Геодезия и картография. 1999. -№ 12.-С. 13-18.

35. Матвеев С.И., Коугия В.А., Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте. — М.: УМК МПС России, 2002.-288 с.

36. Методические указания по составлению масштабных и схематических планов станции и продольных профилей путей. М.: Главжелдорпроект, 1983.-.

37. Методические указания по составлению масштабных планов железнодорожных станций: ЦПТ 54/27: утв. ОАО «РЖД» 17.12.08. -39 с.

38. Методические указания по составлению продольных профилей железнодорожных станций и перегонов: ЦПТ 54/26: утв. ОАО «РЖД» 17.12.08.-47 с.

39. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве / под ред. В.Д. Большакова. М.: Недра, 1976. - 335 с.

40. Методы математической статистики — основа безопасной эксплуатации / И.Я. Пименов, В.Д. Овчаров, В.В. Щербаков, A.B. Конкин, Д.А. Попов // Путь и путевое хозяйство. 2005. - № 10. - С. 6-9.

41. Мишин В.В., Певзнер В.О., Зензинов Б.Н. Комплексный показатель состояния геометрии пути // Железнодорожный транспорт. Путь и путевое хозяйство: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1999. - Вып. 3. - С. 1 -15.

42. Мобильное инспектирование вместо обхода путей // Железные дороги мира. 2010. - № 3. - С. 71-73.

43. Новак В.Е., Левчук Г.П., Лебедев H.H. Прикладная геодезия. М.:Недра, 1983.-400 с.

44. Новая технология ведения технико-распорядительных актов станций: учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / И.Н. Розенберг, C.B. Духин, A.M. Замышляев, Д.В. Цуцков; под ред. И.Н. Розенберга. М.: Маршрут, 2005.-304 с.

45. Нормы и правила проектирования отвода земель для железных дорог. Система нормативно-технических документов Министерства путей сообщения Российской Федерации: отраслевые строительные нормы: ОСН 3.02.01-97 / МПС России. М., 1997. - 30 с.

46. Патент РФ № 2261302 ЬШ, МПК7 Е01В35/00 Способ определения пространственных параметров рельсового пути и устройство для его осуществления.

47. Положение о порядке организации работы и использования информации, получаемой вагонами путеобследовательских станций ЦНИИ-4: ЦПТ-55/17 / ОАО «РЖД». М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 23 с.

48. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации: ЦРБ-756 / МПС РФ. М.: Транспорт, 2002. - 189 с.

49. Путеизмерительная техника в США. // Железные дороги мира. 2007. -№ 12. С. 66-70.

50. Резницкий Ф.Е., Ерохина Е.Ю., Абрамов Р.Г. О создании реперной системы на железных дорогах // Транспортное строительство. 2001. -№ 12.-С. 22-24.

51. Руководство по топографической съемке железнодорожных станций и узлов: ГКИНП-02-147-81. М.: ЦНИИС, 1982. - 88 с.

52. Руководство по эксплуатации вагона путеобследовательской станции ЦНИИ-4МД. М.: ПИК ПРОГРЕСС, 2002. - 53 с.

53. Самратов У.Д., Сакович Л.А., Кривдин Д.Г. О точности определения геометрических параметров железнодорожного пути с помощью АПК // Геопрофи. 2007. - №6. - С. 28-32.

54. Специальная реперная система контроля состояния железнодорожного пути в профиле и плане: Технические требования М.: ВНИИЖТ, 1998.

55. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам / под ред. В.Д. Большакова, Г.П. Левчука. М.: Недра, 1980. - 782 с.

56. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 г. («Белая книга ОАО «РЖД»): утв. ОАО «РЖД» 3.08.07 г., №964.

57. Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых вагонами-путеизмерителями системы ЦНИИ-4 / Департамент пути и сооружений МПС РФ. М., 1998. -41 с.

58. Технические указания по проверке плана и продольного профиля железнодорожного пути / МПС СССР. М.: Транспорт, 1978. - 16 с.

59. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года // Министерство транспорта РФ. М., 2005. - 78 с.

60. Узава Е., Такеши К. Измерение неровностей пути инерциальным методом смещения в середине хорды электронный ресурс. // Железные дороги мира. 2004. - № 8. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/arc.htm.

61. ГОСТ 21.204-93. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта. М.: Изд-во стандартов.

62. Условные знаки ГУГК для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.-М.: Недра, 1986.

63. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:1000 и 1:2000, продольных профилей и инженерно-геологических карт железных дорог -М.: Главтранспроект, 1975.

64. Устройство железнодорожного пути / под ред. Г.Н. Веденисова. / Сост. Г.М. Шахунянц. Т. III. М.: Трансжелдориздат, 1944. - 484 с.

65. Фомин В.Н. Рекуррентное оценивание и адаптивная фильтрация. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. — 288 с.

66. Ханиг В. Путеизмерительный вагон ЕМ250 электронный ресурс. // Железные дороги мира. 2005. - № 8. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/arc.htm.

67. Цветков, В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. - 287 с.

68. Щербаков В.В. О точности определения координат точек местности топопривязчиком / Щербаков В.В. // Геодезия и картография. 1987. -№4. - С.15-18.

69. Щербаков В.В. Специальная реперная железнодорожная система / Щербаков В.В., Жидов В.М., Макушинская М.В. // Геодезия и картография. №12. - 2010. - С. 12-16.

70. Щербаков В.В. Возможности практического применения GPS-технологий для контроля геометрических параметров рельсовой колеи / Щербаков

71. B.В., Конкин A.B., Жидов В.М., Шерстобитова И.Н. // Вузы Сибири и Дальнего Востока ТРАНССИБУ: региональная научно-практическая конференция - Новосибирск: СГУПС, 2002. - С. 141-142.

72. Щибел Г. Измерительный подвижной состав нового поколения электронный ресурс. // Железные дороги мира. 2002. - № 3. - Режим доступа: http://www.css-rzd.ru/zdm/arc.htm.

73. Электронная съемка пути // Железные дороги мира. 2006. - № 2. —1. C. 66-70.

74. Canadian National — новые решения и технологии. // Железные дороги мира. 2009. - № 11. - С. 70-74.

75. Ralph Glaus, Gerard Peels, Urs Müller, Alain Geiger. "Precise Rail Track Surveying" электронный ресурс. // GPSWorld, 2004 May. Режим доступа: http://www.gpsworld.com/survey/surveying/precise-rail-track-surveying-3394

76. ArcView GIS. The Geographic Information System for Everyone. -Environmental Systems Research Institute, Inc. USA, 1996. 340 p.

77. Avenue. Customization and Application Development for ArcView. -Environmental Systems Research Institute, Inc. USA, 1996. 260 p.

78. Cabrera A. Rail Engineering International. 2009. - № 1. - P. 13-15.

79. Cox, D.R., Miller, H.D. The theory of stochastic process: Methuen, London 1965.-398 p.

80. Lichtberger, B. Glasers Annalen. 2005. -№ 5. - P. 188-195.

81. Rizos, C. Principles and practice of GPS Surveying электронный ресурс. / С. Rizos, September 1999. Режим доступа: http://www.gmat.unsw.edu.au/snap/gps/gps survey/

82. Weart. W. Progressive Railroading. 2009. - № 3. - P. 47-53.