Использование цифровых спутниковых снимков при решении задач развития технического оснащения и технологии работы железнодорожных станций



При развитии инфраструктуры транспортных предприятий и изменении технологии работы особую роль играют вопросы технико-экономического обоснования вариантов их совершенствования. Учитывая тесную взаимосвязь конструктивных параметров путевого развития с технологией выполнения технических и грузовых операций [6], необходимо тщательным образом оценивать варианты переустройства и реконструкции станций на основе расчета приведенных затрат. Они должны включать в себя как капитальные вложения в развитие инфраструктуры, так и эксплуатационные расходы.

Как правило, на этапе предпроектного технико-экономического обоснования разрабатываются несколько вариантов переустройства, которые в дальнейшем сравниваются между собой с целью отбора наиболее рационального.

Оценка объема и стоимости работ по переустройству станции требует определения ряда характеристик путевого развития уже на этапе разработки принципиальных проектных решений. Это касается определения количества и вместимости укладываемых путей, их расположения, продольного и поперечного профилей, конструкции стрелочных горловин. Особое значение имеет анализ местных условий, к которым, в частности, можно отнести наличие, размеры и конфигурацию имеющейся территории для развития инфраструктуры, расположение существующих и проектируемых капитальных зданий и сооружений, других объектов инфраструктуры.

При выполнении предпроектного обоснования необходимо стремиться к уменьшению затрат времени и трудоемкость сбора и обработки необходимых исходных данных. Идеальным материалом для разработки вариантов переустройства станции является актуальный топографический план, содержащий всю необходимую информацию. Однако его получение, даже с учетом появившихся в недавнее время возможностей цифровой съемки, является достаточно трудоемкой и дорогостоящей работой, требующей, кроме прочего, привлечения сторонней специализированной организации. При этом на этапе предпроектного обоснования вариантов столь точной детализации местных условий, как правило, не требуется.

При разработке вариантов совершенствования путевого развития станции необходимо рассмотреть ряд вопросов [3], связанных с конструкцией плана и профиля путей: укладка новых путей, переукладка существующих с изменением положения оси пути, удлинение путей, изменение конструкции стрелочных горловин и др.

Эти решения требуют, прежде всего, знания расстояний до ближайших зданий, сооружений, существующих путей для проверки соблюдения габаритов приближения строений и подвижного состава [2]. При разработке решений в отношении продольного и поперечного профилей, определении объемов земляных работ требуются отметки земли. Для их получения также может использоваться топографический план или схема с горизонталями.

Таким образом, для принятия принципиальных решений по вариантам переустройства станции требуются два вида информации: расстояния между различными объектами в плане, а также отметки земли. Важно отметить, что на предпроектном этапе требования к точности этих данных не столь строгие, как на этапе проектирования, поскольку сравнение вариантов в любом случае производится по укрупненным показателям.

Для получения необходимых данных, характеризующих местные условия станции или другого объекта (депо, грузового района и т. п.), предлагается технология, возможность применения которой в гражданских целях появилась относительно недавно [4]. Речь идет о спутниковых фотоизображениях местности, которые находят все более широкое применение в самых разных областях [5].

При хороших условиях съемки разрешения фотографий, полученных при помощи общедоступных сервисов [1], вполне достаточно для первичного анализа условий местности, определения ограничений развития станционной площадки контурными и высотными препятствиями.

Использование спутниковых фотографий на этапе разработки и анализа предпроектных решений, в частности, связанных с переустройством станций, имеет следующие немаловажные преимущества:

– экономия расходов по выполнению работ, связанных с анализом местных условий расположения объекта (за счет исключения на данном этапе необходимости выполнения дорогостоящей топографической съемки, с выездом специалистов на объект);

– сокращение времени разработки предпроектных решений;

– повышение качества разработки решений за счет более полного и объективного учета ограничивающих факторов.

Технология использования цифровых спутниковых снимков для разработки и сравнения предпроектных решений по развитию железнодорожных станций может быть реализована в несколько этапов:

1. Создание масштабной цифровой подложки для отображения путевого развития станции.
2. Восстановление плана существующего путевого развития в масштабе.
3. Накладка на подложку вариантов развития станции.
4. Корректировка вариантов переустройства или реконструкции с учетом местных условий.
5. Анализ и отбор вариантов для выполнения технико-экономических расчетов по их сравнению.

Далее рассмотрен пример реализации предлагаемой технологии применительно к грузовой станции необщего пользования «К».

Станция «К» по основному назначению и характеру работы является грузовой, по объему выполняемой работы отнесена к I классу. Путевое развитие станции состоит из 10 путей, на которых выполняются следующие операции: прием и отправление местных грузовых поездов, пропуск транзитных грузовых и пассажирских поездов, формирование и расформирование поездов, подготовка вагонов под погрузку угля и др.

К станции «К» примыкает железнодорожный путь необщего пользования (ПНОП) ОАО «М», состоящий из нескольких углепогрузочных станций. Среднесуточный объем погрузки угля на ст. «К» составляет порядка 400 вагонов в сутки. В основном уголь отправляется маршрутами установленного веса или длины в соответствии с действующим планом формирования грузовых поездов.

Погрузка угля в вагоны на грузовых фронтах ст. «П» производится бункерным способом с последующим взвешиванием на вагонных весах.

По существующей технологии порожние вагоны подают на пункты погрузки со станционных путей ст. «П» через вытяжные пути 18, 20, 21, имеющие максимальный уклон (подъем) до 12‰. Это влечет за собой потерю времени (не менее 15мин) на зарядку тормозной магистрали маневрового локомотива при подаче вагонов с западной стороны. Наличие тупиковых упоров на погрузочных путях не позволяет использовать маневровый локомотив со стороны восточной горловины станции.

Передвижение вагонов в процессе погрузки осуществляется электротолкателями. Из-за ограничения мощности толкателя (максимальное количество вагонов в подаче не должна превышать 17) полная вместимость погрузочных путей не используется. Недостатки в технической оснащенности не позволяют увеличивать объем погрузки.

В проекте реконструкции предполагается:

1) удлинение погрузочных путей с последующим соединением их в стрелочные улицы, дающие возможность осуществлять подачу и уборку вагонов как с западной, так и с восточной стороны станции. Для устройства дополнительного путевого развития со стороны тупиковых упоров погрузочных путей в полосе отвода имеется неиспользуемая площадка шириной 90 и длиной более 500 метров;

2) устройство тупиковых путей в междупутьях для заезда электро-толкателей.

Конструктивная немасштабная схема реконструкции представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема реконструкции путевого развития станции «П»

Масштабный план реконструкции, отображенный на цифровой подложке, выполнен в САПР AutoCad и показан на рисунке 2.

Рис. 2. Отображение плана станции с учетом реконструкции на цифровой подложке (четная горловина)

Использование цифровой подложки на этапе масштабной накладки позволяет:

– определить потребность в демонтаже и реконструкции существующих постоянных зданий, сооружений;

– определить возможность и условия вписывания круговых кривых, в том числе в пределах стрелочной горловины;

– определить очертание и размеры станционной площадки с учетом реконструктивных мероприятий, оценить границы полосы отвода.

Помимо этого, полученная квазимасштабная схема позволяет с достаточной точностью оценить объемы работ по демонтажу, переукладке и укладке нового путевого развития методом непосредственного измерения средствами AutoCad. Точность построения схемы и, соответственно, измерений, ограничивается качеством исходного цифрового спутникового снимка, которое определяется рядом объективных факторов (состояние атмосферы, угол съемки, технические возможности спутника и др.), а также доступностью снимков высокого разрешения для гражданских целей. Во многих случаях возможно получение подложки с разрешением менее 1 м, что соответствует погрешности отображения местности и точности построения схемы станции.

Кроме определения расстояний, связанных с планом станции, ряд спутниковых снимков позволяет получать высотные координаты (рисунок 3), которые могут использоваться для приближенной оценки рельефа земной поверхности при рассмотрении продольного профиля путей, поперечных профилей, ориентировочном определении объемов земляных работ.

Рис. 3. Определение высотных отметок с использованием цифровых спутниковых снимков высокого разрешения

Использование предлагаемой технологии разработки предпроектных решений позволяет определить объемы и стоимость основных работ (таблица 1). Помимо этого, полученная квазимасштабная схема может использоваться при определении эксплуатационных расходов, связанных с параметрами путевой инфраструктуры, в частности, расходов по текущему содержанию постоянных устройств, расходов на маневровые передвижения и др.

Таблица 1

Ориентировочная стоимость реконструкции станции «К»

Наименование работ, объекта	Единица измерения	Стоимость единицы измерения, тыс. р.[1]	Объем работ	Общая стоимость, тыс.р.
Укладка станционных путей рельсами Р65 при 1840 шпал/км	км	7000	2,757	19299
Демонтаж обыкновенного стрелочного перевода	компл.	25	3	75
Монтаж обыкновенного стрелочного перевода марки 1/9	компл.	800	13	10400
Балластировка пути песчано-гравийным балластом	м3	0,544	6659	3622,5
Постановка централизованного стрелочного перевода на щебеночный балласт	компл	171,27	13	2226,51
Электрическая централизация стрелок и сигналов	стрелочный перевод	500	13	6500
Монтаж светофора	светофор	200	10	2000
Земляные работы	м3	0,7	5189	3632,38
Общие основные затраты по объектам производственного назначения,				47755,39

Полученные затраты используются в составе технико-экономического обоснования варианта переустройства (реконструкции) станции при расчете приведенных затрат.

Таким образом, использование цифровых спутниковых снимков высокого разрешения на этапе предпроектной проработки решений по развитию инфраструктуры линейных объектов железнодорожного транспорта (железнодорожных станций, депо и др.) позволяет обеспечить привязку рассматриваемых вариантов к местным условиям объекта, определять ориентировочные объемы и стоимость основных работ, отдельные статьи эксплуатационных расходов камеральным способом, минимизируя трудоемкость, сроки и стоимость предпроектных и проектных работ.

Литература:

1. Веб-картография и навигация. Точка доступа: http://www.sasgis.org/. Режим доступа: свободный.
2. Государственный стандарт (ГОСТ 9238–13) — «Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм».
3. Карасёв С. В. Элементы поддержки принятия решений при определении мероприятий по устранению «барьерных мест» при развитии железнодорожных станций. В сборнике: наука и современность. Сборник статей Междунар. научно-практической конференции. 2014. С. 19–22.
4. Постановление Правительства РФ от 28 февраля 2015 г. № 182 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 10 июня 2005 г. № 370. Точка доступа: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70782212/#ixzz4MgwqO28S. Режим доступа: свободный.
5. Розенберг И. Н., Лупян Е. А., Железнов М. М., Василейский А. С.. Возможности использования спутниковых технологий для мониторинга железнодорожной инфраструктуры. С. 97–112. В кн. Ренессанс железных дорог: фундаментальные научные исследования и прорывные инновации: коллективная монография членов и научных партнеров Объединенного ученого совета ОАО «РЖД»/ под. ред. Б. М. Лапидуса. М., 2015. — 252 с.
6. Романов В. А., Ильин Е. Д., Бацеко М. А. Об оптимизации технической оснащенности грузовых фронтов терминально-складского хозяйства. В сборнике: Совершенствование технологии перевозочного процесса к 80-летию факультета «Управление процессами перевозок»: сборник научных трудов. 2015. С. 225–233.

---

[1] Значения расходных ставок приняты для примера.