CC BY
14И. В. Клепиков. Контроль геометрии подъездных железнодорожных путей
43
Контроль геометрии подъездных железнодорожных путей лесозаготовительных предприятий при помощи электронных тахеометров
И. В. Клепиков1
Архангельский государственный технический университет
Обсуждается методика обработки данных электронного тахеометра по контролю подъездных железнодорожных путей.
Ключевые слова: контроль, железнодорожный путь, методы расчета.
При контроле геометрии подъездных железнодорожных путей лесозаготовительных предприятий обычно требуется выполнить плановую и высотную съемки железнодорожных путей, определить параметры кривых, а также величины рихтовок рельсов. Традиционно плановую съемку выполняют известными методами теодолитной съемки, а высотную - методом геометрического нивелирования. Радиусы кривых, как правило, определяют либо методом хорд непосредственно на железнодорожных путях, либо графическим способом в камеральных условиях. Подобные методы работ были разработаны под традиционные геодезические приборы - теодолиты, нивелиры, рулетки.
Однако в последние годы появился новый класс геодезических приборов - электронные тахеометры. Электронный тахеометр представляет собой комбинацию электронного теодолита, светодальномера и микроЭВМ и позволяет измерять в автоматическом режиме горизонтальные, вертикальные углы, наклонные расстояния. Результаты измерений, а также их функции - превышения, отметки, горизонтальные расстояния, координаты - инициируются на цифровом табло и могут быть переданы в полевой регистратор информации для последующего ввода полученных данных в персональный компьютер.
За рубежом выпуск таких приборов осуществляется рядом фирм Германии, США, Швеции, Японии и др. Отечественной промышленностью выпускается электронный тахеометр ТаЗМ, позволяющий измерять углы с точностью, характеризующейся средней квад-ратической ошибкой равной 5" , а расстояния - с точностью порядка 5-10 мм. Большие возможности подобных приборов позволяют по-новому подойти к процессу контроля железнодорожных путей.
Плановую съемку удобно выполнять методом "свободной" станции, что значительно облегчает, а в некоторых случаях исключает, процесс создания геоде-
1 Автор - доцент
© И. В. Клепиков, 1999
зического обоснования. Суть метода заключается в том, что съемка ведется с нескольких станций, непосредственно не связанных друг с другом. Для приведения результатов измерений в единую систему координат необходимо для смежных станций закоордини-ровать несколько общих точек. Как показывают наши исследования, координаты точек на расстоянии 100 м можно определить с точностью, характеризующейся средней квадратической ошибкой 9 мм. Такая точность вполне удовлетворяет требованиям к построению обоснования теодолитной съемки.
Одновременно с плановой съемкой электронным тахеометром удобно выполнять и высотную съемку рельсов. При этом геометрическое нивелирование заменяется тригонометрическим нивелированием из середины. Использование отражателя на вехе Ь постоянной высотой позволяет исключить необходимость определения как высоты отражателя (что сделать просто), так и высоты прибора (что легко выполнить лишь с сантиметровой точностью). При использовании тахеометра ТаЗМ, как показывают исследования, средняя квадратическая ошибка определения превышения на 1 км хода в зависимости от количества станций составит около 12-18 мм. что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к техническому нивелированию. Опыт выполнения подобных работ показывает, что при нивелировании электронным тахеометром можно допускать расстояния от прибора до отражателя в пределах 300 м. При дальнейшем увеличении расстояния быстро возрастает ошибка из-за неточного наведения на отражатель.
Для определения радиуса кривой достаточно иметь координаты нескольких точек кривой. Тогда задача сводится к вычислению параметров вероятнейшей окружности. Уравнение такой окружности имеет вид:
х2 + у2 + Ах + Ву +С = 0,
где А=-2хо;
В=-2у0;
Хо,уо - координаты центра оформляющей окружности.
Радиус окружности можно найти из выражения
Я2 = (А2 + В2 - 4С)/4.
Если обозначить х2+ у^г2 о! , где Го; - расстояние от начала координат до любой точки, то можно записать
АХ; + Ву;+ С + Г2и = 0.
Параметры А, В, С находят при решении следующей системы нормальных уравнений:
[хх]А + [ху]В + [х]С + [х г20|] = 0,
[ху]А + [уу]В + [у]С + [уг2и] = 0,
[х]А + [у]В + пС + [ г^] = 0.
44
Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ
Если требуется вычислить уклонение каждой точки от вероятнейшей окружности по направлению радиуса, то начало координат следует перенести в точку с координатами Хо , у0 Тогда координаты точек выразятся следующим образом: Х;'= X) - х<, ; у'= у, - у0 , а уклонение точки от вероятнейшей окружности (величина рихтовки) по радиусу можно вычислить из выражения
^2=(х,'2+у'2)-К2.
Если предположить, что точки начала и конца кривой сохранили свое прежнее положение, то в формуле вычисления уклонений следует заменить вычисленное значение радиуса проектным. Наличие переходной кривой обнаруживается более значительными величинами уклонений в начале и конце кривой. ,
Угол поворота Э легко найти из выражения
Cos Э = 1 - (s2 / 2R2) ,
где s - длина хорды, соединяющей точки начала и конца кривой.
Длина хорды вычисляется по координатам точек начала и конца кривой.
Таким образом, все элементы кривых могут быть вычислены. Опыт работы по контролю геометрии подъездных железнодорожных путей при помощи электронных тахеометров показал эффективность разработанной методики.
