CC BY
52
Проблематика транспортных систем
23
1. Оркестр инструментов / Ю. Миронова // Время новостей. - № 171. - 2008. - 17 сентября.
2. Падение акций как углубление тяжелого положения банков / П. Э. Мак Кей // Уолл-Стрит Джоурнал. - 2008. - 17 сентября.
3. Сокрушительный рекорд: так низко российский рынок еще не падал / О. Гладунов // Российская газета. - № 4747. - 2008. - 10 сентября.
4. На вес золота / В. Меркушева // РЖД-Партнер. - № 135. - 2008. -17 июня.
5. Рынок лизинга встал на рельсы / И. Бычина // Коммерсантъ-Санкт-Петербург. - № 3788. - 19 ноября 2007.
6. Прейскурант № 10-01 "Тарифы на перевозки грузов и услуги инфраструктуры, выполняемые российскими железными дорогами". Утв. 17.06.2003 постановлением ФЭК РФ N 47-т/5. - М., 2003 . - 160 с. : табл. - : Прейскурант № 10-01. : Правила применения тарифов.
7. Теория принятия решений : учебник / А. И. Орлов - М. : Экзамен, 2006. - 573 с. - ISBN 5-472-01393-3.
8. Открытая дискуссия / Гудок. - № 1. - 2008. - 14 июля.
9. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов / Минфин РФ; ред. А. Г. Шахназаров. - 2-е офиц. изд. -М. : Экономика, 2000. - 421 с. - ISBN 5-212-01987-7.
Статья поступила в редакцию 13.04.2010;
представлена к публикации членом редколлегии А. Н. Ефановым.
УДК 631.10
А. Г. Саидов, А. В. Панин
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НА ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ АВИАЦИОННОЙ СЪЕМКИ
Возможности авиационной съемки позволяют оценивать экологическое состояние на объектах железнодорожного транспорта. Проведен сравнительный анализ авиационной и космической съемки. Раскрыты основные решаемые задачи: выявление несанкционированных свалок отходов, нефтезагрязненных участков, контроль требований по размещению объектов на железной дороге, выявление участков возгорания и повышенной температуры.
экологическое состояние, железная дорога, авиационная съемка, свалки, нефтезагрязнения, загрязнение железнодорожного полотна.
Введение
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
При оценке экологического состояния на объектах железной дороги, как правило, используются контактные методы, к которым относятся анализ проб, наземные обследования и т. п. При этом исполнительная ответственность возлагается на производственные экологические лаборатории и в некоторых случаях - на сторонние организации. Их деятельность ограничена рядом строго определенных объектов и источников загрязнения. Принятие таких мер для отдельных объектов целесообразно, вместе с тем возможное неблагоприятное воздействие на окружающую среду связано и с другими источниками как антропогенного, так и природного характера.
Объекты, относящиеся к отрасли железнодорожного транспорта, характеризуются значительной пространственной протяженностью, их деятельность связана с риском возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций. Кроме того, ряд объектов расположен в удаленных или труднодоступных для автомобильного транспорта местах.
Повысить эффективность оценки экологического состояния на объектах железнодорожного транспорта можно при использовании неконтактных методов, среди которых выделяют авиационную и космическую съемку. Оба вида съемки имеют ряд характерных особенностей и требуют рассмотрения.
1 Анализ и выбор типа съемки
На спутниках состав съемочной аппаратуры, регистрирующей излучение в том или ином диапазоне электромагнитного спектра, заранее определен, в отличие от авиационной съемки, где аппаратный комплекс может быть оптимизирован под конкретную задачу. К тому же при аэросъемке имеется возможность выбора высоты съемки, определяющей пространственное разрешение данных. Таким образом, преимущество авиационного мониторинга перед космическим заключается в проведении наиболее эффективного решения конкретной экологической задачи за счет возможности выбора большей части параметров и условий наблюдения. Преимуществом космической съемки является периодичность наблюдения при мониторинге глобальных и региональных изменений.
Существенным является также обеспечение лучших характеристик пространственного разрешения при использовании авиационной съемки для получения данных в инфракрасном (ИК) и радиоволновом диапазонах.
Оценка экологического состояния на объектах железной дороги характеризуется локальным масштабом, что требует данных с высокой детализацией (линейное разрешение на местности не ниже 0,8 м). В последнее время развитие индустрии космических средств (GeoEye-1, QuickBird, IKONOS, OrbView-3 и др.) позволяет использовать спутники в некоторых случаях и для решения задач локального масштаба. Однако при
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
25
изучении локальных изменений стоимость космической съемки не оправдывается.
В таблице 1 приведено сравнение авиационной и космической съемки.
ТАБЛИЦА 1. Особенности авиационной и космической съемки
Параметры съемки Спутниковый носитель (GeoEye-1) Авиационный носитель (для аппарата Hasselblad H3DII-50)
1 2 3
Максимальное пространственное разрешение 0,5 м (панхром) 0,30 м (на высоте 1500 м)
Среднее время предоставления данных съемки 7 суток и более 1 сутки (в т. ч. время полета)
Стоимость 100 км2 новой съемки 120 000 рублей 80 000 рублей
Площадь покрытия снимком с пространственным разрешением 1 м 15 х 15 км2 6 х 8 км2
Средняя периодичность съемки 1-3 суток По требованию
Ограничение на ведение съемки Облачность Неблагоприятные метеорологические условия
Продолжение табл. 1
1 2 3
Облачность Влияет Не влияет (съемка может проводиться под облаками)
Особенности Вследствие использования спутниками околополярных орбит предпочтительнее получение изображений с севера на юг, чем с востока на запад Необходимость проведения предварительного согласования на съемку; потеря качества данных при составлении фотосхем
Личное участие в аэросъемочных работах и опыт по обработке данных аэрокосмической съемки, а также анализ информации зарубежных источников1 позволили сделать вывод, что наиболее предпочтительным неконтактным методом при оценке экологического состояния на объектах железнодорожного транспорта является авиационная съемка.
Сравнение характеристик неконтактного (аэросъемка) и контактного (наземные обследования) методов приведено в таблице 2. Очевидно, что
1 Imaging spectrometry. Basis Principles and Prospective Application. Vol. 4. Remote Sensing and Digital Image Processing / Freek D. Van Der Meer, Steven M. De Jong. - The Netherlands, 2006. - Р. 26-35.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
по всем перечисленным показателям эффективности (оперативность, стоимость, достоверность оценки экологической обстановки, условия выполнения) аэросъемка является более предпочтительной.
ТАБЛИЦА 2. Сравнение использования неконтактного и контактного методов мониторинга для участка железнодорожной ветки протяженностью 300 км с прилегающими объектами инфраструктуры
Показатели эффективности Аэросъемка Наземные обследования
Оперативность ~ 3 часа (режим реального времени) > 3 дней
Стоимость 260 000 руб. 560 000 руб.
Достоверность оценки экологической обстановки P = 0,84 Отсутствие полноценного охвата и низкая детализация территории
Условия выполнения Благоприятные метеорологические условия Территориальная доступность
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
27
2 Оценка экологического состояния на объектах железнодорожного транспорта с использованием данных аэросъемки
Использование аэросъемки позволяет оценивать экологическое состояние на объектах железнодорожного транспорта по следующим направлениям:
1) выполнение регулярного мониторинга для оценки состояния окружающей среды, в т. ч. выявление фактов нарушения природоохранного законодательства, источников возможного неблагоприятного воздействия;
2) экономическая оценка выявленного ущерба окружающей среде и оценка стоимости ликвидации неблагоприятного воздействия;
3) разработка предложений по ликвидации выявленных нарушений и (или) улучшению экологической обстановки;
4) разработка и обеспечение мероприятий по контролю над выполнением восстановительных (ликвидационных) работ;
5) оценка динамики и прогноз состояния окружающей среды при накоплении аэросъемочных данных.
Следует также отметить, что аэросъемка имеет ряд ключевых особенностей, к которым относятся:
высокая степень оперативности (по сравнению с наземным обследованием) предоставления данных;
объективность результатов авиационной съемки;
единовременный контроль больших по площади и протяженности территорий;
возможность обследования труднодоступных территорий и районов в горной местности;
комплексный подход к диагностике состояния окружающей среды;
выявление скрытых факторов негативного воздействия на окружающую среду.
Кроме того, аэросъемочные материалы являются основными исходными данными при формировании автоматизированной базы данных состояния объектов транспорта и выявленных нарушений с отображением пространственно-ориентированной информации на электронных картах в геоинформационной системе.
Рассмотрим основные задачи, решаемые с использованием
аэросъемки применительно к объектам железнодорожного транспорта.
2.1 Соблюдение требований по размещению объектов на территории
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
Мониторинг соблюдения требований по размещению объектов на территории (рис. 1). В круг таких задач входит контроль водоохранных и защитных полос, санитарно-защитных зон и разрывов, полос отведения, водосборных площадей. При этом целесообразно использовать данные в видимом и ИК-диапазонах спектра.
Рис. 1. Контроль санитарных разрывов
2.2 Контроль состояния железнодорожного полотна
Степень загрязнения железнодорожного полотна отчетливо отслеживается на изображениях видимого диапазона спектра (рис. 2) по изменению интенсивности сигнала, характеризующего величину яркости отраженного от поверхности излучения. Уменьшение значений яркости отраженного излучения железнодорожного полотна сигнализируют о его загрязнении. При этом степень изменения сигнала соответствуют степени загрязнения нефтепродуктами.
Были проанализированы изменения спектрально-яркостного отклика в видимом диапазоне спектра в зависимости от интенсивности загрязнения железнодорожного полотна нефтепродуктами. Нормированные значения интегральной яркости приведены в таблице 3.
ТАБЛИЦА 3. Характеристики спектральной яркости железнодорожного полотна в зависимости от интенсивности загрязнения
Интенсивность загрязнения Спектральный диапазон
0,45-0,55 мкм 0,55-0,65 мкм 0,65-0,75 мкм
Незагрязненное 0,62 0,65 0,65
Низкая степень загрязненности 0,47 0,46 0,47
Средняя степень загрязненности 0,35 0,34 0,37
Высокая степень загрязненности 0,15 0,15 0,13
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
29
Рис. 2. Контроль состояния железнодорожного полотна: а - загрязненное железнодорожное полотно; б - незагрязненное или очищенное железнодорожное полотно
2.3 Выявление очагов возгорания и пожароопасных участков
Выявление возгорания на территории (рис. 3). На изображении представлены два фрагмента одного и того же участка до (рис. 3, а) и после возгорания (рис. 3, б, в).
Рис. 3. Возгорание территории: а - изображение участка до возгорания
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
в видимом диапазоне; б - изображение участка после возгорания в видимом диапазоне; в - изображение участка после возгорания в инфракрасном диапазоне
Участки возгорания наиболее уверенно определяются по ИК-изображениям. Области с высоким значением спектральной яркости по сравнению с окружающим фоном (см. рис. 3, в) соответствуют участкам повышения температуры. На фрагментах изображений в видимом диапазоне спектра точками 1, 2 и 3 отмечены участки открытого огня.
По изображениям в дальнем ИК-диапазоне можно выделить относительно небольшие температурные изменения (0,2°К), которые могут привести к пожару. Своевременное выявление таких участков позволит предупредить негативные последствия, связанные с нарушением работы объектов железнодорожного транспорта и негативным воздействием на окружающую среду.
2.4 Обнаружение несанкционированных свалок
Выявление образования несанкционированных свалок с дифференциацией по морфологическому составу (рис. 4). Свалочная масса достоверно идентифицируется на изображениях в видимом диапазоне спектра благодаря характерным структурно-яркостным признакам. На рисунке 3 основные свалочные образования отмечены желтой пунктирной линией.
На ИК-изображениях светлые участки характеризуются повышенной температурой, которая может свидетельствовать о происходящих интенсификационных процессах, а также предупреждать о возможности самопроизвольного возгорания.
Рис. 4. Несанкционированные свалки вдоль железнодорожного полотна
2.5 Контроль нефтеналивных пунктов
На рисунке 5, а, б представлены изображения пункта заправки цистерн нефтепродуктами в дальнем ИК и видимом диапазонах спектра
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
31
соответственно. Совместное использование данных видимого (рис. 5, б) и ИК (рис. 5, а) диапазонов позволяет вести контроль объектов железной дороги на наличие утечек нефтепродуктов. На рисунке 5, а, отмечены места утечки нефтепродуктов, которые характеризуются повышенными значениями спектральной яркости по сравнению с фоновыми значениями на ИК-снимках. Также можно наблюдать следы транспортировки нефтепродуктов и локальные утечки. На изображениях в видимом диапазоне однозначно идентифицировать такие загрязнения значительно сложнее (рис. 5, б).
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
Рис. 5. Утечка нефтепродуктов: а - изображение в ИК-диапазоне; б - изображение в видимом диапазоне
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
33
2.6 Контроль ведения строительства железнодорожного полотна
Использование изображений видимого диапазона спектра позволяет вести контроль этапов строительства железнодорожного полотна (рис. 6). На изображении представлен этап засыпки щебня после уплотнения песчаной подушки.
Рис. 6. Строительство железнодорожного полотна
Заключение
С учетом опыта тематической обработки аэросъемочных данных можно выделить основные задачи, решаемые для оценки экологического состояния окружающей среды:
1) трассодиагностика железнодорожных путей, веток и направлений;
2) контроль требований по размещению объектов в пределах водоохранных и защитных полос, санитарнозащитных зон и разрывов, полос отведения, водосборных площадей;
3) выявление несанкционированных свалок отходов;
4) выявление участков загрязнения нефтью и нефтепродуктами железнодорожных путей и территории объектов инфраструктуры железной дороги, в том числе в результате перевозки сыпучих грузов и нефтепродуктов;
5) выявление пожароопасных участков;
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
Проблематика транспортных систем
6) обнаружение потенциально опасных
геохимических явлений (деградация почвогрунтов, оползни, сели, заболачивание, подтопление, абразия и т. п.) естественного и антропогенного происхождения;
7) выявление несанкционированных вырубок лесных массивов, пожарищ и гарей, участков деградации растительности и древостоя;
8) обнаружение районов интенсивного загрязнения земель пищевыми отходами и нечистотами от пассажирских составов и грузами при их перевозке и перегрузке;
9) выявления потенциально опасных с экологической и инженерно-строительной точки зрения участков железнодорожного пути.
Таким образом, использование результатов аэросъемки позволяет оперативно сформировать необходимый перечень мер для предотвращения развития и ликвидации выявленных негативных воздействий. Дальнейшая обработка авиационных материалов с использованием соответствующих методик позволяет определить экономическую оценку ущерба окружающей среде. Такой комплексный подход обеспечивает оценку экологического состояния на объектах железнодорожного транспорта.
Статья поступила в редакцию 20.04.2010;
представлена к публикации членом редколлегии Т. С. Титовой.
УДК 625.144.5 Д. И. Хомич
ЭФФЕКТИВНЫЕ МАСШТАБЫ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ СИЛ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В ПУТЕВОМ ХОЗЯЙСТВЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ
Проблема эффективного распределения парка путевых машин выправочно-подбивочно-рихтовочного типа по пунктам технического обслуживания и ремонта становится актуальной в связи с увеличением объёмов работ, приходящихся на данный класс машин, их неудовлетворительной эксплуатацией на железных дорогах России, приводящей к большим простоям в ожидании работы или ремонта.
путевые машины, выправка, подбивка, рихтовка, ремонтно-эксплуатационные базы.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/2
