АО «ПРИН»
8 800 222 34 91

Номера телефонов ПРИН

Бесплатный
Москва
Санкт-Петербург
Краснодар
Екатеринбург
Тюмень
Новосибирск
Красноярск
Хабаровск
Владивосток
0

Трудная работа в стеснённых условиях (Point of beginning, апрель 2010)

29 апреля 2010

Автор: Крейг Дилан (Craig Dylan)

Ежедневно тысячи пассажиров проезжают участок пути между Миннеаполисом и Большим Озером. Объединяя в себе потоки в двух крупных автострад, Interstate 94 и U.S. Highway 10, данная магистраль за последние десятилетия становится всё более загруженной.

Несколько губернаторов Миннесоты и другие высокопоставленные сторонники идеи в течение нескольких лет решительно выступали за строительство пассажирской железнодорожной сети. Представители Министерства транспорта Миннесоты также полагали, что пассажирская железная дорога наилучшим образом способна справиться с постоянно растущей загрузкой. Они подсчитали, что строительство железнодорожной сети обойдётся в треть затрат, необходимых для модернизации существующих магистралей. Тем не менее, вопрос стоимости для законодателей всегда стоял остро.

Значительной экономии средств удалось достигнуть, когда было принято решение использовать существующие железнодорожные пути и линии электропередач компании Burlington Northern Santa Fe Railway (BNSF) вместо того, чтобы начинать строительство абсолютно нового участка железной дороги. Согласно договору об эксплуатации, во владении BNSF находится инфраструктура, а Городской Совет, ведомство, предоставляющее основные виды услуг столичным районам Городов-близнецов (Сент-Пол и Миннеаполис), владеет подвижным составом. Но использование существующих линий сопряжено с определёнными трудностями. Это означает, что необходимо будет добавить разъездные пути, чтобы пассажирские поезда и поезда, осуществляющие грузоперевозки, смогли друг с другом разъезжаться. К тому же, сеть пассажирских станций, платформ, автостоянок и тоннелей для пешеходов необходимо будет втиснуть в итак уже узкие рамки, переполненные существующими путями грузоперевозок.

Пешеходный тоннель и шпунтовая стенка соседствуют с железнодорожными путями компании BNSF.
Пешеходный тоннель и шпунтовая стенка соседствуют с железнодорожными путями компании BNSF.

Компания Lund Martin Construction наняла компанию EVS Inc., Иден Прейри, штат Миннесота, для проведения разбивки территории и мониторинга под строительство новой станции пригородной железной дороги Northstar, которая будет расположена в городе Фрайдли, штат Миннесота. "Участок работ располагался менее чем в 1,5 км от одной из крупных сортировочных станций BNSF", - говорит Майкл Уильямс (Michael Williams), менеджер по геодезическим работам EVS. - "Участок покрывали пять путей, и расписание рейсов грузовых поездов не изменялось на время проведения работ. Примерно один поезд в час проезжал каждый день, иногда и больше, со скоростью около 30 км/ч. Временами поезда делали остановки на несколько минут прямо посреди участка. Поскольку нам было необходимо работать в открытой видимости, возникали простои".

Естественно, что сотрудники BNSF были озабочены вопросами безопасности. Они требовали персонал EVS пройти инструктаж по технике безопасности при проведении работ на железной дороге с получением соответствующих сертификатов, также они предоставляли регулировщиков в течение всего времени выполнения работ. Они также были обеспокоены возможными повреждениями существующих линий. Возле путей происходила проходка тоннелей, выемка и перемещение грунта, и даже очень малые смещения железнодорожного полотна могли обратиться катастрофой для тяжелых поездов, движущихся на больших скоростях. Руководители BNSF тщательно отслеживали любые смещения, превышающие 1,9 см. "Мониторинг был действительно очень важен и необходим", - говорит Уильямс, - "без этого никто не мог приступить к работе".

Особо важное внимание железнодорожным путям

Сотрудник EVS Роб Стем (Rob Stem) помечает рельс магистрали Main II для перемещения.
Сотрудник EVS Роб Стем (Rob Stem) помечает рельс магистрали Main II для перемещения.

Пешеходные тоннели уже были предварительно расположены под путями во Фрайдли, но всё ещё необходимо было построить шахты лифтов и провести дополнительные земляные работы. В некоторых местах земляные работы велись всего в 60 см от действующих путей, которые необходимо было укрепить с помощью стального полотна и системой "оттяжки". Команду EVS попросили установить систему мониторинга в режиме 24/7, которая автоматически бы предупреждала руководство о перемещении рельса на величину, превышающую пороговое значение в 1,9 см. "Мы и раньше проводили мониторинг, но не настолько автоматизированный, как в данном случае", - указывает Уильямс. - "Поэтому, нам пришлось немножко подучиться".

Работникам EVS, потребовалось программное обеспечение Trimble 4D Control, которое использует функции мониторинга роботизированного тахеометра Trimble S8 и работает с программным обеспечением контроллера Trimble Survey Controller. Все в комплексе позволяет создавать решения по мониторингу, конфигурируя настройки под конкретный проект. В данном случае, бригада планировала установить S8 на постоянной точке на участке и запрограммировать его на ежечасное автоматическое отслеживание контрольных точек. Достаточно просто в теории, не так просто на практике.

Руководитель бригады EVS Стен Бартел юстирует роботизированный тахеометр Trimble S8, подготавливая его к проведению мониторинговых наблюдений.
Руководитель бригады EVS Стен Бартел юстирует роботизированный тахеометр Trimble S8, подготавливая его к проведению мониторинговых наблюдений.

Прежде всего, место проведения работ расположено на неогороженном, сильно загруженном участке железной дороги. Возможно ли установить здесь высокоточный инструмент на всю ночь таким образом, чтобы у него были линии визирования на все необходимые точки? После долгих размышлений руководитель бригады EVS Стен Бартел (Stan Barthel) нашёл подходящее решение. "Выбор был невелик", - говорит он - "Велась раскопка грунта на глубину до 6 м. Были вопросы, касающиеся коммуникаций, а почва была в основном песчаная и зернистая, это означало, что вибрации от поездов и сооружений будут проходить сквозь грунт к точке установки нашего прибора.

Работники EVS вырыли яму глубиной 1,2 м, залили её бетоном и установили деревянную стойку размером 1,8 x 1,8 м. Но всё ещё оставались вибрации, поэтому дополнительно были натянуты четыре троса. Потом была сооружена платформа с подмостками, накрытая фанерной крышей, чтобы хоть как-то защитить прибор от непогоды. "Конечно, косой дождь представлял собой проблему", - говорит Бартел, - "Но поскольку нам необходима была видимость в пределах 160 градусов для проведения наблюдений, мы ничего больше поделать не могли". Инструмент располагался примерно на высоте 3 м над землёй, что служило некоторой защитой от кражи и вмешательства в работу прибора. Даже выполнив всё это, Бартел не был уверен, что такая конструкция сработает. "Ближний рельс, расположенный в 10 м от установки, имел сочленение, и когда поезд проезжал по этому сочленению, можно было почувствовать это на расстоянии 30 м от него. Нам приходилось несколько раз подстраивать уровень. Но в итоге, всё сработало".

Участок путей ремонтируют после обнаружения его смещения.
Участок путей ремонтируют после обнаружения его смещения.

Поскольку в течение первого месяца работы над проектом не было постоянного источника питания, то для питания тахеометра использовались автомобильные аккумуляторы. Каждую неделю они их отключали. Компьютер с модулем Wi-Fi, питаемый от генератора, находился в расположенном поблизости полевом офисе. Wi-Fi модуль был необходим, чтобы программное обеспечение 4D Control могло при необходимости отправлять электронные письма с предупреждениями о критических отклонениях. Связь между Trimble S8 и полевым компьютером осуществлялась по радио интерфейсу.

После того, как прибор был установлен, сотрудники EVS разместили 72 мини-призмы при помощи L-образных креплений, которые крепились к путям с использованием строительного клея. "После того, как Вы первый раз отсняли положение целей", - рассказывает Бартел, - "S8 запоминает их и затем может автоматически снимать их по графику, который в данном случае представлял собой ежечасное срабатывание. На каждый сеанс съёмки всех мишеней уходило примерно 20 минут". Даже при закреплении на большой высоте, призмы зачастую оказывались закрытыми поездами или оборудованием. Тахеометр Trimble S8 и ПО 4D Control решали данную проблему, пропуская измерения заблокированных мишеней и возвращаясь к ним по окончании цикла. "S8 был невероятно быстр", - утверждает Бартел.

Роботизированный тахеометр Trimble S8 выполняет мониторинг после того, как проехал поезд BNSF.
Роботизированный тахеометр Trimble S8 выполняет мониторинг после того, как проехал поезд BNSF.

С помощью компании Frontier Precision Inc., бригада EVS смогла настроить и осуществить мониторинговые наблюдения согласно требованиям проекта, благодаря возможностям программного обеспечения 4D Control. "По большей части", - говорит Уильямс, - "это ПО с широкими возможностями, которое делало всё то, что нам было необходимо". Когда наблюдались смещения в положении полотна, превышающие 1,9 см, ПО отправляло команде исследователей тревожное сообщение по электронной почте. Поначалу приходило множество таких сообщений, пока Бартел не сообразил, что обычное движение поездов вызывает значительные смещения. "Когда поезда проезжают, пути проседают по мере движения состава", - поясняет он. - "А после того, как поезд проехал участок, рельсы возвращаются на своё место". К счастью, Бартел мог установить различные допуски для разных осей движения. "Поскольку нас больше интересовали перемещения в поперечном направлении и движения вверх-вниз", - говорит он, - "то вдоль оси проложенных путей мы установили большие допуски".

Это помогло снизить количество тревожных срабатываний, но поступил один важный предупреждающий сигнал. В первую неделю мониторинга, сместилась балластная насыпь возле одной из подпорок, и пути просели на недопустимую величину. Сотрудники EVS сразу же оповестили об этом персонал BNSF. Была доставлена техника для подъёма путей, и были восстановлены опорные сваи и балласт. Поезда не пускали по просевшим путям, пока их не отремонтировали, и подпорки держались до завершения проекта. EVS выполняли мониторинговые наблюдения в течение всего рабочего дня на протяжении трёх с половиной месяцев, без значительных сбоев оборудования. "Данный вид мониторинга в основном применяется для наблюдений в шахтах, и, возможно, это было первое его применение для железнодорожных исследований", - говорит Уильямс, - "но теперь, когда BNSF увидели это в действии, они сказали, что они могут использовать его гораздо чаще".

Разбивка в условиях высокой загрузки железной дороги

После проехавшего поезда отмечено смещение рельса.
После проехавшего поезда отмечено смещение рельса.

По случайному стечению обстоятельств, бригада EVS уже выполняла проектные геодезические работы на данном участке в 2005 году. Они нашли четыре опорные точки, сохранившие своё местоположение с тех пор, и быстро получили базис. После определения местоположения тоннелей и разбивки входов в шахту лифта, они отрегулировали планируемую сеть наблюдений, необходимых для постройки платформ станции, чтобы совместить с натурным местоположением тоннеля. Это требовало смещения планов станций на несколько сантиметров на север, наряду с тем, чтобы оставить расположение платформы параллельно существующим путям.

Для разметки коллекторов ливневой канализации, канализационных отстойников, предварительного планирования грунта и мест установки осветительных столбов использовались приёмник и базовая станция Trimble R8 GNSS. Для остальных разбивочных работ использовался тахеометр Trimble 5603. Точки для выноса в натуру были взяты из CAD файлов, обработанных при помощи ПО Trimble Geomatics Office и загруженных в панель тахеометра. Предоставленные компанией BNSF регулировщики всё время находились в контакте с экспедиционной конторой, и прибывающие поезда также связывались непосредственно с ними. Когда поезда проезжали, бригаде EVS приходилось перемещаться в свободные зоны, пока они были на участке работ. "Мы старались держаться на достаточном расстоянии, чтобы нам не приходилось убирать прибор, когда проезжали поезда", - указывает Бартел. - "Но нам определённо требовалось проверять, как установлен прибор, после каждого поезда. Иногда приходилось корректировать его положение, но не очень часто".

Инновационное мышление

Построенная станция пригородной железной дороги Northstar в городе Фрайдли
Построенная станция пригородной железной дороги Northstar в городе Фрайдли

"Никто не мог заранее описать конкретное решение задачи", - говорит Уильямс. - "Установка Trimble S8 на вышку, его работа 24 часа в сутки, оставление его на всю ночь без охраны - всё это было для нас в новинку, и мы чувствовали, как будто мы должны были всему этому научиться по мере наших действий". Одним из серьёзных вопросов на начальной стадии проекта был вопрос об ответственности за повреждённый или украденный прибор. В конечном счёте, власти округа Анока согласились взять на себя ответственность, но ни один из специалистов-исследователей не хотел потерять инструмент. К счастью, при работе над проектом ни один из приборов не пропал.

Железная дорога пригородного назначения Northstar начала действовать 16 ноября 2009 года. Ожидается, что в 2010 году она будет ежедневно обслуживать 5600 пассажиров. Положившись на удачу, изучив использование новых инструментов и программного обеспечения, и предложив новаторские идеи, такие как установка прибора на 3-метровый столб на три с половиной месяца, компания EVS смогла построить основную часть важной транспортной системы, не прерывая работу и не разрушая существующие железнодорожные пути.

Крейг Дилан (Craig Dylan) - внештатный журналист с топографическим образованием, специализируется в написании статей в области архитектурной, инженерной и строительной (AEC) промышленности. За дополнительной информацией об оборудовании производства Trimble обращайтесь на сайт www.trimble.com. За дополнительной информацией о компании EVS обращайтесь на сайт www.evs-eng.com. За дополнительной информацией о железной дороге пригородного назначения Northstar обращайтесь на сайт www.northstartrain.org.




Все СТАТЬИ