Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

151002_Railway2Heaven_Bentley_rus

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

151002_Railway2Heaven_Bentley_rus

  1. 1. “…Sometimes all of our thoughts are misgiven.” RAILWAY TO HEAVEN Дмитрий Якушев. Нач. отдела перспективного развития АО «Транспутьстрой». d.yakushev@transputstroy.ru
  2. 2. План доклада Доклад посвящен «особенностям», проблемам и автоматизации формирования Цифровой модели пути (ЦМП), являющейся ключевым элементом инновационного проекта по внедрению единых координатных методов при производстве работ на ж.д. Рассмотрим эту инновацию подробнее: • Основной «посыл» - единое координатное пространство (постановление правительства №861 о МСК и приказ Минтранса №191 о ВКС) -> Данные по инженерным изысканиям -> Проектирование/Строительство -> Исполнительная съемка -> Цифровая Модель Пути (ЦМП) -> Эксплуатация. Ключевой элемент – ЦМП. • Ключевой элемент – ЦМП. По минимуму это параметрическая модель оси пути. По максимуму – геометрические параметры и характеристики всей инфраструктуры. Исходниками для нее могут служить как данные «с линейки»/тахеометра или путеизмерительного вагона, так и данные лазерного сканирования. • Интеграция с геоинформационными системами, программами транспортного проектирования. В первую очередь САПР КРП, САПР Топоматик «железные дороги». • Автоматизация создания ЦМП. Основная проблема – точность разбивочной сети, огромный объем информации и сведение данных с точностью, удовлетворяющей ПТЭ. Основной инструмент массового сбора данных - МЛС. Обзор программных модулей.
  3. 3. - Область покрытия 3D моделями ( 6720км). География проекта по состоянию на 09.2015 В 2015 году на участках проекта, было запланировано проведение реконструкции (модернизации) железнодорожного пути с применением координатного метода на 9 направлениях общей протяженностью 94 км. Общая эксплуатационная длина линий АО «РЖД» – 85266км
  4. 4. 4 Нормативная база создания Цифровой Модели Пути
  5. 5. Цифровая модель пути (1) (определение и состав) Согласно распоряжению №372р АО «РЖД» Цифровая модель пути и объектов железнодорожного транспорта (далее ЦМП) - многослойная информационная структура, содержащая в себе геометрические параметры железнодорожного пути, а также геометрические параметры и характеристики объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта, определенные в единой высокоточной координатной сити (ВКС), а при ее отсутствии - в принятой системе координат. Основой «физической» реализации ЦМП является трехмерная векторная модель, создаваемая по данным лазерного сканирования, включающая в себя 51 тип объектов: • Цифровую модель оси пути, а так же сооружения и устройства путевого хозяйства; • Сооружения и устройства энергоснабжения железных дорог; • Сооружения и устройства сигнализации, централизации и блокировки, информатизации и связи; • Сооружения и устройства станционного хозяйства;
  6. 6. Планово-высотное обоснование для изыскания и проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог. максимально допустимая кривизна: отклонение оси пути от проектной прямой: • Проанализируем необходимую точность геодезических измерений, связанных с установкой пути в проектное положение. • При скорости движения 400 км/ч поезд проходит за 1 секунду расстояние 111 м. На такой скорости приобретают значение отклонения пути от прямой линии, имеющие характер длинных волн, которые не заметны на глаз и не обнаруживаются визированием вдоль пути с помощью оптических приборов. • при такой скорости, чтобы предельные значения боковых ускорений не превышали а = 0,2 м/с2 и изменения бокового ускорения не превышали  = 0,3 м/с3, необходимо, чтобы разносторонние отклонения оси пути от проектной прямой, не превышали 7.5 мм и отстояли друг от друга не ближе, чем через s = 296 м.
  7. 7. • Измерительная рама собственной конструкции – производство ОАО ЭЛЛАРА • GPS / ГЛОНАСС собственной конструкции • Приемная спутниковая антенна GrAnt • Блок чувствительных элементов БЧЭ-501 • Радиомодем УКВ 433 Мгц • Передвижная базовая станция ГЛОНАСС – GPS собственной разработки МИИТ – НИИАС c радиомодемом • Система прямого геопозиционирования • Датчик ширины колеи Balluff Micropulse BTL5-H112-M0050-P-S92 • Датчик пути Pepperl Fuchs RHI58N • Контроллер ТС Гранат Чем снимают данные для ЦМП Путеизмерительная тележка Amberg (традиционный метод) Разработка НИИАС (спутниковый метод) • Оптимальная путеизмерительная тележка для обмеров пути со встроенным высокоточным датчиком измерения межрельсового расстояния, превышения (по кромке рельса), положения (ход); • Прецизионные 3D координаты пути из комбинации операций с системой GRP и прецизионным тахеометром
  8. 8. «Минимальный» состав ЦМП Проект (чертеж) - Реперные марки; - Светофоры; - Оси переездов; - Стрелочные переводы; - Платформы; - ИССО; - Оси ПЗ; - Километровые знаки, пикеты Минусы: • Очень медленно; • Ограниченный состав измеряемых данных; • Нужна «плотная» разбивочная сеть.
  9. 9. 9 Оси путей обрабатываются в САПР КРП. Производится расчет плана и профиля пути Построение поперечных профилей Построение продольного профиля Расчет кривых
  10. 10. 10 Пункт ОГС по каталогу координат (зеленым) в ТЛО Пункт ОГС в натуре (отмечен красным кружком) Пункты разбивочной сети FixPoint Координатная основа измерений
  11. 11. Съемка методом МЛС Плотность точек: • ~3000-10000 на 1 кв. метр • 10-17млн точек на 100м пути
  12. 12. 12 Мобильное лазерное сканирование Вид проектного поперечного профиля
  13. 13. Траектория движения МЛС , 1.5км/ч Погрешность абсолютного позиционирования: 2.0 - 3.5см Выполнение съемки методом «гибридного» мобильного лазерного сканирования Точки лазерного сканирования после обработки Тележка со сканером RIEGL VMZ400
  14. 14. Совместное использование результатов сканирование комплекса «ЭРА» и материалов ВСР «ЭРА» : Плотность сканирования: 80-110 точек на кв.метр. Относительная точность позиционирования объектов: 20 см Точность привязки к географическим координатам: 3-5 м. Периодичность измерений ориентировочно: 2 раза в год. Материалы ВСР: Плотность сканирования : 2000-7000 точек на кв.метр Относительная точность позиционирования объектов: 3 см Точность привязки к географическим координатам: 5 см Периодичность измерений: не определена.
  15. 15. Направление 10406 (Кочетовка-Воронеж). Путь 1 и 2 522км. Файлы «start_10406_1_522.kml» и «start_10406_2_522.kml». ТЛО по пути 1 (платформа) ТЛО по пути 2 3D модель (по МЛС) (платформа) 3D модель (по МЛС) (платформа) Сравнение точек лазерного отражения путеизмерителя «ЭРА» и 3D модели.
  16. 16. «Полный» состав ЦМП
  17. 17. 17 С чем мы работаем на самом деле!!!! Исходные данные для ЦМП (1)
  18. 18. чем мы работаем на самом деле!!!! Исходные данные для ЦМП (2)
  19. 19. 19 С чем мы работаем на самом деле!!!! Исходные данные для ЦМП (3)
  20. 20. «Полный» состав ЦМП Более 3000 элементов объектов на 1 эксплуатационный километр
  21. 21. Инструментарий (собственные разработки) - в виде технологических операций на базе стандартных функций Microstation и Terrasolid. - в виде утилит под Microstation (dll, mvba). Прототипы : SiRailScan, TopoDot.
  22. 22. Список утилит для ПО Microstation …
  23. 23. если максимальная по высоте точка превышает вторую по высоте более чем на указанную величину, то максимальная по высоте точка отбрасывается если предыдущая найденная точка(n-1) отличается от текущей(n) и от n-2 – й точки более чем на указанную величину – n-1 точка корректируется (аппроксимацией между n и n- 2 – и точками) Это не работает (или плохо работает): • на стрелках ; • на двоящихся/троящихся данных; Утилита автоматической векторизации рельсовой нити и построения оси пути
  24. 24. Фрагмент рельсы R65 до и после векторизации. Технология векторизации рельсовой нити и построения оси пути по шаблону (1)
  25. 25. МЛС НЛС Технология векторизации рельсовой нити и построения оси пути по шаблону (2)
  26. 26. Утилита позволяет выполнять проверку расположения рельсовых нитей относительно друг друга и плавность их векторизации. Утилита позволяет с использованием клавиатуры: • перемещаться по найденным «ошибкам»; • сдвигать правую, левую или обе сразу рельсовые нити вправо, влево, вверх вниз; • добавлять вершины в смежные сегменты рельсовых нитей для текущей «ошибки». Проверка расстояния между векторизованными рельсовыми нитями Проверка межсегментного угла векторизованных рельсовых нитей для выявления грубо векторизованных участков в поворотах или «выбросов» при векторизации Утилита проверки векторизованной рельсовой нити (1)
  27. 27. (Поиск и анализ превышений между точками лазерного отражения и векторами рельсовых нитей) Фрагмент выделенных ошибочных мест, где расстояние d(Z-Zmean) превышает заданный предел Утилита проверки векторизованной рельсовой нити (2)
  28. 28. • Поиск дублей - объекты считаются дублями и переносятся в отдельный слой для дальнейшей обработки если центры прямоугольников, описывающих объекты, попадают в заданный радиус . • Прореживание (удаление избыточных вершин линейных объектов) с заданным интервалом. Поиск зигзаги - позволяет выделить узлы, в которых направление линии меняется на величину, превышающую заданную параметром «Угол». • Стяжка объектов – подтяжка линейных объектов друг к другу (например, контактного провода к консоли и т.д.). • Объединение линейных объектов - актуально для соединения отдельных участков трассы • Проверка габаритов - • поиск линий и контуров в указанном радиусе (на плоскости); • поиск любых не заблокированных объектов в заданном буфере; • поиск точек на заданном расстоянии; Проверка топологии
  29. 29. Утилита построения шпал 1. длина шпалы - указывается в метрах; 2. выступание - нестандартные шпалы вбок от рельс указывается в метрах; 3. возвышение рельсы над шпалой; 4. шаг шпал - стандартная величина указывается в метрах; 5. шаг на поворотах- расстояние между шпалами в повороте указывается; 6. нестыковка стрелки - максимальная не стыковка осей на стрелках указывается в метрах;
  30. 30. Утилита построения платформ
  31. 31. Утилита интерактивного подвеса компенсаторов
  32. 32. Таблица 1. Некоторые основные переменные и их значения по умолчанию Утилита позволяет вписывать в облако точек предварительно расставленные опоры контактной сети и ориентировать их положение в пространстве по расположению фундамента Переменная (значение по умолчанию) Описание middleGround trueHeight Средний уровень земли внутри области поиска «Истинная» высота опоры sectionCount Кол-во сечений sectionHeight = 0.30 sectionStep=0.15 Высотаглубина сечения по Z Промежуток между сечениями stdReduceTolerance=2.5 Коэффициент фильтрации при вычислении стандартного отклонения, 2.5 - отбросить все что в 2.5 раза больше среднего RmaxL = 0.45 RmaxH = 0.32 Ограничения на радиусы столбов, если алгоритм определения радиуса сработает неверно. RmaxL – нижний радиус, RmaxH – верхний радиус deltaR =0.01, stepR =0.003, limX =0.15, limY =0.15 badPointsCount Разница между внешней и внутренней окружностями вписывания Шаг, с которым происходит вписывание (точность вписывания) Пределы вписывания по X и Y, образуют прямоугольник [-0.15.. 0.15; -0.15.. 0,15] Кол-во «плохих» точек – за пределами окружностей Утилита автоматического вписывания опор контактной сети в облако точек
  33. 33. ЗD модельЧертеж (Металлическая опора контактной сети МГ-9.6м) Библиотека конструктивных элементов ИЖТ
  34. 34. Чертежи 3D модель (Столб освещения КДП 3x2/0.19 + РКУ) Библиотека конструктивных элементов ИЖТ
  35. 35. Использование библиотечных элементов (на примере «светофорного конструктора»)
  36. 36. Утилита построения светофоров с помощью библиотечных элементов В облако точек вписывается КАЖДЫЙ элемент светофора Имея набор библиотечных элементов • мачты • лестницы • головки светофора • различия по типам светофоров, утилита позволяет сформировать светофор максимально вписывая его в облако точек. Время на формирование светофора сокращается в 2.5-3 раза по сравнению с использованием стандартных средств Bentley MicroStation.
  37. 37. Атрибутирование 3D-объектов Пример окна заполнения семантической информации о светофоре Кнопки в табличной форме (сверху слева) позволяют редактировать одну или несколько выбранных записей, выгружать/загружать данные в/из Excel, выбирать объекты в MicroStation, соответствующие выбранным записям - выполняется в Bentley MicroStation с помощью инструмента “Атрибутирование” ; - семантическая информация хранится непосредственно в файле проекта dgn; - заполняемая информация соответствует правилам формирования полей и таблиц КСПД ИЖТ (может быть настроена под любые требования); - возможность использования выпадающих списков с заданными значениями.
  38. 38. Что мы получаем в итоге…
  39. 39. Цифровая модель пути (2) (для чего она нужна) • Для выправочных машин необходимо указывать пространственные ограничения на всем фронте работ, что требует проектирования с учетом результатов мобильного лазерного сканирования(МЛС). • Для обеспечения высокой надежности и безопасности работы путевых машин оснащенных системами спутниковой навигации в автоматическом режиме работы, необходимы данные о пространственном положении объектов инфраструктуры, определяющих габаритные и прочие ограничения на всем фронте работ. • Для безопасной эксплуатации подвижного состава необходима пространственная информация о расположении объектов инфраструктуры ж.д. • Результаты проекта используются для проектирования, эксплуатации и проведения ремонтов на железной дороге.
  40. 40. Габариты (1)
  41. 41. Габариты (2)
  42. 42. Габариты (3)
  43. 43. Видимость переезда
  44. 44. 26км+ 0пк 26км+ 1пк 26км+ 2пк Начало моста: 26км+199м 1.9м 26км+ 2пк Направление Люберцы-Юдино, Участок 26 км, путь 1 По телеграмме : 1ч 26+238 26+301 63,49 мост По 3D модели : 1ч 26+199 26+263 64 мост Разница (начало моста) : -39 Сверка информации от путеизмерительного вагона и 3D модели
  45. 45. Нарушения ПТЭ:Идентификация наклонных опор
  46. 46. Нарушение ПТЭ. Отступление в содержании балластной призмы
  47. 47. d= 50м: 10мм x 50мм d=100м: 30мм x 340ммd=2м: 0.5мм x 2мм Общий план результата сканирования, 7мин (вид сверху) Совмещение 3D модели и точек лазерного сканирования Управление выправочной машиной в реальном режиме времени (с опорой 3D модель)
  48. 48. Установка сканера VMZ-400, включение, инициализация Сканирование в режиме: 0.04о в секторе 360о Передача данных в камеральную обработку Интерактивное определения области поиска репера Автоматическая векторизация репера Сравнение с проектом, вычисление расхождений. Передача поправок на путевыправочную машину. Программный комплекс «Cloud points matching by 3D control object» Стадия1Стадия2Стадия3 Моделирование ситуации (полевая часть): «быстрое» сканирование участка трассы -> привязка к опорной модели (облаку точек) -> определение оси пути -> сравнение -> выдача расхождений в табличном виде.
  49. 49. Создана уникальная технология формирования 3D модели инфраструктуры железнодорожного транспорта на базе BentleyMap, основанная на : • библиотеке типовых элементов ж.д., которая включает более 400 объектов; • конструкторе, позволяющим создавать нетиповые элементы; • утилитах для автоматического и «вписывания» элементов в облако лазерных точек. Разработаны приложения для автоматизации процесса создания трехмерных атрибутированных моделей объектов инфраструктуры ж/д транспорта в среде САПР Bentley Microstation и GIS Esri Основой комплексного информационного ресурса является пространственной база данных, наполненная высокоточными цифровыми моделями пути (ЦМП) железной дороги, включающая трехмерные векторные модели сооружений и устройств в заданной полосе. Обмен геометрическими и семантическими параметрами осуществляется в формате LandXML.
  50. 50. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ “… And if you listen very hard, the tune will come to you at last, when all are one and one is all, to be a rock and not a roll. “ And we‘ve buying a railway to heaven

    Be the first to comment

    Login to see the comments

Views

Total views

344

On Slideshare

0

From embeds

0

Number of embeds

6

Actions

Downloads

8

Shares

0

Comments

0

Likes

0

×