Разработка автоматизированной технологии и средств геодезического обеспечения реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.24.01, кандидат технических наук Щербаков, Владимир Васильевич

• Щербаков, Владимир Васильевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щербаков, Владимир Васильевич

Список условных сокращений.

Введение.

1 Геодезическое обеспечение реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог.

1.1 Характеристика дорожной сети

1.2 Геодезическое обеспечение реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог.

1.3 Требования к точности геодезических измерений.

2. Разработка средств измерений для определения геометрических параметров и эксплуатационных характеристик автомобильной дороги

2.1 Разработка аппаратно-программного комплекса для определения геометрических параметров и эксплуатационных характеристик автомобильной дороги (модуль «Диагностика»).

2.1.1 Принцип работы и устройство системы «Геометрия»

2.1.2 Принцип работы и устройство системы «Сцепление»

2.1.3 Принцип работы и устройство системы профилографа

2.1.4 Испытания модуля «Диагностика».

2.2 Разработка прибора для сбора информации о дорожных объектах.

2.2.1 Принципиальная схема и устройство прибора 77 «КУРАТОР».

2.2.2 Испытания прибора «КУРАТОР».

3. Разработка технологии автоматизации геодезического обеспечения реконструкции автомобильных дорог.

3.1 Создание опорной сети.

3.2 Геодезическая съемка проезжей части и обочин дороги.

3.3 Создание цифровой модели дороги и графическая визуализация микрорельефа проезжей части и обочин.

4. Разработка автоматизированной технологии геодезического обеспечения эксплуатации автомобильных дорог.

4.1 Геодезическое обеспечение диагностики автомобильных дорог.

4.2 Разработка автоматизированной технологии геодезического обеспечения инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка автоматизированной технологии и средств геодезического обеспечения реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог»

Внедрение автоматизированных средств проектирования, реконструкции автомобильных дорог позволило значительно улучшить качество проектов, повысить производительность труда проектировщиков. В настоящее время при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, геодезические работы выполняются инструментальными методами с применением нивелиров и теодолитов.

В России ежегодно проводятся работы по проектированию, реконструкции, диагностике, паспортизации и инвентаризации нескольких десятков тысяч километров автомобильных дорог. При выполнении указанных работ также определяются геометрические параметры дороги. Применение традиционных технологий, средств и методов определения геометрических параметров дорог становится неэффективным, особенно в городах и на дорогах с интенсивным движением, когда при измерениях требуется ограничивать движение транспорта. Широкое использование электронных тахеометров является шагом вперед к повышению качества и производительности труда при проведении геодезических работ. Применение спутниковых приемников позволяет автоматизировать геодезические измерения при геодезическом обеспечении реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог, однако, их использование ограничено. Проблема заключается в том, что часть основных геометрических параметров дороги при использовании ОР8-приемников может быть получена только после предварительной инструментальной разбивки пикетажа. Кроме того возникает необходимость останавливать транспортное средство, на котором установлена измерительная аппаратура, на каждой точке, что практически, не повышает производительность труда по сравнению с традиционными технологиями и средствами измерений. Другой проблемой является необходимость получения дискретной информации с интервалом от 0,1 до 0,5 м, например, для получения значений ровности по высотным отметкам. Не все геометрические параметры могут быть определены ОР85 приёмником в кинематическом режиме с требуемой точностью. Например, для определения поперечных уклонов проезжей части с погрешностью 1 промилле при ширине проезжей части 7 м превышение должно быть определено с погрешностью не более 7 мм. Поэтому, практически во всех проектных строительных и эксплуатационных организациях используются и традиционные инструментальные методы и средства измерения.

Таким образом, учитывая комплекс проблем, связанных с производительностью труда при выполнении геодезических работ, точностью измерений, функциональными возможностями средств измерений, ограничением движения автотранспорта во время съемки на мостах и дорогах, а также возможностью применения геодезических методов и средств для определения эксплуатационных характеристик дороги, актуальной задачей является разработка автоматизированных технологий и средств геодезического обеспечения реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог.

Целью работы является разработка автоматизированной технологии геодезического обеспечения реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог, удовлетворяющей требованиям к точности измерений для нужд проектирования, паспортизации и диагностики технического состояния автомобильных дорог.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать на базе современной цифровой гироскопической техники аппаратно-программный комплекс, позволяющий определить геометрические параметры дороги в автоматическом режиме с требуемой точностью;

2) разработать портативный прибор для сбора информации о дороге с привязкой данных, включая видеосъёмку и координаты, определённые СР8-приёмником, к километражу дороги (и наоборот), а так же для выноса на дорогу проектных данных по заданной программе;

3) разработать автоматизированную технологию геодезического обеспечения реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог; 6

4) разработать технологии определения геометрических параметров автомобильных дорог при диагностике, инвентаризации и паспортизации.

Методика исследований включает в себя использование теории вероятности и математической статистики, теории ошибок измерений. Исходной информацией являются результаты научно-исследовательских работ, полученные при создании модуля «Диагностика» и прибора «КУРАТОР»; результаты разработки приборов и методик для геодезического обеспечения геолого-геофизических исследований; результаты производственных геодезических измерений, выполненных при реконструкции и эксплуатации дорог.

Научную новизну работы составляют и на защиту выносятся:

1) технология геодезического обеспечения, позволяющая за счет создания цифровых моделей рельефа проезжей части и обочин на базе гироскопической и компьютерной техники, использования ОР8-приемников, новых методик измерений, автоматизировать геодезические работы при реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог;

2) созданный на базе современной цифровой, гироскопической и вычислительной техники аппаратно-программный комплекс [1, 8, 9], позволяющий одновременно определять геометрические параметры проезжей части и обочин дороги (координаты X, У, Ъ, расстояние, поперечный и продольный уклоны) с «шагом» съемки 4 см и эксплуатационные характеристики (ровность, коэффициент сцепления) геодезическими методами;

3) способ определения коэффициента сцепления по разности расстояний, измеренных двумя мерными колесами, момент сопротивления вращения одного из которых больший по отношению к другому [15];

4) способ определения коррекции пути по разности расстояний, измеренных передним (неведущим) и задним (ведущим) колесами автомобиля [Ю];

5) специализированный портативный прибор [11] и пакет программ для сбора информации о дороге с автоматической привязкой данных, включая 7 видеосъемку и координаты, определенные ОРБ-приемником, к километражу дороги (и наоборот), а также для выноса на дорогу проектных данных по заданной программе;

6) автоматизированная технология геодезического обеспечения диагностики, инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Щербаков, Владимир Васильевич

Заключение

По результатам исследований выполненных в диссертационной работе можно сделать следующие выводы.

В связи с тем. что существующие средства измерений не обеспечивают автоматизацию геодезических измерений при реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог для определения геометрических параметров разработан аппаратно-программный комплекс (модуль «Диагностика»). Для сбора информации о дорожных объектах разработан прибор «КУРАТОР».

На базе модуля «Диагностика» разработана технология, позволяющая автоматизировать сбор геодезических данных при реконструкции автомобильных дорог, включая обработку результатов измерений, построение цифровой модели проезжей части и обочин. Технология позволяет выполнять съемку проезжей части дорог при высокой интенсивности движения транспорта без ограничения его движения.

На базе модуля «Диагностика» и прибора «КУРАТОР» разработана технология автоматизации геодезических измерений при диагностике автомобильных дорог. Технология основана на детальной съемке параметров дороги геодезическими методами (модуль «Диагностика»), включая определение геометрических параметров и эксплуатационных характеристик с использованием эталонного метрологического базиса. Работы могут проводиться на дорогах с интенсивным движения транспорта без ограничения его движения.

Разработаны технологические требования к проведению паспортизации, включающие состав работ, точность определения параметров, последовательность измерения параметров. Разработано типовое техническое задание. Разработан пакет программ, позволяющий автоматически создавать линейный график и типовые таблицы по данным паспортизации.

Ситуация границы землеотвода

130 | 104 | 0.34

1:3.1-1.24-1:3.1 1:2.4-1.27-1:2.4 песок, обработанный гудроном с добавлением извести 0,15 щебень 0,10 ВОМС 0,08

3.0 | б.О 1.5 2.5 6.0 | 2.5

I • И

1:2.1-1.21-1:2.6

140 | 106 | 0.34

1:3.4-1.23-1:2.5 1:2.5-1.24-1:2.5 песок, обработанный гудроном с добавлением извести 0,15 щебень 0,10 ВОМС 0,08

2.0 6.0 2.0 2.0 6.2 1.5 границы зон обслуживания КОЧ К0ВСК06 ДРГУ

Границы районов (землепользователь) план тип покрытия профиль

ВИДИМОСТЬ

313 / 260 о

Кочки - Новые Решеты (Н1309) Таблица 17 - Структура линейного графика км 4±: ровность,Прочность,Сцепление откос,Высота конструкция дорожной одежды ширина обочин и проезжей части

-с ? ^Е^^НВ

296 / 200 «

Интенсивность

Обустройство

ГГ' 2,1.7.»гп О

200 А

Т 2.3-2 1.И.1 т о. о ^ О А

КМ 1+818 КМ т 2-3-2

КМ 3+188 2.4 А а

Красная Сибирь

ДАд а

1111 ч э а I ъ^^шА

1.11.1 2.3.31 , , ,

3.24,1.16 2.3.3 Г[ 2'31 А & А

Т : I У

А А $ 5

О.

Т А 2.3.1 ш

КМ 1+530

1 ■ А А

2.3.3 2.3.3

2/26 искусственные сооружения иссо ю Л

КМ 1+302 КМ 1+460 КМ .1+748

1.11.1 2.3.2 аз

1 А " 2.3.1

КМ 2+41 3/25

А! тэт

2.3.2

КМ 3+510

5.28 4/24 ж/6 0.75 0^7-5

10. о4-' 6 О 6 снегозащита километры площадь отвода 3 4 ш

Разработана технология инвентаризации и паспортизации, позволяющая с использованием прибора «КУРАТОР», дорожной лаборатории и вРБ-приёмников автоматизировать сбор информации о дороге и измерения геометрических параметров.

Результаты исследований использовались при выполнении следующих основных госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ:

1) «Разработка методики диагностики автомобильных дорог Новосибирской области», договор № 85, 1998 г., ТУ АД;

2) «Диагностика автомобильных дорог М53, М52, М51», договор № 170, 1999 г., ФУАД «Сибирь»;

3) «Разработка прибора «КУРАТОР»», договор № 248, 1999 г., ГУП «Алтай авто д ор »;

4) «Разработка в соответствии с принятой ТУ АД структурой и требованиями ГИС программного обеспечения для создания паспорта автомобильной дороги», договор № 343, 1999 г., ТУ АД;

5) «Разработка и изготовление опытного образца модуля «Диагностика»», договор № 89, 1999 г., ТУ АД;

6) «Разработка программного обеспечения, паспортизации, видеосъемки и создание видеобанка сети автомобильных дорог общего пользования Новосибирской области», договор № 90, 1998 г., ТУАД;

7) «Контрольное определение геометрических и эксплуатационных параметров участков дорог», договор № 234, 1990 г., ТУАД;

8) «Разработка автоматизированной технологии, паспортизация и инвентаризация земель федеральных дорог Новосибирской области», договор № 568/1-98. 1998 г., СГГА;

9) «Диагностика автомобильной дороги Новосибирск-Лениск-Кузнецкий на участке 24-27, 35-45, 64-105 км», договор № 98. 1999 г., ТУАД;

10) «Разработка автоматизированной технологии, паспортизации и инвентаризации земель федеральных дорог Алтайского края», договор № 87-98, 1998 г., СГГА;

11) «Диагностика и оценка состояния автомобильных дорог, подлежащих вводу в эксплуатацию в 2000 году», договор № 255, 2000 г., ТУАД;

12) «Обследование транзитных дорог, проходящих через районные центры Новосибирской области», договор № 186. 2000 г. ТУАД;

13) «Паспортизация и инвентаризация автомобильных дорог Ордынского. Карасукского. Краснозерского и Кочковского районов Новосибирской области и а/д Новосибирск - Кочки-Павлодар», договор № 233. 2000 г. ТУАД;

14) «Выполнение геодезической съемки ул. Станиславского в городе Новосибирске до начала работ и после их окончания», договор № 153-00, 2000 г., ОАО «Сибаэродромдорстрой»;

15) «Создание эталонного метрологического базиса», договор№ 174, 2000 г. ТУАД;

16) «Контроль качества и объемов выполненных работ по Димитровскому мостд' через реку Обь», договор № 124-00, 2000 г. ГУБО города Новосибирска.

Все разработанные технологии реализованы и используются в следующих организациях:

• ТУАД НСО;

• ФУ АД «Сибирь»:

• ГУП «Алтайавтодор»;

• ГУБО г. Новосибирска:

• ОАО «Сибаэродромдорстрой»;

• CITA.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щербаков, Владимир Васильевич, 2000 год

1. Насонов А. Дороги для реформ // Автомобильные дороги. - 1996. -№ 1. - с. 4.

2. Артюхов В. Дорога в XXI век // Автомобильные дороги. 2000. -№ 1. - с. 2-4.

3. Всероссийский семинар-совещание, состоявшееся 2-5 октября 1997г. в Краснодарском крае // Автомобильные дороги. 1996. - №12. - с.2-4- (выступал 1-й зам. руководителя ФДС. Н.П. Серегин).

4. Пичугин А.Г1. Основные направления развития дорожного хозяйства Новосибирской области // Науч. доклад на соискание ученой степени д.т.н. / СГАПС. Новосибирск. - 1996.

5. Sayers Michael, Thomas Gillespie, César Queiroz. The Internatonal Poad Roughness Experiment // World Bank Technical Paper. Washington. D.C. 1986. -№45.

6. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. ГОСТ Р50597-93 / Госстандарт России. М., 1993. - 1 1 с.

7. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог. ВСН 24-88 / Минавтодор РСФСР. M.: Транспорт. - 1989. - 198 с

8. Прихода А.Г., Щербаков В.В., Байкалова Р.А. Методические рекомендации по автоматизированному способу определения координат геофизических пунктов / СНИИГГиМС. Новосибирск. - 1981. - 96 с.

9. Казанцева Т. В. Построитель вертикали для систем автоматического управления подвижным объектом. // Сб. науч. тр. / Пермский политехнический институт. 1986. - с. 45-53.

10. Справочник геодезиста. Изд.2, переработанное и дополненное. М.: «Недра». - 1975. - 1056 с.

11. Прихода А.Г., Щербаков В.В. Методические рекомендации по автоматизированному способу определения координат геолого-географических пунктов / СНИИГГиМС. Новосибирск. - 1995.-36 с.

12. Мозгов А.К. № 4624154; Заявлено 22.12.88. Опубл. 22.12.88. Бюл. № 18. -1994.-4 с.: 2 ил.

13. Прихода А.Г., Щербаков В.В. Способ ориентирования топопривязчика // Сб. науч. тр. Новые методы геофизических исследований Сибири / СНИИГГиМС. Новосибирск. - 1985. - с. 107-112.

14. Прихода А.Г., Горбачев А.Д., Вольперт М.И., Глумов В.Л., Щербаков В.В. и др. Инструкция по топографо-геодезическому и навигационному обеспечению геологоразведочных работ / СНИИГГиМС. -Новосибирск. 1997. - 106 с.

15. Шиллингер В.И. Влияние упругих элементов подвески автомобиля на результат измерений высотомером-автоматом // Сб. науч. тр. Выпуск 29 / ЦНИИГАиК. М.: Геоиздат. - 1957.-е. 10-14.

16. Круглов В.М., Щербаков В.В. Современные средства и методика диагностики, паспортизации автомобильных дорог // Тез. докл. международн. науч.-техн. конф. «Современные проблемы геодезии и оптики» / СГГА -Новосибирск. 1998. - с. 126.

17. Временное руководство по оценке уровня содержания автомобильных дорог / Федеральная дорожная служба России. М.: ГП Информавтодор. - 1997. - 62 с.

18. Немчинов М.В. О новых принципах проектирования автомобильных дорог // Сб. науч. тр. Проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог / МГАДИ (ТУ). Москва-Иркутск. - 1998.

19. Жигарев В.П., Кольцов В.И. Борисов С.В. Расчет международного индекса ровности // Сб. науч. тр. Проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог / МГАДИ (ТУ). Москва-Иркутск. - 1998.

20. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР М., ЦИТП Госстроя СССР. 1986 - 56 с.

21. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР М., ЦИТП Госстроя СССР. 1986 - 1 12 с.

22. V 35. Патент РФ № 2156333 RLJ, МКИ7 G01 С23/07. «Устройство для измерения коэффициента сцепления с дорожным покрытием» /' Полещук С.Е., Прихода А.Г., Круглов В.М., Щербаков В.В. Заявлено 15.07.1999г.

23. Типовая инструкция по техническому учету и паспортизации автомобильных дорог общего пользования. ВСН 1 83 / Минавтодор РСФСР. -М.: Транспорт. - 1984. - 36 с.

24. О 37. A.C. № 1719877 СССР «Способ гидростатического нивелирования» / Левин А.И., Мозгов А.К., Прихода А.Г., Щербаков В.В. 15.08.88.

25. О 38. А.С. № 1396720 СССР. «Гидростатический нивелир» / Левин А.И., Мозгов А.К. Прихода А.Г. Щербаков В.В. 12.06.85.с 39. А.С. № 1827137 СССР. «Гидростатический нивелир» / Левин А.И., Мозгов А.К. Прихода А.Г. Пыстин А.А., Тамилов М.Л. Щербаков В.В.

26. О 40. А.С. № 1044976 СССР. «Гидростатический нивелир» / Блюм А Е., Мозгов А.К. Прихода А.Г., Щербаков В.В.

27. Seigneur S. E'experience du département de Meurthe-et-Moselle. // Rev. gen. routes et aerodr., 1996. № 747. - c. 71-73.

28. Sauterey D., Mechnil-Adelee M. Un systeme d'aide a la gestion du reseau routier départemental pourquoi et comment? // Rev. gen. routes et aerodr., 1996. -№ 742,-c. 40.

29. Mise en place d'une gestion structurelle du reseau mageur // Rev. gen. routes et aerodr. 1995. № 726. - c. 39-41

30. Morin Jeun-Paul, Aparicio Marc, Ficheroull Benoit. Aide a la décision en matiere de maintenance routiere: le logiciel ABCDER // Rev. gen. routes et aerodr., 1996. № 748. - c. 36-38

31. Caroff G. Система за управление на поддъержането на автомагистралната мрежа на дружество A.S.F. // Пьтища. 1995. - 34. №6. - с. 49.

32. Гаспар Л., Банко П. Унгарската система за управление поддъержането на Пътна мрежа /7 Пьтища 1996. - 35, № 1-е. 10-12.

33. Bako A. Forrasigeny es forraselosztas megoldas szamitogeppel // Kozlekedesepit. es melyepitestud. szem. - 1994. -45, № 5 - c. 245-250, 252.

34. Rubensam J., Schulze F. Verwendung von Zustaudsinformationen an Bundesautobachnen // Strasse+Autobahn. 1994. - 45, № 5, - c. 245-250, 252.

35. Neumamn G. Straßenerhaltung nach den neuen ZTV BEA StB // Strasse+Autobahn. - 1995. - № 2 - c. 71-73.

36. Von Becker Peter. Richtlinien fur die Panuny Straßenbefestiguuym // Strasse+Autobahn. 1994. - 45, № 6 - c. 335-337.

37. National perspective on pavement mangement // TR News/ 1994. - № 173.-c. 5.

38. Markow M.J., Harrison F.D., Thompson P.D., Harper E.A., Hyman W.A., Alfelor R.M., Mortenson W.G., Alexander T.M. Role of highway maintenance in integrated management systwms //Nat. Coop. Highway Res. Program/ 1994. - № 363 - C. ES1-ES9, 1-28.

39. Penn DOT'S pavement management system // TR News. 1994. - № 173. -c. 14-16.

40. Стефанов П., Иванов И. Едно мнение относно концепция за система за управление на пътните пастилки СУПН // Пьтища. 1994. -33, № 2. - с. 2557. Prochazka M. Systemy hospodareni s vozovkoujejich moznosti a meze //

41. Siln. obz. 1993. - 54, № 12 - c. 343.

42. Videla C., Gaete P.R. Една методика за икономическо оптимизиране на политиката за поддъержане на асфалтови пастилки // Пьтища. 1995. -34, № 2.-с. 7-14.