Скоростная георадиолокационная диагностика балластного слоя железнодорожного пути тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.06, кандидат технических наук Морозов, Андрей Владимирович

• Морозов, Андрей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Морозов, Андрей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Методы диагностики балластного слоя железнодорожного

пути

1.1 Методы и технические средства диагностики верхнего

строения железнодорожного пути

15

1.2 Метод георадиолокации

1.3 Задачи, решаемые методом георадиолокации на

железнодорожном транспорте

1.4 Аппаратные средства георадиолокационного метода

18

диагностики железнодорожного пути

1.5 Программные средства обработки георадиолокационной

информации в составе диагностических комплексов

2. Исследование возможности использования

коротковолновых антенн для георадиолокационной диагностики

балластного слоя

2.1 Зависимость интенсивности сигнала от высоты подъема

антенных блоков над поверхностью балластного слоя

2.1.1 Экспериментальное исследование влияния высоты подъема

42

антенных блоков на формирование радарограммы

2.1.2 Экспериментальное исследование формирования радарограммы в процессе горизонтального перемещения антенных

блоков

2.1.3 Экспериментальное исследование влияния железобетонных

49

шпал на формирование радарограммы

2.2 Исследование возможности локализации объемной георешетки и геометрии ее укладки георадиолокационным методом

3. Методика количественной обработки радарограмм

3.1 Количественная обработка георадиолокационных

данных

3.2 Методика предварительной обработки радарограмм

3.3 Методика определения значения диэлектрической проницаемости балластного материала по данным георадиолокации

3.4 Методика определения удельной проводимости

балластного материала

3.5 Методика определения влажности исследуемой среды по

коэффициенту затухания электромагнитного излучения

3.6 Методика определения изменения влажности балластного

материала и ее применение

86

4. Диагностика балластного слоя

4.1 Алгоритм позиционирования полученной геофизической информации в системе глобальных географических и

железнодорожных координат

4.1.1 Оценка точности привязки георадиолокационной

90

информации к железнодорожной системе координат

4.1.2 Алгоритм привязки полученной георадиолокационной

информации к видеопотоку

93

4.2 Проверка работы блоков ПАК

4.2.1 Относительная отражательная способность для определения

94

загрязненности балластного материала

4.2.2 Влияние толщины полосы балластного слоя на

отражательную способность и ее относительную величину

4.2.3 Влияние расположения антенных блоков относительно оси

пути (обочина/ось) на результаты определения загрязненности

балластного материала

4.2.4 Средняя загрязненность на пикете. Статистический разброс

результатов, полученных при одинаковых условиях обследования

4.2.5 Влияние типа используемых антенных блоков на работу

ПАК

4.2.6 Влияние погодных и сезонных условий на работу ПАК

4.2.7 Результаты работы ПАК по определению толщины балластного слоя

5. Работа ПАК в составе мобильных средств диагностики железнодорожного пути

5.1 Использование ПАК для проверки качества ремонтов железнодорожного пути

5.2 Работа и состав ПАК при решении задач модернизации железнодорожного пути

5.2.1 Результаты работы ПАК на участке Богословская - Киан, 1720 км ПК 7- 1753 км ПК 8

5.3 Работа ПАК в составе диагностического комплекса «Интеграл»

5.3.1 Результат работы ПАК в составе диагностического комплекса «Интеграл» на участке Московской и Горьковской железных дорог

Основные выводы

Список использованной литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Скоростная георадиолокационная диагностика балластного слоя железнодорожного пути»

ВВЕДЕНИЕ

Стратегический план развития компании ОАО "РЖД" [1] рассматривает повышение эффективности перевозочного процесса как приоритетную задачу. Ее успешное решение во многом связано с использованием грузового подвижного состава нового поколения, создающего нагрузки до 30 тонн на ось.

Для обеспечения безопасности движения поездов в таких условиях эксплуатации необходима надежная конструкция железнодорожного пути [2], базирующаяся на современных инновационных инженерных решениях и высоком качестве ремонтов [3]. Материально-техническое обеспечение этого вида работ связано с освоением больших финансовых ресурсов, что делает актуальным получение максимальной технико-экономической отдачи от их выполнения.

Вместе с этим решение задач, предусмотренных Стратегической программой развития ОАО «РЖД», стимулирует развитие методов диагностики [4], включая скоростные, которые позволяют получать непрерывную информацию о фактическом состоянии балласта и земляного полотна на протяженных участках железнодорожного пути.

На сети железных дорог существует большое количество объектов (примерно 6% от общей протяженности пути) с дефектами и деформациями, которые требуют качественной диагностики и разработки обоснованных мероприятий по стабилизации железнодорожного пути. При этом изыскательские работы, базирующиеся в основном на визуальных осмотрах и точечных бурениях скважин, зачастую не обеспечивают достаточную точность оценки состояния балластной зоны и объектов земляного полотна.

Систематические наблюдения за состоянием объектов инфраструктуры железных дорог скоростными методами позволят выявлять деформации на ранних стадиях их зарождения, контролировать их развитие, анализировать погодные и сезонные изменения основных физико-механических характеристик

элементов конструкции пути. Такая информация необходима для уточнения заданий на проектирование ремонтов, модернизации и реконструкции железнодорожного пути, повышения качества проектов за счет включения работ по устранению зарождающихся деформаций, что приведет к уменьшению средств, необходимых для организации текущего содержания пути.

Среди скоростных методов диагностики в последние годы наиболее интенсивно развивается метод георадиолокации [5,6,7]. На железных дорогах России и за рубежом используются различные георадиолокационные системы [8,9,10]. При всем разнообразии используемых технических решений, они

имеют много общего. Сюда можно отнести:

- размещение оборудования на специально предназначенных

подвижных единицах;

- использование многоканальных георадаров, обеспечивающих

высокую скорость обработки информации;

- оснащение комплекса GPS - оборудованием глобального

позиционирования и системами управления видеопотоками.

Получаемая георадиолокационная, видео и спутниковая информация обрабатывается специализированными программными продуктами, включающими подавление помех, обусловленных особенностями используемых георадарных систем, наличием шпал и рельсов [11,12].

Программные комплексы позволяют профилировать слои, определять загрязненность, фракционный состав балластного материала, влажность и степень деформативности грунтовых слоев, учитывать результаты натурных измерений, привязывать получаемую информацию к используемым на

железных дорогах системам координат.

Данная работа посвящена созданию программно-аппаратного комплекса

(ПАК) для скоростной диагностики балластного слоя в режиме реального

времени. Данный комплекс можно использовать, в зависимости от специфики

решаемых задач, в составе подвижных средств - путевых тележек,

специализированных вагонов и диагностических комплексов, специально

выделенных мотодрезин и др.

Для достижения поставленной цели в общей постановке задачи

исследований необходимо провести обзор:

о современных методов получения георадиолокационной

информации;

о существующих диагностических и георадарных комплексов на

железнодорожном транспорте;

о программно-аппаратных средств диагностики в системе

мониторинга состояния железнодорожного пути. В лабораторных условиях:

о определить оптимальную высоту подвеса и положение антенных блоков относительно рельсошпальной решетки для решения задач вычисления загрязненности, деформативности и толщины балластного слоя. По результатам исследований, выполненных на стенде: о выработать рекомендации по использованию антенных блоков для диагностики балластного и разделительного слоев, а также подбалластного

основания;

о разработать алгоритмы и методики обработки

георадиолокационной информации, позволяющие определять загрязненность и толщину балластного слоя, а также балластные углубления в режиме реального

времени.

На основе теоретических и лабораторных исследований: о создать программы для электронных вычислительных систем, которые, совместно с многоканальной аппаратурой для георадиолокационных

обследований, будут объединены в ПАК;

о разработать алгоритмы позиционирования георадиолокационной

информации в принятой на железных дорогах пикетной системе координат с использованием спутниковых технологий;

О провести натурную проверку качества информации, получаемой с использованием ПАК, в различных природно-климатических условиях;

о апробировать ПАК на съемной тележке и/или в составе диагностических комплексов, например: «Интеграл», «Декарт» [13]. Методы исследований.

Для решения поставленных задач выполнены теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных условиях и на натурных объектах.

Теоретические исследования базируются на классической волновой теории распространения электромагнитного излучения.

Лабораторные исследования выполнены на стенде, моделирующем балластный слой и верхнюю часть земляного полотна железнодорожного пути.

Натурные исследования выполнены на объектах Северо-Кавказской, Горьковской и Московской железных дорог - филиалов ОАО «РЖД». Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработаны методики определения загрязненности, влажности и толщины балластного слоя, а также геометрических размеров балластных углублений в режиме реального времени по результатам количественной

обработки георадиолокационных данных.

2. Для определения состояния балластного слоя (влажности, толщины,

структуры и загрязненности) разработаны методики расчета:

диэлектрической проницаемости и удельной проводимости среды видимым границам на радарограмме и величине сигналов, отраженных от

по

данных границ;

коэффициентов затухания электромагнитного излучения при

разной влажности среды.

3. Создан программно-аппаратный комплекс для проведения

скоростной георадиолокационной диагностики состояния балластного слоя

железнодорожного пути в режиме реального времени с учетом влияния

климатических факторов на результаты его работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Программно-аппаратный комплекс для проведения скоростной георадиолокационной диагностики балластного слоя железнодорожного пути в режиме реального времени и формирования данных о его толщине, загрязненности, степени увлажнения и деформативности.

2. Методики определения влажности и толщины балластного слоя железнодорожного пути по диэлектрической проницаемости и коэффициенту

затухания электромагнитного излучения.

3. Методика проведения георадиолокационной диагностики железнодорожного пути в составе мобильных средств и диагностических комплексов («Интеграл», «Декарт»), предусматривающая автоматическое заполнение утвержденных форм документов для передачи результатов георадиолокационной диагностики в систему комплексного анализа «Каскад».

Практическая ценность работы.

Результаты исследований использованы при разработке противодеформационных мероприятий и планировании капитальных ремонтов и реконструкции железнодорожного пути, а также его текущем содержании на объектах Северо-Кавказской, Московской и Горьковской железных дорогах. Разработанный ПАК находится в опытной эксплуатации на Северо-Кавказской железной дороге и используется в диагностических комплексах «Интеграл» и «Декарт» (подтверждено актами - приложение 2, 3).

Разработана технология автоматического формирования утвержденных выходных форм документов, необходимых для передачи результатов георадиолокационной диагностики в систему комплексного анализа «Каскад».

Апробация работы

Основные положения и результаты работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2010); 7-й научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна железных дорог» (Москва, МИИТ, 2010); на

третьей, четвертой, пятой и шестой международных научно-практических конференциях «Инженерная и рудная геофизика-2007, 2008, 2009, 2010» (Геленджик, ГНЦ «Южморгеология», 2007-2009, Москва , 2010).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, 3 работы в журналах, входящих в перечень ВАК, получено 2 патента и 2 свидетельства о Государственной регистрации программы на ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Основное содержание диссертации изложено на 148 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 95 наименований.

1 МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Для повышения эффективности перевозочного процесса ОАО РЖД предусматривает увеличение объема и скорости как пассажирских, так и грузовых перевозок [1]. Вследствие чего повышаются поездные нагрузки, которые будет воспринимать на себя железнодорожный путь. Существующее верхнее строение пути, позволяет пропускать поезда с высокими скоростями и нагрузками, ограничения возникают по состоянию балластного слоя и земляного полотна. Устаревшие инженерные сооружения, нарушения технологии при строительстве и капитальных ремонтах, не устраняющих дефекты балластного слоя и земляного полотна, являются препятствием при модернизации железнодорожной инфраструктуры для высокоскоростного движения. Отсутствие своевременной и достоверной информации о состоянии балластного слоя и земляного полотна оборачивается дорогостоящими простоями.

Для обеспечения надежной работы всех элементов железнодорожного пути необходимо стимулировать развитие скоростных методов диагностики, позволяющих получать информацию о фактическом состоянии балласта и земляного полотна на протяженных участках железнодорожного пути. На основе анализа приоритетных задач железнодорожного транспорта, в данной главе диссертации рассмотрены методы и технические средства диагностики балластного слоя, а также сформулирована основная задача исследования.

1.1 МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Текущее содержание пути является одним из основных видов путевых работ. Цель текущего содержания — предупреждение появления расстройств

пути, выявление и устранение неисправностей и причин, их вызывающих, обеспечение постоянной исправности всех элементов пути [14,15].

Контроль за состоянием пути осуществляется плановым надзором за состоянием пути и сооружений, а также проверками их специальной путеизмерительной аппаратурой [16]. На рис. 1.1 представлена блок схема методов и технических средств контроля и диагностики железнодорожного

пути. _

Методы диагностики балластного слоя и земляного полотна

Технические средства диагностики балластного слоя и земляного полотна

1

Плановый надзор за состоянием пути Геофизические методы

Сезонные зксплуатаци о нны е наблюдения

Методы Электроразведки

Инженерно-геодезические методы

Методы Сейсморазведки

Инженерно-геологические методы

Методы 1'"сорадиолокации

Осмотры комплексные визуальные

Вибрационный метод

Методы электроконтактного динамического зондуфоиання

Передвижные Переносные

Заключение диссертации по теме «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог», Морозов, Андрей Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. По результатам проведенных лабораторных исследований сформулированы следующие выводы: для интегральной оценки состояния балластного слоя (определение загрязненности, толщины балластного слоя, оконтуривание балластных углублений, определение структуры балластной призмы) и диагностики подбалластного основания рекомендуется использовать частоту 1200 МГц. Диагностику состояния подбалластного основания рекомендовано проводить с использованием частоты излучения 1000 МГц, в то время как решение задачи определения фракционного состава балластного материала следует связывать с использованием частот 1700 МГц и выше.

2. Разработаны методики и алгоритмы, позволяющие: определять диэлектрическую проницаемость грунтов по видимым на радарограмме границам грунтовых слоев и по интенсивности сигналов, отраженных от них; определять проводимость и по диэлектрической проницаемости и характеру затуханию сигналов; определять по степени затухания сигнала влажность исследуемой среды; оценивать изменение влажности грунтовой среды в процессе эксплуатации железнодорожного пути.

3. Определено влияние пого дно-климатических факторов на результаты определения загрязненности балластного материала, которое можно компенсировать математическими методами.

4. Тарировку ПАК по определению толщины балластного слоя необходимо проводить с учетом его многослойной структуры. Индикатором многослойной структуры балластной призмы служит алгоритм подсчета слоев в интервале глубин 0- 0.60 м.

5. Разработанный программно-аппаратный комплекс находится в опытной эксплуатации на Северо-Кавказской, Московской и Горьковской железных дорогах. Данный комплекс позволяет проводить обработку больших объемов георадиолокационных данных в режиме реального времени.

6. Разработанная технология автоматического заполнения утвержденных ведомостей состояния балластного слоя позволяет передавать данные в систему комплексного анализа данных КАСКАД.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Морозов, Андрей Владимирович, 2011 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО "РЖД")

2. Башкатова, Л. В. Прочный и надежный железнодорожный путь [Текст] / Л. В. Башкатова, В. Б. Каменский, В. С. Лысюк ; под ред. В. С. Лысюка. - М. : Транспорт, 2001. - 286 с.

3. Ермаков, В.М. Дифференцированные требования к конструкции пути и его элементам [Текст] / В.М. Ермаков // Путь и путевое хозяйство. -

2004.-№10.-С. 11-14.

4. Михайлова, Н.В. О геофизических методах на железных дорогах

[Текст] / Н.В. Михайлова // Путь и путевое хозяйство. - 2006. - N 9. - С. 8-12.

5. Ашпиз, Е.С. Разработка системы мониторинга земляного полотна железных дорог [Текст] / Е.С. Ашпиз // Современные проблемы проект ирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути : сб. науч. тр. второй науч-техн. конф. с междунар. участ. - М. : МНИТ. - 2005. - С. 17.

6. Грицык, В.И. О георадиолокационной диагностике [Текст] / В.И. Грицык, В.А. Явна, В.Л. Шаповалов [и др.] // Путь и путевое хозяйство. -

2004.-№10.-С. 32-34.

7. Клепикова, С.М. Перспективные направления в развитии георадиолокационных исследований [Текст] / С.М. Клепикова, В.В. Монахов, A.B. Еременко, Е.О. Зверев // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная

геофизика 2006». - Геленджик. - 2006. - С 77-78.

8. Bertoni, H.L. Propagation for Modern Wireless Systems / H.L. Bertoni.

- New Jersey : Prentice Hall, 2001. - 340 p.

9. Immoreev, I.Y. Practical application of Ultra-wideband radars / I.Y. Immoreev // Third Int. Conf. "Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals". -Ukraine.-2006.-pp. 44-49.

10. URL : http://www.zeticarail.com, http://www.idsaustralasia.com, http://www.saferailsystem.com, http://www.fugro-aperio.com, http://www.gssi.ru/

11. Инструкция на программное обеспечение GeoScan 32 [Тест] / ООО «Логические системы». - URL: http://www.logsys.ru

12. Долгий, А.И. Программный комплекс автоматического профилирования и анализа георадиолокационных данных «GEORAILWAY+» /

A.И. Долгий, А.Е. Хатламаджиян, В.В. Ковдус // Тезисы докладов четвертой междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика - 2008». -

Геленджик : EAGE. - 2008.

13. Диагностический комплекс автоматизированной оценки состояния технических объектов инфраструктуры, связанных с обеспечением безопасности движения поездов «ИНТЕГРАЛ». - URL: http://www.tvema.ru

14. Железнодорожный путь [Текст] : учеб. пособие для вузов / Т.Г Яковлева, Н.И. Карпущенко, С.И. Клинов [и др.] ; под ред. Т.Г. Яковлевой. - М. : Транспорт, 1999. - 405с.

15. Правила технической эксплуатации железных дорог [Текст] / ЦП 4345 МПС РФ. - М. : Транспорт, 1993.- 160 с.

16. Коншин, Г.Г. Диагностика земляного полотна железных дорог [Текст] : учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта / Г.Г. Коншин. - М. : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном

транспорте», 2007. - 200 с.

17. Виноградов, В.В. Расчеты и проектирование железнодорожного пути [Текст] /В.В. Виноградов, A.M. Никонов, Т.Г. Яковлева ; под ред.

B.В. Виноградова и A.M. Никонова. - М. : Маршрут, 2003. - 486 с.

18. Расчет и конструирование балластной призмы железнодорожного пути [Текст] : труды ЦНИИ МПС / под общ. ред. Е.С. Варызгина. - М. :

Транспорт, 1978. - 139 с.

19. Методические указания по георадиолокационной диагностике объектов земляного полотна железнодорожного пути / ОАО «РЖД». Департамент пути и сооружений. РГУПС. - М., 2005.

20. Колесников, В.И. Оценка засоренности балласта железнодорожного пути методом георадиолокации [Текст] / В.И.Колесников, В.Б.Воробьев, В.А.Явна // 4-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика - 2008». - Геленджик : ЕАОЕ. - 2008. - С. 82-83.

21. Повилайтене, И. Применение новых методов диагностики при исследовании земляного полотна на железных дорогах Литвы / И. Повилайтене О. Слепакова, И. Подагелис // Вторая науч.-техн. конф. с международным участием. - М.:МИИТ.-2005.-С 81-83.

22. Акимова, О.В. К вопросу оценки физико-механических свойств грунтов в градиентных средах геофизическими методами [Текст] / О. В. Акимова // Тр. 4-й междунар. науч.-практ. конф. «Георадар-2004». - М. : МГУ. - 2004.

23. Горбатенко, О.Н. Использование радиопоглощающих и радиорассеивающих материалов коврового типа для защиты георадара от электромагнитных помех в верхней полусфере [Текст] / О.Н. Горбатенко, М.В. Прокофьев, К.А. Смольников // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик : ЕАОЕ. - 2006. - С.79-80.

24. Колесников, В.И. Георадиолокационная диагностика пути [Текст] / В.И. Колесников, В.Б. Воробьев, В.А. Явна, А.Б. Киреевнин [и др.] // Путь и

путевое хозяйство. - 2007. - № 3.

25. ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм [Текст]. - Взамен ГОСТ 9238-73 ; введ. 1984-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 2006.

26. Гринев, А.Ю. Вопросы подповерхностной радиолокации [Текст] / коллективная монография под ред. А.Ю. Гринева. -М. : Радиотехника, 2005. -416 с.

27. Пьянников, Д.А. Практика применения метода подповерхностного георадиолокационного зондирования Восточно-Сибирской железной дороги [Текст] / Д.А. Пьянников, В.В. Болондзь // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик : ЕАОЕ. - 2006. - С 70-72.

28. Колесников, В.И. Использование подвижного состава для георадиолокационной диагностики железнодорожного пути / В.И. Колесников, В.А. Явна, В.Б. Воробьев [и др.] // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика 2007». - Геленджик : EAGE. - 2007. - С. 147-149.

29. Evans, S. Radio techniques for the measurement of ice thickness / S. Evans. - Polar Ree., 1963. - pp. 406-410.

30. Колесников, В.И. Широкополосные узконаправленные антенны для обнаружения взрывных устройств в балластной призме железнодорожного пути [Текст] / В.И. Колесников, З.Б. Хакиев, Д.В. Явна [и др.] // Труды девятой всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». - СПб. - 2006. - Т.1. - С. 279-285.

31. Капустин, В.В. Возможности геофизических методов на этапе сопровождения строительства и эксплуатации сооружений /В.В. Капустин, В.В. Монахов // 7-ая междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2011». - Геленджик : EAGE. - 2011.

32. Бахрах, Л.Д. Генерирование, излучение и прием сверхширокополосных сигналов [Текст] / Л.Д. Бахрах, О.С. Литвинов, Н.Я.Морозов // Сб. тр. 1-й межд. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - Москва. - 2005. -С. 107-109.

33. Шаповалов, В. Л. Георадиолокационная диагностика железнодорожного пути в скоростном режиме [Текст] / В.Л. Шаповалов, В.В. Ковдус, З.Б. Хакиев [и др.] // Труды третьей научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы, проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». -

Москва,- 2006. -С.58-60.

34. Регламент проведения георадиолокационных работ на железнодорожном пути в различных природно-климатических условиях / Департамент пути и сооружений ОАО «РЖД». Утв. В.М. Ермаковым. -М., 2009.

35. Lei Wentai A real-time back projection imaging algorithm for impulse surface penetrating radar / Lei Wentai, Su Yi // Сб. тр. 1-й междунар. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - Москва. -2005. - С.103-106.

36. Важенин, H.A. СШП-радар подповерхностного зондирования с импульсной ЛЧМ [Текст] / H.A. Важенин, Ка Мин-Хо, Д.Е. Прозоров [и др.] // Сб. тр. 1-й междунар. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - Москва. - 2005. - С.159-162.

37. Френке, Л. Теория сигналов [Текст] / Л. Френке ; пер. с англ. под ред. Д.Е. Вакмана. - М. : Сов. Радио, 1974. - 344 с.

38. Дулевич, В.Е Теоретические основы радиолокации [Текст] / В.Е. Дулевич. - 1-е изд. - М. : Сов. радио, 1964. - 732 с.

39. Официальный сайт ООО «Логические системы». -URL: http:// www.logsys.ru

40. Методические указания по проведению измерений и интерпретации георадиолокационной съемки земляного полотна с выдачей рекомендаций для проектов его усиления [Текст] / В.А. Явна, В.И. Грицык [и др.] ; рец-т В.М. Ермаков ; РГУПС. - М. : ЦП ОАО «РЖД», 2004. - 60 с.

41. Бартеньев, O.B. Visual Fortran: новые возможности [Текст] / О. В. Бартеньев. - М. : Диалог МИФИ, 1999. - 301 с.

42. Воробьев, В.Н. Современные геосинтетические материалы для транспортного строительства [Текст] / В.Н. Воробьев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2004. - №9. - С.31.

43. Челобитченко, С.А. Определение эффективных параметров объемных георешеток при армировании земляного полотна на вечномерзлых грунтах [Текст] / С.А. Челобитченко // Труды ЦНИИС. - 2006. - Вып. 231. -С.133.

44. Волкомирская, Л.Б. Перспективы использования георадиолокации в геологоразведке углеводородов / Л.Б. Волкомирская, А.Е. Резников,

В.И. Сахтеров [и др.] // 5-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2009». - Геленджик : EAGE. - 2009.

45. Ерохин, С.А. Геофизические исследования карстового провала возле деревни Красный Клин в Калужской области / С.А. Ерохин, O.A. Комаров, И.Н. Модин [ и др.] // 7-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2011». - Геленджик : EAGE.-2011.

46. Руденчик, Е.А. Аналитическое представление 3D поля излучения антенны в задачах георадарного зондирования / Е.А. Руденчик, Л.Б. Волкомирская, В.В. Варенков [и др.] - URL:http://www.zaotimer.ru/publicati

ons/

47. Капустин, B.B. Возможности геофизических методов на этапе сопровождения строительства и эксплуатации сооружений /В.В. Капустин, В.В. Монахов // 7-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2011». - Геленджик : EAGE. - 2011.

48. Капустин, В.В. Опыт применения площадной георадарной съемки для обнаружения и изучения локальных и линейно-протяженных объектов [Текст] / В.В. Капустин, М.Л. Владов // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик : EAGE. - 2006. - С 75-77.

49. Георадиолокационные исследования в условиях армирования.-

URL: http://www.geotech.ru/about/stati/georadiolokacionnye_issledovaniya_v_uslov

iyah_armirovaniya/

50. Кошелев, В.И. Антенные системы для излучения мощных сверхширокополосных электромагнитных импульсов [Текст] / Сб. тр. 3-й Всерос. науч.-тех. конф. «Радиолокация и радиосвязь». - Москва. - 2009. -Т.1. - С.33-37.

51. Воскресенский, Д.И. Устройства СВЧ и антенны [Текст] / Д.И.Воскресенский, В.Л. Гостюхин, В.М. Максимов и [и др.] ; под ред. Д.И. Воскресенского.-2-е изд., доп. и перераб. -М. : Радиотехника, 2006. -

376 с.

52. Европейская ассоциация геоучёных и инженеров. - URL : http://www.eage.ru/

53. Автоматизированный комплекс натурного осмотра пути [Текст] // Евразия Вести. - 2005. - №9. - URL : http://www.eav.ru/pdf/eav2005-09.pdf

54. ТВЕМА - технологии эффективного управления инфраструктурой // Евразия Вести. - 2008. - №8. - URL : http://www.eav.ru/publl. php?page=l&publid= 2008-08а16

55. Перспективные направления развития мониторинга и диагностики земляного полотна ОАО «РЖД» [Текст] // Евразия Вести. - 2008. - №8. - URL : http://www.eav.ru/publ l.php?page=l&publid=2010-09a04

56. Программа автоматизированной обработки георадиолокационных данных Георадар - Эксперт. - URL : http://www.georadar-expert.ru/ip_ possibilities.html

57. Колесников, В.И. Математическая формализация задачи интерпретаций георадиолакационного обследования объектов железнодорожного пути [Текст] / В.И. Колесников, В.А. Явна, В.И. Грицык [и др.] // Тр. междунар. науч.-тех. конф. «Современные проблемы путевого комплекса. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований». - Москва : МИИТ. - 2004. - Т. II. - С. 43-44.

58. Хакиев, З.Б. Количественная интерпретация георадарограмм влажного грунта / З.Б. Хакиев, В.В. Помозов, В.А. Явна // 5-я Междунар. науч,-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2009». - Геленджик : EAGE. -2009.

59. Хакиев, З.Б. Некоторые особенности амплитудно-частотных характеристик георадиолокационных трасс в средах с различной проводимостью [Текст] / Хакиев З.Б. // Известия СКНЦ Высшей школы.

Естественные науки. - 2009. - Т.6. - С.41-43.

60. Колесников, В.И. Георадиолокационные признаки областей с аномальными физическими свойствами [Текст] / В.И. Колесников, В.А. Явна,

B.B. Ковдус [и др.] //Вестник РГУПС. Железнодорожный путь и транспортное строительство. -2005. -№3. - С.124-127.

61. Березин, И.С. Методы вычислений [Текст]: в 2 т. / И.С. Березин, Н.П. Жидков. - М. : Наука, 1966. - 464 с.

62. Копейкин, В.В. Первичная обработка георадарных сигналов [Текст] / В.В. Копейкин. - URL : http://www.geo-radar.ru/articles/article3.php

63. Хакиев, З.Б. Определение свойств грунта георадиолокационным методом [Текст] / З.Б. Хакиев // Труды третьей всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь». - Москва. - 2009. - Т. 1. - С. 177-181.

64. Борн, М. Основы оптики [Текст] / М. Борн, Э. Вольф. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Наука, 1973. -719с.

65. Гольдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов [Текст] / М.Н. Гольдштейн. -М. : Стройиздат, 1979. - 303 с.

66. Пьянков, С.А. Механика грунтов [Текст] : учебное пособие /

C.А. Пьянков, З.К. Азизов. - Ульяновск : УлГТУ, 2008. - 103 с.

67. Кудрявцев, Л. Д. Краткий курс математического анализа [Текст] / Л. Д. Кудрявцев. -М. : ФИЗМАТЛИТ, 2002. - Т.2. - 424 с.

68. Шаповалов, В.Л. Совершенствование метода георадиолокационной диагностики в системе мониторинга железнодорожного пути : дис. канд. техн. наук : 05.22.06 : защищена 27.12.2006 / В.Л. Шаповалов. -Ростов н/Д, 2006.- 190 с.

69. Шаповалов, В.Л. Определение влажности грунтовой среды георадиолокационным методом / В.Л. Шаповалов, С.А. Басов, В.А. Явна // 2-я Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная и рудная геофизика-2006». -

Геленджик : EAGE. - 2006.

70. Хмелевской, В.К. Геофизические методы исследования [Текст] : учебн. пособие для геолог, спец. вузов / В.К.Хмелевской, Ю.И. Горбачев, А.В.Калинин [и др.] ; под ред. Н.И.Селиверстова. - Петропавловск-Камчатский : КГПУ, 2004. - 232 с.

71. Огильви, A.A. Основы инженерной геофизики [Текст] / A.A. Огильви ; под ред. В.А. Богословского. - М. : Недра, 1990. - 503 с.

72. Оппенгейм, A.B. Цифровая обработка сигналов [Текст] / A.B. Оппенгейм, Р.В. Шафер. — М. : «Связь», 1979. — 416 с.

73. Гринев, А.Ю. Теоретико-экспериментальное определение параметров слоистых сред, зондируемых сверхширокополосными короткоимпульсными сигналами [Текст] / А.Ю. Гринев, A.B. Андриянов, А.Е. Зайкин [и др.] // Сб. тр. 1-й межд. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - Москва. - 2005. - С.86-89.

74. Крауфорд, Ф. Волны [Текст] / Ф. Крауфорд ; Берклеевский курс

физики. - М. : Наука, 1976. - Т.З. - 526 с.

75. Ландау, Л. Д. Теория поля [Текст] / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — 7-е изд., исправ. — М. : Наука, 1988. — 512 с.

76. Владов, М.Л. Введение в георадиолокацию [Текст] / М.Л. Владов,

A.В.Старовойтов. - М. : Изд-во МГУ, 1998. - 214 с.

77. Бреховских, Л.М. Волны в слоистых средах [Текст] / Л. М. Бреховских. - М. : Наука, 1973. - 344 с.

78. Снеддон, И. Преобразование Фурье [Текст] / И. Снеддон ; пер. с

англ. - М. : Иностр. Лит., 1955. - 667 с.

79. Колесников, В.И. Особенности обработки георадиолокационных данных, получаемых в непрерывном скоростном режиме / В.И. Колесников,

B.А. Явна, В .Б. Воробьев [и др.] // 3-я Междунар. науч.-тех. конф. «Современные проблемы путевого комплекса. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований». - М. : МИИТ. - 2004.

80. Певзнер, В.О. Деформативность и стабильность пути [Текст] / В.О. Певзнер // Путь и путевое хозяйство. - 2005. - № 2. - С. 23-26.

81. Владов, М.Л. Основные типы деформаций в железнодорожных насыпях по данным георадиолокационного профилирования [Текст] /

M.JI. Владов, A.B. Старовойтов, А.Ю Калашников // Междунар. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика 2006». - Геленджик : EAGE. - 2006. - С 73-75.

82. Грицык, В.И. Оценка состояния подбалластной зоны методом георадиолокации [Текст] / В.И. Грицык, B.JI. Шаповалов, М.В. Окост // Тр. всеросс. науч.-практ. конф. «Транспорт-2004». - Ростов-на-Дону: РГУПС. - 2004. -Ч.2.-С. 179.

83. Калинин, A.B. Оценка глубинности георадиолокационных исследований на основе классической теории [Текст] / A.B. Калинин, М.Л. Владов, Н.В. Шалаева // Вестн. МГУ Сер. 4, Геология. - 2003. - №3.

84. Финкельштейн, М.И. Подповерхностная радиолокация [Текст] / М.И. Финкельштейн, В.И. Карпухин, В.А. Кутев, В.Н. Метелкин. - М. : Радио и

Связь, 1994.-345 с.

85. Важенин, H.A. Анализ влияния неоднородностей грунта на максимальную глубину подповерхностного зондирования [Текст] / H.A. Важенин, Ка Мин-Хо, А.И. Баскаков [и др.] // Сб. тр. 1-й междунар. конф. «Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике». - Москва. - 2005. -С.95-98.

86. Методические указания по обследованию балластного слоя [Текст] : № ЦПТ-16-77 / ОАО «РЖД», Департамент пути и сооружений. - М. :

МПС РФ., 1977.- 14 с.

87. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути [Текст] : № ЦПТ-53 / ОАО «РЖД», Департамент пути и сооружений, ВНИИЖТ. - М. : Академкнига, 2004.

88. Владов, М.Л. Некоторые вопросы интерпретации георадиолокационных данных при изучении железнодорожных насыпей [Текст] / М.Л. Владов, A.B. Старовойтов, А.Ю. Калашников // Тр. 4-й междунар. науч.-практ. конф. «Георадар-2004». - М. : МГУ. - 2004.

89. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути [Текст] : № ЦП-774 / ОАО «РЖД». - М.: Транспорт, 2002.

90. Технические указания по инструментальной диагностике земляного полотна [Текст] / Департамент пути и сооружений МПС России. - М. : ИПП Куна, 2000.

91. Старовойтов, A.B. Интерпретация георадиолокационных данных [Тест] : учеб. пособие / A.B. Старовойтов. - М. : Изд-во МГУ, 2008. - 190 с.

92. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм [Тест]. - Взамен СНиП П-39-76, СНиП Ш-38-75 и СН 468-74 ; введ. 1996-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1995.

93. Владов, M.JI. Георадиолокационные исследования верхней части разреза [Текст] / M.JI. Владов, A.B. Старовойтов. - М. : Изд-во МГУ, 2002. -90 с.

94. Методические рекомендации по геофизическому обследованию насыпей железных дорог [Текст] / ЦНИИС, 1975. - 74 с.

95. Никитин, A.A. Комплексирование геофизических методов [Текст] : учебник для вузов / A.A. Никитин, Хмелевской В.К. - Тверь : ООО «Издательство ГЕРС», 2004. - 294 с.

...

Г

ОI крыл ос акционерное общество «Российские железные дороги»

(ОАО «РЖД»)

Фе шра п.иос ш снгство -желешодорожного транспорта

(Росжелдор)

I ос\ дарен венное образовательное учреждение высшс! о профессионального образования «.Рос I окский I ос\ дарственный университет путей сообщения»

(РГУТТС)

С01ЛЛСРВЛ1Ю: Гладный инженер Северо-КэВКИЗСроЬ Ж« 1С1Н0Н<й0р0!И-~

филиала «РЖД»'

, ;*/

/_ В.Ф, Танаев «/л» л/'и^Т 20/_£Г,

УТВГРЖДАЮ-

1 гавиьдЛ инженер Департамента н> 1« йд:ооруАешщ ОЛО «РЖД»

С

В М. I рмакоь 21* ; 1.

Ц

РЕГЛАМЕНТ

проведения георадиояокациониых работ на железнодорожном пути в различных природно-климатических условиях

Главный инженер Службы пути ^

Северо-Кавказской железной дороги -

филиала ОАО «РЖД» /#' Д-И. Коршва

/с «.¿-V,. /'1 €/

' / ч

11роректор по научной работе

н информатизации РГУИС . А.Н. Гуда

Руководитель работ, •.. >•• / а

зав. каф. «Физика» Р! У11С Д В.А. Явна

V ¿У

УТВЕРЖДАЮ Заместитель ген ерадьного директора ЗАО «Фирма ТВ ЕМ А»

..В.М. Бугаенко

« » 2011 г.

АКТ

о проведении испытаний' программно-аппаратного комплекса (ПАК) для обработки результатов скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути в составе диагностического комплекса

«ИНТЕГРАЛ»

В декабре 2010г. и апреле 2011г. проведены испытания на Московской и Горысовской железных дорогах программно-аппаратного комплекса разработанного в ФГБОУ ВПО РГУПС и установленного на диагностическом комплексе «Интеграл» ГК «Твема». ПАК предназначен для обработки результатов скоростной георадиолокационной диагностики балластного сдоя и подбаляастной зоны земляного полотна в целях оперативного получения полной и достоверной информации об их состоянии: толщина балластного слоя, загрязненность щебеночного материала, структурная однородность, выявление зон переувлажнения земляного полотна, мониторинг развития деформативности,

В результате проведенных испытаний были определены следующие параметры балластного слоя и земляного полотна:

■толщина балластного слоя •загрязненность балластного материала •однородность балластного слоя

«аномальные зоны (зоны переувлажнения балластного слоя и земляного полотна)

«дефекты и деформации земляного полотна В результате испытаний отмечено:

необходимо провести дополнительные испытания ПАК и его тарировку по результатам отсева проб балластного материала и бурений заварочных скважин;

разработанный ПАК включить в систему мониторинга состояния железнодорожного пути методом скоростной георадиолокации диагностических комплексов «Интеграл» и «Декарт»;

выходные формы ПАК включить в состав выходных форм, формируемых системы анализа данных «К АСКАД.

Результаты проведенных испытаний, методика и алгоритмы обработки георадиолокационной информации средствами ПАК отражены в диссертационной работе ассистента каф. «Физика» ФГБОУ В НО FIM.lL Морозова Л и "фея Владимировича,

Руководитель проекта:

Ведущий технолог-геофизик:

Давиденко И.А.

Заведующий кафедрой «Физика» ФГБОУ ВПО РГУПС:

В.А, Явна

УТВЕРЖДАЮ Заместитель начальника Управления пути и сооружений Цен тральной дирекции инфраструктуры филиала ОАО «РЖД»

Малинин

«~'Sj\ » <.у„. г.;

у 2011 г.

АКТ

о проведении испытаний технологии и программно-аппаратного комплекса (ПАК) для скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути

Комиссия в составе: Председатель комиссии:

Богданов Д.А, - начальник отдела инженерных сооружений Управления пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры филиала ОАО «РЖД».

Члены комиссии:

Сероштан П. А, - главный инженер Центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры СП Дирекции инфраструктуры СП СКЖД -филиала ОАО «РЖД»;

Явка В.А. - заведующий кафедры «Физика» ФГБОУ ВПО РГУПС;

Луговекйй АЛО. - начальник отдела средств контроля и диагностики пути Группы компаний «Твема»;

Шаповалов В.Л. - доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство» ФГБОУ ВПО РГУПС.

проведи в сентябре 2010 г. испытания технологии и программно-аппаратного комплекса (ПАК) для скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути.

Цель проведения испытаний - отработка технологии приемки участков пути после ремонтов, оценки загрязненности щебня, мониторинг развития

деформативности, определения зон переувлажнения земляного полотна методом георадаолокадии на действующем железнодорожном пути. Оценка возможности работы ПАК в составе диагностических комплексов «ИНТЕГРАЛ», «ДЕКАРТ» ПС «ТВЕМА».

Место проведения испытаний участок пуш 1885 КМ - 1983 КМ перегона Туапсе-Адлер Северо-Кавка^сшй желчной дороги - филиала ОАО «РЖД». Монтаж опытного образца программно-аппаратного комплекса произведен на вагоне пугеобследовательской станции № 14075, выделенный Центром диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры СКЖД -филиала ОАО «РЖ/' I» (П1Щ СКЖД)

В процессе проведения испытаний ПАК в соответствии с разработанной программой и методикой испытаний проведена проверка:

обеспечения привязки геораднолокациоиной съемки в продольном направлении к железнодорожному пикетажу с использованием GPS/TJ10HACC технологий;

возможности синхронизации георадиолокационной: информации и видеозаписи с привязкой трасс радарограммы к путевой координате и кадру получаемого видеоряда;

статистического разброса георадиолокационных данных при обработке результатов 2 проходов по одному участку пути на частотах 400 МГц, 1200 МГц и 1700 МГц;

возможности определения разброса георадиолокационных данных при обработке результатов 4 проходов на частотах 400 МГц в зависимости от погодных, условий;

возможности определения разброса георадиолокационных данных при обработке на частотах 400 МГц и 1200 МГц в зависимости от сезонных климатических уелови й;

возможности определения загрязненности и мощности балластного материала в режиме реального времени и при камеральной обработке с использованием оригинальных модулей программы GeoRail Way в сравнении с результатами поверочных отсевов и данными прямого зондирования;

возможности определения загрязненности и мощности балластного материала коротковолновыми антеннами с частотой в диапазоне 1200-1700 МГц;

возможности работы ПАК в составе диагностических комплексов «ИНТЕГРАЛ», «ДЕКАРТ» и «ЭРА».

В результате испытаний комиссия установила:

технология приемки участков пути после ремонтов с применением ПАК отработана по следующим параметрам: толщина балластного слоя, структурная однородность и загрязненность балластного материала; аномальные зоны» деформативность и однородность подстилающих, грунтов подбалласшой зоны.

Комиссия отметила:

необходимость включения в выходные формы - показателя нестабильности земляного полотна;

необходимость отражения в выходных формах результатов измерения толщины балластного слоя, загрязненности балластного материала, структурной однородности, и жтояогического состава грунтовых слоев;

целесообразность проведения испытаний ПАК для скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути в составе диагностических комплексов «ИНТЕГРАЛ», «ДЕКАРТ» и «ЭРА».

Технология проведения скоростной георадиолокационной диагностики средствами ПАК находится в опытной эксплуатации в ПОД СКЖД,

Результаты проведенных испытаний, методика и алгоритмы обработки георадиолокационной информации средствами ПАК отражены в диссертационной работе ассистента каф. «Физика» ФГБОУ ВПО РГУПС Морозова Андрея Владимировича.

Н;ч' ке »ь комиссии

- /

Ч ччш кошкччы:

I V Ьог -шль

.II \ ( ч*(Чщ)таи

К1». Л\. I

, _. В.Л, Яма

п

С

^ _________В Л. Шаповалов