Высокая точность для высоких скоростей

Вернуться к списку статей

Главный специалист ООО «НПП «БЕНТА»
Кандидат технических наук Анатолий АСТАПОВИЧ

Высокая точность для высоких скоростей

Многочисленных подрядчиков и партнеров ОАО «Российские железные дороги» можно поделить на две категории – на тех, кто осуществляет заказ добросовестно и профессионально, и тех, кто решает поставленные задачи не только со знаком качества, но и с опорой на инновации. Среди таких подрядчиков – санкт-петербургское ООО «НПП «БЕНТА ». За 20 лет деятельности научно-производственным предприятием выполнен огромный объем изыскательских работ. В том числе для строительства высокоскоростного сообщения между Москвой и Санкт-Петербургом (Западный вариант), где при создании опорной геодезической сети трассы применена технология, основанная на использовании самых современных средств измерений в геодезии.

В ближайшие годы планируется построить первую в России высокоскоростную железнодорожную магистраль от Москвы до Санкт-Петербурга. Ее протяженность составит658,7 километра. В административном отношении трасса ВСЖМ-1 пройдет по территориям шести субъектов РФ: Москвы и Московской области, Тверской, Новгородской, Ленинградской областей и Санкт-Петербурга.

Этот объект представляет собой уникальный по сложности комплекс сооружений: двухпутная железнодорожная магистраль, мостовые переходы, эстакады, путепроводы, пешеходные мосты и тоннели, взаимное расположение которых должно быть строго увязано в плане и по высоте, так как составы будут развиватьс корость до 400 километров в час.

В 2011 году ООО «НПП «БЕНТА » выполнило комплексные инженерные изыскания для разработки проекта строительства высокоскоростной железной дороги, а также с целью обоснования компоновки сооружений, принятия конструктивных и объемно-планировочных решений по ним.

Составной частью инженерных изысканий трассы ВСЖМ-1 стали геодезические работы. При этом необходимо было учесть ряд организационных и научных проблем, обусловленных ограниченными сроками проведения изысканий, большими объемами работ, физико-географическими условиями трассы, высокими требованиями к качеству изысканий. Решение этих проблем привело к инновационной технологии создания опорной планово-высотной геодезической основы (ОГС) ВСЖМ-1.

Концепция создания ОГС разрабатывалась в соответствии с требованиями технического задания к точности положения пунктов опорной сети, графика проведения инженерных изысканий на объекте и с учетом:

• физико-географических условий района изысканий;
• потребности наличия пунктов ОГС в непосредственной близости к местам пересечения оси трассы с реками, дорогами и инженерными коммуникациями;
• расположения сохранившихся пунктов ГГС;
• необходимости поэтапной выдачи результатов изысканий.

Опорная геодезическая сеть формировалась по принципу «от общего к частному» и включала каркасные, главные пункты и пункты сгущения. Каркасные пункты предназначены для закрепления единой системы координат. Они располагаются на расстоянии 20–50 километров друг от друга и, как правило, совмещены с пунктами реперной сети действующей железнодорожной линии Санкт-Петербург – Москва. Включение данных пунктов в опорную сеть позволило обеспечить преемственность координатного пространства действующей железнодорожной линии Санкт-Петербург – Москва.

Главные пункты опорной геодезической сети используются для распространения единой системы координат вдоль трассы ВСЖМ-1. Они располагаются через 5–10 километров «кустами» по три пункта.

Пункты сгущения необходимы для закрепления и выноса в натуру осиВСЖМ-1. Их устанавливают парами че-рез два километра в непосредственной близости к четным пикетам трассы.

В опорную геодезическую сеть включались и ближайшие пункты ГГС, что позволило установить параметры связи с региональными системами координат. Для каждого региона по координатам совмещенных пунктов определялись семь параметров. Так как местные системы координат являются производными от государственной геодезической сети, то в качестве совмещенных использовались ближайшие к оси ВСЖМ-1 пункты триангуляции ГГС.

На стадии проектно-изыскательских работ под дизайн-проект ВСЖМ-1 в качестве рабочих были приняты:

• система координат WGS-84;
• система высот Балтийская 1977 года;
• картографическая проекция UTM-36N.

Для создания рабочей документации требуется иметь единую, не дающую практически значимых искажений углов и расстояний, систему координат на плоскости. Исследования показали, что отрезки трассы в один километр на плане в проекции UTM-36N могут отличаться от соответствующего отрезка на местности от –0,4 до +0,6 метра. В связи с этим для геодезического обеспечения строительства ООО «НПП«БЕНТА » разработало прямоугольную систему координат на плоскости косой цилиндрической проекции Меркатора (версия Хотина). В качестве центральной линии проекции принята геодезическая линия, соединяющая Санкт-Петербург с Москвой. Масштабный коэффициент вдоль центральной линии проекции принят равным единице. За отсчетный эллипсоид принят эллипсоид WGS-84.

Расположение центральной линии проекции выбиралось таким образом, чтобы минимизировать линейные искажения вдоль оси трассы ВСЖМ. Максимальное отклонение оси трассы от центральной линии проекции составило 16 километров. В этом месте искажения длин линий за масштаб изображения на плоскости будут около 1:200000. Такие искажения можно не учитывать.

Геодезические высоты вычислялись относительным методом спутниковой геодезии одновременно с определением планового положения пунктов ОГС. После уравнивания спутниковой сети максимальная погрешность (СКО) геодезических высот пунктов ОГС не превосходила 15 миллиметров.

Отметки пунктов ОГС в Балтийской системе высот получены путем преобразований пространственных прямоугольных координат в плоские координаты UTM-36 (WGS-84) c учетом модели геоида EGM-2008.

Для уточнения модели аномалий высот геометрическим нивелированием 4-го класса в Балтийской системе были определены отметки пунктов ОГС, равномерно расположенных вдоль всей трассы ВСЖМ. Кроме того, из каталогов государственной нивелирной сети выписаны высоты близлежащих к оси трассы пунктов ГГС, на которых проводились спутниковые определения.

Уточнение модели аномалий высот выполнено сравнением нормальных высот пунктов ОГС с высотами, которые получены путем коррекции геодезических высот этих же пунктов с помощью модели геоида EGM-2008. Остаточные разности не превосходили по абсолютной величине 15 сантиметров. В результате получена уточненная модель аномалий высот с более густой сеткой узлов, которая позволяет надежнее осуществлять интерполирование между узлами. Путем линейного интерполирования получены уточненные поправки к аномалиям высот и уточненные нормальные высоты пунктов ОГС.

Использование инноваций в инженерно-геодезических изысканиях позволило в сжатые сроки с высоким качеством создать опорную геодезическую сеть в единой, не дающей практически значимых искажений углов и расстояний, системе координат для обеспечения единства измерений на протяжении всей магистрали при проектировании, строительстве и эксплуатации ВСЖМ.

Необходимо отметить, что ООО «НПП «БЕНТА » имеет опыт применения воздушного лазерного сканирования, которое хорошо зарекомендовало себя при создании топографических планов и цифровых моделей местности для проектирования таких объектов, как ВСЖМ-1 и горно-туристического центра ОАО «Газпром» в г. Сочи. В 2012 году компания первой в Северо-Западном регионе приобрела новый воздушный лазерный сканер фирмы Leica. Благодаря его внедрению стало возможным получать, обрабатывать и предоставлять проектным организациям геопространственную информацию в трехмерном виде с высокой точностью и разрешением. Так, например, плотность съемки местности при воздушном сканировании достигает 20 точек на квадратный метр, при этом сканирующие лучи способны проникать под полог густой растительности. Метод имеет высокую степень автоматизации: уже в течение нескольких дней после съемки можно получить ортофотоплан и цифровую модель рельефа огромной территории. Таким образом, коллектив ООО «НПП«БЕНТА», ориентируясь на новые технологии и являясь их активным проводником, укрепляет позиции лидера в области геодезического сопровождения строительства уникальных инженерных объектов. Специалистами НПП «БЕНТА» разработана инновационная технология создания опорной планово-высотной геодезической основы ВСЖМ-1.

Вернуться к списку статей