GNSS технологии в дорожном строительстве

Достижение высоких показателей в работе отрасли невозможно без грамотного и рачительного освоения вложенных в нее денежных средств, для чего необходима оптимальная реструктуризация подрядных организаций и службы заказчика, подготовка их к применению новых мировых технологий, позволяющих не только сократить себестоимость работ, но и гарантировать качество.

Качественно новый уровень ведения практически всех видов дорожных и дорожно-строительных работ обеспечивает технология спутникового позиционирования на основе систем ГЛОНАСС/GPS, одним из направлений применения которой являются цифровые 3D системы автоматического нивелирования для дорожно-строительных машин: автогрейдеров, бульдозеров, экскаваторов.
Работа этих систем основана на использовании 3D цифровой модели проектной поверхности, которая в виде файла закладывается в бортовой компьютер машины, установленный в кабине. Во время работы машины, в режиме реального времени, на основе данных, полученных от расположенных на отвале ГЛОНАСС/GPS приемника и датчиков, определяется положение лезвия отвала, которое сравнивается с цифровой моделью проекта (ЦМП). Далее система вычисляет требуемое смещение отвала машины. При работе в автоматическом режиме отвал автоматически удерживается в проектном положении.

Преимущества использования технологии:

  • Снижение влияния человеческого фактора. Все работы выполняются в соответствии с предоставленными заказчиком проектными данными. Компоненты оборудования обеспечивают высокую точность выполнения работ на уровне расхождения с проектом в пределах 0,3–2 см (в зависимости от типа машины и типа системы).
  • Сокращение перерасхода материала на выравнивание слоев дорожной одежды. Средняя экономия материалов при устройстве выравнивающего слоя дороги шириной 9 метров составит около 200 м3 на 1 км, при условии, что оснащенный системой грейдер работает только по основанию. К примеру, средняя экономия на устройстве выравнивающего слоя на протяжении трассы Москва—Санкт-Петербург будет составлять 2520000 м3 при общей ширине покрытия от 18 метров. Нетрудно подсчитать экономию в денежном эквиваленте: при стоимости асфальта от 700 рублей за тонну она составит более 5 млрд рублей.
  • Уменьшение сроков выполнения работ. Практика использования 3D систем в России показывает, что средняя выработка одного автогрейдера, оснащенного 3D системой, увеличивается в 2–2,5 раза.
  • Сокращение простоев техники при выполнении подготовительных работ. Поскольку установленная на машине система самостоятельно копирует проект на реальную поверхность, не требуется разбивка пикетажа и высотных отметок.
  • Сокращение затрат и времени на проведение геодезических работ — до 90 %. Для работ разбивка не требуется.

Экономические выгоды от ввода в эксплуатацию 3D ГЛОНАСС/GPS систем автоматического управления и комплексного подхода к геодезическому обеспечению дорожного строительства этим не ограничиваются. Системы можно закупать из федерального бюджета для сдачи в аренду подрядным организациям, а после выполнения работ они могут быть возвращены или выкуплены подрядчиком.

Дополнительным источником дохода является организация сети референсных ГЛОНАСС/GPS базовых станций в регионе. Любой подрядчик или проектно-изыскательская компания могут на платной или бесплатной основе получить доступ к поправкам от сети базовых станций. Кроме того, единая система координат в виде ГЛОНАСС/GPS базовых станций позволяет не оставлять точки обоснования на участке работ. Поскольку изыскатели, проектировщики и строители работают в одной строительной компании, им проще и легче сделать правильное и жесткое восстановление трассы и проектных отметок.

Все спутниковое оборудование, производимое для высокоточных работ, в том числе и для управления строительной техникой, является универсальным для всех регионов мира и использует все работающие спутниковые системы.

Следует отметить, что использование приемников, работающих только на одной из систем, не может гарантировать постоянную работу и качество сигнала. Например, в России есть разработки спутниковых приемников, работающих только с ГЛОНАСС системой. К сожалению, состояние группировки спутников ГЛОНАСС и наземных сегментов системы таково, что постоянное наличие требуемого количества спутников ГЛОНАСС, необходимых для высокоточного определения позиции машины в любой момент времени и в любом месте Российской Федерации является маловероятным. Обеспечение непрерывной работы строительной техники с требуемой точностью затруднено.

Оборудование швейцарской компании Leica Geosytems работает, используя две системы, что гарантирует постоянное наличие в зоне работы нужного количества спутников. Исходя из этого, предпочтительнее использовать уже готовые системы на основе приемников ГЛОНАСС/GPS с возможностью дальнейшей доработки для нужд дорожностроительной отрасли и дорожного хозяйства Российской Федерации.

Сравнительная таблица традиционной технологии выполнения работ и технологии с использованием 3D автоматических систем управления на основе спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS или роботизированных тахеометров Leica RedLine PowerTracker


Традиционная технология работ
Предлагаемая технология работ
— Проект передается заказчику на бумаге, что чревато накоплением ошибок при копировании, переносе и оцифровке
+ Проект передается заказчику без искажений в виде цифровой модели местности (ЦММ)
— Проектные отметки переносятся с бумаги на компьютер вручную, что повышает трудоемкость геодезических работ на 50-70 % (в зависимости от квалификации геодезиста)
+ ЦММ, загруженная в полевой контроллер прибора, позволяет выполнять ряд работ, ранее возможных только в камеральной обработке, что позволяет ускорить выполнение работ на 30-40 %
— Необходим трудоемкий процесс закрепления пунктов планововысотного обоснования. Возможны неувязки проектов из-за использования разных локальных систем координат
+ Работа производится в едином координатном пространстве благодаря использованию ГЛОНАСС/GPS инфра
структуры
— Требуется регулярная проверка качества выполненных работ, исполнительная съемка, повторный вынос в натуру элементов дороги из-за повреждения пикетных кольев и т.п., что занимает около 70 % рабочего времени геодезиста на строительной площадке. Увеличиваются простои техники
+ Исполнительная съемка выполняется автоматически самой техникой. Вынос элементов не требуется, работы ведутся в координатах, а не на основе планово-высотной разбивки. Обеспечивается высокое качество работ и экономия материалов
— Качество работ напрямую зависит от квалификации исполнителей
+ Качество работ минимально зависит от исполнителя. Не надо выполнять 70 % геодезических работ. 90 % работ по профилированию слоев дорожной одежды выполняются автоматически
— Для укладки асфальта необходимо повторно производить разбивку и вынос элементов дороги. Фактически 90 % разбивочных работ необходимо выполнить повторно, но с большей точностью
+ Для укладки асфальта используются исходные проектные данные. Повторная разбивка не требуется, работы производятся аналогично работе автогрейдера


к другим материалам