CZECH TECHNICAL UNIVERSITY IN PRAGUE FACULTY OF CIVIL ENGINEERING DEPARTMENT OF SPECIAL GEODESY

CZECH TECHNICAL UNIVERSITY IN PRAGUE FACULTY OF CIVIL ENGINEERING DEPARTMENT OF SPECIAL GEODESY

DIPLOMA THESIS Using of Trimble® GEDO CE system for absolute track positioning

Study Programme: Geodesy and cartography Branch of study: Geodesy and cartography

Author: Bc. Ondřej Pinter Thesis advisor: Ing. Tomáš Jiřikovský, PhD.

Prague 2012

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA SPECIÁLNÍ GEODÉZIE

DIPLOMOVÁ PRÁCE Použití systému Trimble® GEDO CE pro určení absolutní polohy koleje

Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie

Autor: Bc. Ondřej Pinter Vedoucí práce: Ing. Tomáš Jiřikovský, PhD.

Praha 2012

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Thákurova 7, 166 29 Praha 6

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE studijní program:

Geodézie a kartografie

studijní obor:

Geodézie a kartografie

akademický rok:

2012-2013

Jméno a příjmení diplomanta:

Bc. Ondřej Pinter

Zadávající katedra:

Katedra speciální geodézie

Vedoucí diplomové práce:

Ing. Tomáš Jiřikovský, Ph.D.

Název diplomové práce:

Použití systému Trimble GEDO CE pro určení absolutní polohy koleje

Název diplomové práce v anglickém jazyce

Using of Trimble GEDO CE system for absolute track positioning

Rámcový obsah diplomové práce:

Provedení zaměření části úzkorozchodné železnice JHMD

s využitím systému Trimble GEDO CE, porovnání s nezávislým zaměřením jinou metodou, výpočty, vyhodnocení, závěry Datum zadání diplomové práce:

27.9.2012

Termín odevzdání:

21.12.2012

(vyplňte poslední den výuky přísl. semestru)

Diplomovou práci lze zapsat, kromě oboru A, v letním i zimním semestru. Pokud student neodevzdal diplomovou práci v určeném termínu, tuto skutečnost předem písemně zdůvodnil a omluva byla děkanem uznána, stanoví děkan studentovi náhradní termín odevzdání diplomové práce. Pokud se však student řádně neomluvil nebo omluva nebyla děkanem uznána, může si student zapsat diplomovou práci podruhé. Studentovi, který při opakovaném zápisu diplomovou práci neodevzdal v určeném termínu a tuto skutečnost řádně neomluvil nebo omluva nebyla děkanem uznána, se ukončuje studium podle § 56 zákona o VŠ č.111/1998 (SZŘ ČVUT čl 21, odst. 4). Diplomant bere na vědomí, že je povinen vypracovat diplomovou práci samostatně, bez cizí pomoci, s výjimkou poskytnutých konzultací. Seznam použité literatury, jiných pramenů a jmen konzultantů je třeba uvést v diplomové práci.

........................................................ vedoucí diplomové práce

....................................................... vedoucí katedry

Zadání diplomové práce převzal dne: 27.9.2012 ....................................................... diplomant Formulář nutno vyhotovit ve 3 výtiscích – 1x katedra, 1x diplomant, 1x studijní odd. (zašle katedra) Nejpozději do konce 2. týdne výuky v semestru odešle katedra 1 kopii zadání DP na studijní oddělení a provede zápis údajů týkajících se DP do databáze KOS. DP zadává katedra nejpozději 1. týden semestru, v němž má student DP zapsanou. (Směrnice děkana pro realizaci stud. programů a SZZ na FSv ČVUT čl. 5, odst. 7)

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně, bez cizí pomoci, pod dohledem vedoucího diplomové práce Ing. Tomáše Jiřikovského, PhD., s výjimkou poskytnutých konzultací. Dále prohlašuji, že veškerá použitá literatura a jiné prameny jsou uvedeny v seznamu použité literatury.

V Praze dne 21.12.2012

…..…………… Bc. Ondřej Pinter

4


Poděkování: Na tomto místě bych chtěl poděkovat všem, kteří mi umožnili zpracovat toto téma jako diplomovou práci. Panu vedoucímu Ing. Tomášovi Jiříkovskému, PhD. za odborné vedení a trpělivost. Zaměstnancům a vedení společnosti GEOline, s.r.o., jmenovitě Ing. Milanovi Halaburtovi, Ing. Janu Sehnalovi, Ing. Davidu Vilímovi, Ing. Ludvíkovi Obrusníkovi, Tomášovi Soukupovi a Bc. Janu Petříkovi, za spolupráci a za krásné chvíle strávené v Jindřichově Hradci a okolí. Dále zúčastněným společnostem Geotronics, s.r.o. a Sinning GmbH za zapůjčení vybavení a konzultace pro účely této diplomové práce a v neposlední řadě společnosti JHMD, a.s.

5


Abstrakt: Tato diplomová práce se zabývá metodikou měření absolutní polohy koleje na úzkorozchodných drahách společnosti Jindřichohradecké Místní Dráhy, a.s pomocí měřicího vozíku Trimble® GEDO CE. V první části se zabývá principem a postupem měření pomocí tohoto zařízení a v druhé části srovnává jeho přesnost s jinou nezávislou metodou.

Klíčová slova: absolutní poloha koleje, Trimble® GEDO CE, porovnání přesnosti, JHMD, a.s.

Abstract: This diploma project describes a technique of using the Trimble® GEDO CE trolley for absolute track positioning at narrow-gauge railways of Jindřichohradecké Místní Dráhy, a.s. The first part deals with principle and method of measuring with Trimble® GEDO CE trolley and the second part compares the trolley‘s precision with other independent method.

Tags: absolute track positioning, Trimble® GEDO CE, comparison of precision, JHMD, a.s.

6


Obsah: Úvod ............................................................................................................................. 10 1. Objednávka zaměření absolutní polohy koleje pro společnost JHMD, a.s. ............. 11 1.1 Tratě Jindřichohradeckých Místních Drah ......................................................... 11 1.1.1 Trať Jindřichův Hradec - Nová Bystřice ..................................................... 12 1.1.2 Trať Jindřichův Hradec - Obrataň ............................................................... 13 2 Bodové pole ............................................................................................................... 15 2.1 Rekognoskace terénu a návrh bodového pole .................................................... 15 2.2 Stabilizace a signalizace bodového pole ............................................................. 15 2.2.1 Stabilizovaný bod v pevném podloží ........................................................... 16 2.2.2 Stabilizovaný bod v nestabilním podloží ..................................................... 17 2.2.3 Stabilizovaný bod ve skále .......................................................................... 17 2.3 Metodika GNSS měření hlavních bodů bodového pole ..................................... 17 2.4 Zhuštění bodového pole metodou vetknutých polygonů .................................... 19 3 Metodika měření železničního spodku ...................................................................... 21 3.1 Metodika podrobného měření ............................................................................. 21 3.1.1 Požadovaná přesnost .................................................................................... 21 3.1.2 Předměty měření .......................................................................................... 21 4 Metodika měření železničního svršku ....................................................................... 25 4.1 Dřívější metodika měření kolejového svršku ..................................................... 25 4.2 Nejnovější metoda měření absolutní polohy koleje ............................................ 26 4.3 Princip systému Trimble® GEDO CE................................................................. 27 4.3.1 Technické specifikace .................................................................................. 28 4.3.2 Senzory ........................................................................................................ 28 4.3.3 Popis součástí............................................................................................... 29 4.4 Vstupní hodnoty sytému Trimble® GEDO CE ................................................... 30 7

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 4.5 Kalibrace rozchodu a sklonu .............................................................................. 30 4.6 Připojovací měření .............................................................................................. 31 4.7 Metodika měření měřícím vozíkem Trimble® GEDO CE .................................. 31 5 Použitý software ........................................................................................................ 33 5.1 Trimble® GEDO GPS - polní software ............................................................... 33 5.2 Trimble® GEDO REC - polní software .............................................................. 34 5.2.1 Systém záznamu .......................................................................................... 34 5.3 Trimble® GEDO Office 2 ................................................................................... 35 5.3.1 Charakteristika ............................................................................................. 35 5.3.2 Funkce.......................................................................................................... 36 5.4 Systém výpočtu průběhu segmentu koleje ......................................................... 41 5.5 Problematika vyrovnání překrytů ....................................................................... 42 6 Srovnávací měření a určení přesnosti ........................................................................ 45 6.1 Určení empirické přesnosti ................................................................................. 46 6.2 Srovnání parametrů sklonu a rozchodu na měřeném úseku ............................... 47 6.2.1 Rozchod ....................................................................................................... 48 6.2.2 Sklon ............................................................................................................ 52 6.3 Referenční stop&go měření pro srovnání přesností jednotlivých metod ........... 59 6.4 Srovnání dynamického a stop&go měření .......................................................... 66 6.5 Přesnost opakovaného zaměření ......................................................................... 72 7 Další použité přístroje ................................................................................................ 76 7.1 Totální stanice ..................................................................................................... 76 7.1.1 Trimble® VX Spatial StationTM ................................................................... 76 7.1.2 Trimble® S6 AutolockTM ............................................................................. 77 7.1.3 Geodimeter® System 600 ............................................................................. 78 7.2 GNSS rovery ....................................................................................................... 79 7.2.1 Trimble® R4 ................................................................................................. 79 8

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 7.3 Kontrolní jednotky .............................................................................................. 80 7.3.1 Trimble® TSC2 ............................................................................................ 80 7.3.2 Trimble® TSC3 ............................................................................................ 80 8 Časový harmonogram ................................................................................................ 81 9 Závěr .......................................................................................................................... 82 Seznam obrázků a tabulek ............................................................................................ 84 Seznam použitých zdrojů .............................................................................................. 87 Literatura................................................................................................................... 87 Obrázky..................................................................................................................... 88 Zkratky a odborná terminologie ................................................................................... 89 Adresářový strom přiloženého CD ............................................................................... 90

9


Úvod Tato diplomová práce pojednává o systému Trimble® GEDO CE, který je vyvíjen německou společností Sinning GmbH z Wiesentheidu a distribuován pod záštitou společnosti Trimble®. Tento systém se používá k získávání a tvoření veškeré dokumentace potřebné pro výstavbu, modernizaci, rektifikaci, inspekci a správu železničních liniových staveb. Byl nejdříve nasazován na německých DeutscheBahn (řešeno 95 % veškerých německých železnic) a dále na masivní výstavbě nových železničních děl v Číně. Ve všech případech se jedná o železniční tratě s vysokým nárokem na přesnost výsledných parametrů, jde o tratě s vysokými návrhovými rychlostmi a složitými směrovými a výškovými poměry. Tento systém je navržen tak, aby dokázal při nízké časové náročnosti zprostředkovat co nejpřesnější údaje o železničním svršku. Měřicí vozík Trimble® GEDO CE registruje všechny parametry potřebné k určení prostorové polohy koleje (levý/pravý kolejnicový pás a osa). Funguje jako pojízdná rozchodka s odrazným hranolem na registrování absolutní polohy a senzory sklonu a rozchodu, čímž zaznamenává průběh jednotlivých prvků železničního svršku. Tyto výsledné souřadnice absolutní polohy koleje (dále jen APK) jsou pak dále zpracovávány v dílčích projektech. V České republice byly uvedeny do provozu první systémy pro měření APK přímo na zakázku pro SŽDC, a.s., vždy však jako jednotlivé složitě propojované systémy. Trimble® GEDO CE je systém komplexně zpracovaný tak, aby byl kompatibilní s přístroji Trimble®, měl jednoduché intuitivní ovládání, kvalitní softwarové řešení a nízké časové nároky na měření (vytyčování) a následné zpracování. V této době jde o jediný takto komplexně koncipovaný systém v České republice. Oficiálně byl uveden na trh na podzim roku 2012. Tato práce se věnuje principu fungování tohoto systému, srovnává jeho přesnost a porovnává jej se staršími metodami z hlediska času a přesnosti. Díky společnosti Geotronics, s.r.o. a společnosti Sinning GmbH bylo možné použít pro srovnávání i měření pomocí GNSS metody, která velice zrychluje práci, ale snižuje přesnost celého systému. Tato diplomová práce se dále věnuje popisu měření tímto systémem na dokončené zakázce pro společnost Jindřichohradecké Místní Dráhy, a.s. (JHMD,a.s.) objednané u společnosti GEOline, s.r.o. Probírá veškeré potřebné geodetické zajištění pro správné fungování systému a dosažení přesnosti objednané investorem, metodiku měření a princip tvorby výsledných výstupů. 10

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Dále se tato diplomová práce věnuje srovnání jednotlivých metod měření měřicím vozíkem Trimble® GEDO CE včetně srovnání se starší metodou měření na tratích JHMD, a.s. Následně řeší časové nároky na vyhotovení takto komplexní zakázky a přínos systému Trimble® GEDO CE.

1. Objednávka zaměření absolutní polohy koleje pro společnost JHMD, a.s. V období od srpna do listopadu roku 2012 byla na objednávku společnosti JHMD, a.s. zaměřena absolutní prostorová poloha koleje (dále jen APK) obou tratí společnosti JHMD, a.s. Nová Bystřice - Jindřichův Hradec a Jindřichův Hradec - Obrataň společností GEOline, s.r.o. Společně s APK byly zaměřeny stavební objekty nádraží, mostní objekty a podrobné zaměření okolí tratě včetně průjezdných profilů, přehledových poměrů, přejezdů, propustků, zastávek a železničního značení. Zaměření APK bylo provedeno jako podklad pro projekt optimalizace železničního svršku na tratích JHMD, a.s. realizovaného společností SUDOP Praha a.s., zároveň pro pasportizaci jednotlivých tratí pro snadnější přehled a údržbu společností JHMD, a.s., jako výchozí vstup do geografických informačních systémů a budoucího plánování. Pro metodu zaměření APK bylo použito řešení společnosti Trimble® GEDO CE pro železniční stavby. Zbývající prvky zaměření probíhaly použitím konvenčních měřických metod. Přesnost zaměření byla v objednávce určena pro kolejiště, předměty související s železničním svrškem a jednoznačně identifikovatelné předměty měření (zděné budovy, hrany nástupišť, mosty apod.) charakterizována maximální střední chybou mxy = 0.04 m (zaměření probíhalo z bodů bodového pole vytvořeného pro účely zaměření - viz níže). Pro ostatní předměty měření byla určena mxy = 0.08 m.

1.1 Tratě Jindřichohradeckých Místních Drah Tratě JHMD, a.s jsou úzkorozchodné dráhy s rozchodem 760 mm (tzv. bosenský rozchod), první větev (starší) z roku 1897 vede z jindřichohradeckého železničního nádraží do Nové Bystřice (trať 229 - číslování SŽDC, s.o.) a druhá větev z roku 1908 se u Dolního Skrýchova stáčí na sever do Obrataně (trať 228 - číslování SŽDC, s.o.). Tratě i železniční dopravu zde spravuje společnost JHMD, a.s., jedna z prvních soukromých společností provozujících železniční dopravu v České republice. Společnost JHMD, a.s. byla založena 11

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie v roce 1994 a provozovala na těchto tratích turistické vlaky, v této době tratě patřily Českým Drahám, a.s. Tratě byly privatizovány společností v roce 1997 a předány Českými Drahami, a.s. v roce 1998.

Obr. 1 Schéma tratí JHMD, a.s.

1.1.1 Trať Jindřichův Hradec - Nová Bystřice Trať je dlouhá 33 km, největší stoupání této tratě je 17‰ a nejvyšší bod tratě leží 673 m n. m. Trať obsahuje sedm nádraží a čtyři zastávky, vede na jih od Jindřichova Hradce do Nové Bystřice přes Jindřiš, Blažejov, Střížovice, Kunžak - Lomy, Senotín, Hůrky a Albeř do Nové Bystřice. Trať začíná na samostatném jindřichohradeckém nádraží a v km 0.541 se napojuje na železniční splítku s tratí Veselí nad Lužnicí - Jihlava (rozchod 1435 mm - jedna kolej společná - levá ve směru staničení). Splítka končí v km 2.569 v odbočce Kanclov a trať 12

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie pokračuje po vlastní koleji do Nové Bystřice. Mezi zajímavosti na trati Jindřichův Hradec - Nová Bystřice patří výtopna z roku 1908 na nádraží v Jindřichově Hradci, dále pak vysoká kamenná zeď v Městském lese, která díky dříve blízko položené c. a k. vojenské střelnici, chránila cestující ve vlaku před kulkami a šrapnely. Další zajímavostí a turistickým lákadlem je zastávka Kaproun, kde byl v roce 2000 slavnostně odhalen pomník českého velikána Járy Cimrmana při příležitosti 100. výročí Jeho vyloučení z osobní přepravy z osobního vlaku č. 4052. Jedním z velmi vzácných mostních objektů na trati Jindřichův Hradec - Nová Bystřice je původní kamenný viadukt přes řeku Dračici v Albeři, most obsahuje sedm polí (dvě z ocelové konstrukce, pět kamenných), včetně dochované funkční pumpy pro vlaky parní trakce, která čerpá vodu přímo z řeky Dračice.

Obr. 2 Železniční most přes řeku Dračici

1.1.2 Trať Jindřichův Hradec - Obrataň Trať je dlouhá 46 km, její největší stoupání je 26‰ a nejvyšší bod leží ve výšce 670 m n. m. Trať obsahuje sedm nádraží a jedenáct zastávek, vede na sever od Jindřichova Hradce do Obrataně, kde končí na nádraží na trati Tábor - Horní Cerekev. Trať se ze společné splítky 13

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie odklání v km 1.985 na svojí vlastní úzkorozchodnou kolej a pokračuje přes Lovětín, Novou Včelnici, Kamenici nad Lipou, Včelničku, Chválkov a Černovice u Tábora do Obrataně. Na nádraží v Kamenici nad Lipou stojí původní zděná výtopna z roku 1910, která funguje dodnes, a tiskárna na dobové přepravní lístky, jenž se používají pro přepravní kontrolu osobní přepravy ve vlacích JHMD, a.s.

Obr. 3 Původní zděná výtopna v Kamenici nad Lipou

14


2 Bodové pole Tato kapitola pojednává o budování geodetických podkladů pro účely zaměření parametrů APK pro společnost JHMD, a.s. Jelikož na tratích JHMD, a.s. nebylo žádné bodové pole, bylo součástí objednávky také tvorba a zaměření bodového pole v okolí obou tratí JHMD, a.s. Bodové pole je určeno v souřadnicovém systému S-JTSK a výškovém systému Bpv. Bodové pole obsahuje body dvou druhů. Hlavní body bodového pole měřené níže popsanou metodou GNSS a zhušťovací body hlavního bodového pole, metodika určení je popsána níže.

2.1 Rekognoskace terénu a návrh bodového pole V průběhu měsíce srpna roku 2012, po prvních dohodách o provedení geodetického zaměření APK a přidružených prací zahrnutých ve smlouvě o dílo s objednatelem, byla prováděna rekognoskace tratí JHMD, a.s., jelikož jsou tratě velmi členité a převážně v zalesněných oblastech, bylo navrženo bodové pole v podobě zhušťovacích vetknutých polygonových pořadů o maximální délce 2 km mezi jednotlivými hlavními body bodového pole určenými pomocí GNSS měření. Maximální délka záměry vetknutého polygonového pořadu byla určena na 150 - 200 m, díky členitosti tratě nebyla možná delší observační vzdálenost. Tímto byly zajištěny nároky na geometrické uspořádání bodového pole pro zaměření parametrů APK dle požadavků investora. Budování bodového pole začínalo na nádraží v Nové Bystřici (proti směru staničení tratě č. 229) do Jindřichova Hradce (1. etapa) a z odbočky Dolní Skrýchov (odbočka tratě č. 228 ze splítky) do Obrataně (2. etapa). Jednotlivé body bodového pole byly umisťovány s ohledem na požadavky společnosti JHMD, a.s. tak, aby body bodového pole byly stabilizovány jen na pozemcích JHMD, a.s., nebyly stabilizovány v odvodňovacích příkopech ani nijak jinak nepřekážely údržbě tratě. Body bodového pole byly stabilizovány u hektometrovníků, ve skalních útvarech nebo na vnějších hranách náspů (s ohledem na stabilitu podloží a vlastnické hranice). Každý bod bodového pole byl nejdříve přibližně vytyčen dřevěným kolíkem a následně stabilizován firmou SEPA, s.r.o.

2.2 Stabilizace a signalizace bodového pole Stabilizaci bodového pole prováděla firma SEPA, s.r.o. na objednávku firmy GEOline, s.r.o. v období srpen - 1. polovina září 2012 (1. etapa) a v období 2. poloviny září 2012 15

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie (2. etapa). Body byly stabilizovány do tří druhů podloží na základě geologického průzkumu. Typ stabilizace M2 byl vybrán na základě potřeby stabilního bodového pole v okolí železničního svršku. Stabilizováno bylo tak, aby jakékoli posuny bodů bodového pole byly pro budoucí měření minimální. Signalizace byla provedena dřevěným kolíkem, červenou barvou na temenu stabilizovaného bodu a signalizačním sprejem na bok kolejnice a pražec, na který bylo připsáno též číslo bodu bodového pole. Takto provedená signalizace sloužila jen pro účely měření pro zaměření APK železničního svršku, k bodům byly následně přiřazeny souřadnice ve WGS84 pro pozdější vyhledání ručním GPS přijímačem.

2.2.1 Stabilizovaný bod v pevném podloží

Obr. 4 Stabilizovaný bod v pevném podloží

16


2.2.2 Stabilizovaný bod v nestabilním podloží

Obr. 5 Stabilizovaný bod v nestabilním podloží

2.2.3 Stabilizovaný bod ve skále

Obr. 6 Stabilizovaný bod ve skále

2.3 Metodika GNSS měření hlavních bodů bodového pole Hlavní body bodového pole, mezi které byly vyrovnávány vetknuté polygonové pořady, byly zaměřeny GNSS rychlou statickou metodou a vyrovnány jako vázaná síť. Přesnost určení těchto souřadnic odpovídá 1. třídě přesnosti trigonometrických bodů (mxy = 0.02 m). Hustota těchto bodů je přibližně jeden bod na kilometr tratě. 17

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Geometrickým základem pro tvorbu lokální sítě byla síť referenčních stanic společnosti Trimble® (v zastoupení - Geotronics, s.r.o.) VRS NowTM Czech. Pro transformaci do S-JTSK byl použit globální transformační klíč schválený ČÚZK (k 1.7.2012). Jednotlivé hlavní body bodového pole byly měřeny třemi synchronizovanými rovery Trimble® R4 vždy současně pro eliminaci systematických chyb (chyby hodin, průchod atmosférou, multipath…). Měření probíhalo tak, že se jednotlivé rovery rozmístily na trojice bodů, kde bylo měřeno 15 min současně, dále se dva rovery přesunuly na další dva hlavní body. Následně bylo měření zpracováno v postprocessing software Trimble® Bussiness CenterTM firmou Geotronics, s.r.o. Tímto způsobem byly tvořeny trojúhelníky vždy s jedním společným bodem. Tyto trojúhelníky byly vyrovnávány tak, aby vektorový uzávěr v trojúhelnících byl minimální. V 1. etapě byly nejdříve vyrovnány body 5001, 5015, 5023, 5036 a 5042 s vazbou na okolní stanice sítě Trimble® VRS NowTM (Slavonice, Ústrašice, Bohdalovice, Veselý Žďár). Následně byly tyto body určeny jako pevné a ostatní body 5004 - 5041 byly vypočteny z těchto bodů. Pro vyrovnání byly použité jak malé trojúhelníky kopírující trať č. 229 (Jindřichův Hradec - Nová Bystřice), tak velké trojúhelníky, zajišťující větší pevnost sítě. V 2. etapě budování hlavních bodů bodového pole (trať č. 228 - Jindřichův Hradec Obrataň) bylo postupováno stejným způsobem. Nejdříve byly vypočteny body 4773, 4850, 4976, 5061 z referenčních stanic Ústrašice a Slavonice, a pro navázaní na 1. etapu, z bodů 5036 a 5042. Následně byly vypočteny a vyrovnány souřadnice ostatních bodů pomocí vektorových uzávěrů malých a velkých trojúhelníků. Tato metoda byla vybrána právě pro zajištění stability hlavních bodů bodového pole. Jelikož jde o bodové pole pro liniovou stavbu je kladen důraz na správné směrové poměry jednotlivých větví. Vyrovnáním takového typu je utvořena velmi stabilní síť s minimálními úhlovými odchylkami, avšak větším délkovým zkreslením. Vyrovnání bodového pole a veškeré výpočty s ním související byly vytvořeny společností Geotronics, s.r.o. na objednávku společnosti GEOline, s.r.o. Protokoly a souřadnice jednotlivých bodů jsou majetkem společnosti GEOline, s.r.o. a nejsou v práci zvěřejněny.

18


Obr. 7 Přehled bodů bodového pole pro trať Jindřichův Hradec - Nová Bystřice

2.4 Zhuštění bodového pole metodou vetknutých polygonů Ostatní body bodového pole kopírující průběh tratě byly zaměřeny metodou vetknutých polygonových pořadů. Tento postup není standardním způsobem zhuštění drážního bodového pole. Úzkorozchodné tratě JHMD, a.s. jsou specifické členitostí terénu, ve kterém se nacházejí. Průměrná délka strany polygonového pořadu nepřesahuje 200 m, a proto byla po dohodě s investorem a subdodavatelem použita metoda vetknutých polygonových pořadů pro zhuštění bodového pole. Jiná metoda není možná právě kvůli nedostatku dlouhých 19

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie orientací na připojovacích bodech. Použitím krátkých orientací by vyrovnáním byla zavedena větší chyba, než použitím metody vetknutých polygonových pořadů. K zaměření veškerých polygonových pořadů byla použita totální stanice Trimble® VX Spatial StationTM (1“, 2 mm + 2 ppm). Měřeno bylo v jedné skupině ve dvou polohách, délky byly měřeny v každé poloze. Bylo měřeno na trojpodstavcovou soustavu s odraznými hranoly Leica® (-35 mm). Jde o nejpřesnější totální stanici, kterou má firma GEOline, s.r.o. k dispozici. Počet skupin a poloh byl vybírán na základě rozboru přesnosti před měřením. Výšky byly měřeny trigonometricky a napojeny na ČSNS. Trojpodstavcová soustava byla stavěna vždy s důrazem na stabilitu a podobnou výšku stativů pro minimalizování systematické chyby ze šikmosti měřeného převýšení kámen - odrazný hranol. S průměrnou délkou polygonového pořadu 1.5 km s deseti vrcholovými body bylo dosaženo maximálně 2 cm odchylky v poloze a 1 cm ve výšce (v tomto případě však záleží na specifické členitosti tratě - počtu vrcholových bodů, velikosti vrcholových úhlů, poměru mezi nejdelší a nejkratší stranou polygonu…). Veškeré zpracování surových dat z měření a výpočty byly prováděny v geodetickém programu Groma v.10 a protokoly jednotlivých polygonových pořadů jsou archivovány v archivu společnosti GEOline, s.r.o. Geodetické údaje o bodovém poli jsou majetkem společnosti GEOline, s.r.o. a v této práci nejsou zveřejněny.

20


3 Metodika měření železničního spodku Tato kapitola se zabývá podrobným měřením topologie železničního spodku, která se podílí na výsledném stavu projektu a pro následné vytváření pasportu tratě. Měřením podrobných bodů jednotlivých nádraží a zastávek, mostních objektů a průjezdných profilů. V okolí tratě zejména štěrkové lože, hrany železničního tělesa, přejezdy, rozhledové poměry, propustky, svislé železniční značení, železniční zařízení a inženýrské sítě křížící železniční těleso. Všechny prvky byly měřeny ve 3D.

3.1 Metodika podrobného měření 3.1.1 Požadovaná přesnost Pro účely podrobného měření železničního spodku bylo společností JHMD, a.s. požadováno zaměření topologie průjezdných profilů (mxy= 0.04 m). Byla využita metoda volných stanovisek připojených na všechny viditelné body vytvořeného bodového pole (obvykle tři, v otevřených úsecích čtyři). Měřené body odpovídají této přesnosti do vzdálenosti 200 m od stanoviska, díky členitosti tratí JHMD, a.s. byla však zřídka délka záměry delší než 150 m. Nikdy nebyly měřeny body s delší záměrou než nejvzdálenější připojovací bod bodového pole.

3.1.2 Předměty měření 3.1.2.1 Nádraží a zastávky Na obou dvou tratích JHMD, a.s. byly v rámci podrobného měření zaměřeny všechny prvky železničního spodku, drážní budovy, nástupiště a drážní příslušenství. Nádraží byla měřena pomocí robotizované totální stanice Trimble® S6 AutolockTM metodou volných stanovisek připojených na okolní body bodového pole - vždy nejméně tři.

21


Obr. 8 Nádraží Blažejov - 2D situace

Zastávky byly měřeny v průběhu měření topologie trati, totální stanicí Geodimeter® System 600, stejnou metodou. 3.1.2.2 Mostní objekty Na tratích JHMD, a.s. se nachází devět mostních objektů, které byly zaměřeny spolu s jejich průjezdnými profily robotizovanou totální stanicí Trimble® S6 AutolockTM. Měřena byla vždy jen mostovka objektu, což plynulo z požadavků investora.

Obr. 9 Most v Lomech - ISO pohled

22

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 3.1.2.3 Hrany železničního náspu a štěrkové lože Prvky terénních profilů byly měřeny v oblouku po 10 m a v rovných úsecích po 30 m, vždy byly zaměřeny signifikantní změny i mimo profil, pro zachování terénního rázu při modelování topologie tratě. Tímto měřením byla zajištěna absolutní poloha železničního náspu a vrchního štěrkového lože, na kterém jsou umístěny dřevěné pražce s kolejnicovými pásy.

Obr. 10 Ukázka kresby části tratě

3.1.2.4 Přejezdy Na tratích JHMD, a.s byly zaměřeny na požadavek investora a dodavatele projektu u přejezdů rozhledové poměry, které mají vliv na projektovanou rychlost přiblížení ke křížení spolu s hlavními prvky přejezdu, parametry značení atd. 3.1.2.5 Ostatní Dále byly měřeny všechny prvky svislého železničního značení (sklonovníky, rychlostníky, návěstí, hektometrovníky…), železničního zařízení (průjezdové senzory, telefony, ovládací stanice…), povrchové značky inženýrských sítí křížících traťové těleso, propustky a retenční nádrže.

23

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Příklady svislého železničního značení a jejich vztažné body

Obr.11

Obr. 12 Hektometrovník

Rychlostník- obdélníkový

Obr. 13

Sklonovník - klesání Obr. 14 Přejezdník - opakovací

Obr. 15 Výkolejka Obr. 16 Výstražný kolík - pískejte

24


4 Metodika měření železničního svršku Tato kapitola se nejdříve věnuje starší metodice určování geometrických parametrů železničního svršku a následně podrobně probírá metodiku měření APK pomocí systému Trimble® GEDO CE v základní sestavě GEDO Rec, která byla použita pro účely zaměření APK pro společnost JHMD, a.s. Nejdříve se věnuje fázi přípravy k měření (potřebné vstupní parametry, kalibrace), následně stylu připojovacího měření a dále pak samotnému postupu pro správné měření pomocí měřicího vozíku.

4.1 Dřívější metodika měření kolejového svršku Před nástupem měření APK pomocí měřicích systémů jako Trimble® GEDO CE, byly používány rozchodky s odraznými hranoly, systémy KRAB aj. Do nástupu měřicích systémů, které jsou schopny absolutně určit polohu a výšku měřené koleje se používaly ruční rozchodky a KRABy s vazbou na staničení po trati. Tento postup byl používán na výstavbě většiny tratí stavěných v minulém století. Všechny směrové a výškové poměry byly určovány relativně k předchozímu průběhu tratě a do inspekčních, údržbových a rektifikačních deníků se psaly jednotlivé parametry k určitému staničení po trati či v místním systému k zajišťovacím značkám na traťovém vedení (nebo na speciální stabilizaci). Jelikož právě tratě společnosti JHMD, a.s. se svojí výstavbou datují do předminulého století, nejsou k dispozici žádné údaje o parametrech tratě, tyto tratě byly vždy rektifikovány a spravovány pomocí jednoduchých rozchodek se sklonoměrem a pásmem pro měření staničení. Kolejnicové pásy jsou velmi zastaralé a celkově železniční svršek tratí JHMD, a.s. je ve špatném technickém stavu. Po zaměření průběhu jednotlivých tratí byl společností SUDOP Praha, a.s. vytvořen projekt modernizace, který již disponuje veškerým moderním geometrickým popisem průběhu jednotlivých kolejí železničního svršku, ze kterého se bude vytyčovat nový průběh kolejí s větší návrhovou rychlostí a celkovou vyšší kvalitou.

25


Obr. 17 Ukázka měřicího systému KRAB

4.2 Nejnovější metoda měření absolutní polohy koleje Na tratích JHMD, a.s. byla použita metoda APK - měření absolutní polohy koleje pomocí systému Trimble® GEDO CE. Tato metoda přiřazuje návaznost na referenční rámec měřením každého podrobného bodu koleje (levý/pravý kolejnicový pás, osa koleje) v globálním souřadnicovém systému pomocí robotizované totální stanice orientované v bodovém poli. Tímto způsobem je vytvořeno globální zaměření celého železničního svršku zájmového území, z něhož je možno tvořit další projekty. Následující podkapitoly vyjasňují princip měření APK.

26


4.3 Princip systému Trimble® GEDO CE

Obr. 18 Trimble ® GEDO CE

Měřicí vozík Trimble® GEDO CE je součástí systému pro měření všech relevantních geometrických prvků koleje použitím různých senzorů. Měřící vozík je hlavní součást systému pro zajištění geodetické dokumentace koleje železničního svršku. Jednotlivé geometrické parametry (prostorová poloha, rozchod, převýšení) jsou měřeny s vysokou přesností. Návaznost na referenční rámec je uskutečněna použitím robotizované totální stanice nebo GNSS roveru. Vozík je tvořen dvěma paralelními nosníky spojenými příčnými spojkami nesoucí pojezdová kolečka. Mezi hlavními nosníky je umístěna pevná a pohyblivá část středního nosníku, na kterém je umístěn lankový senzor rozchodu. Vše je galvanicky odizolováno k zamezení sepnutí drážní signalizace na měřeném úseku. Měření rozchodu je zajišťováno měřicími nárazníky s kuličkovými ložisky na pohyblivé straně vozíku, které jsou přitlačovány (pomocí pružiny na pevné části vozíku) 14 mm pod temeno kolejnice, určení pozice pohyblivé části a tedy rozměru měřeného rozchodu zajišťuje lankový senzor. Funkce sklonoměru je zajišťována akcelerometry a samotný senzor je připevněn u pevné části nosníku. Komunikace vozíku s kontrolní jednotkou Trimble® TSC3 je udržována pomocí bezdrátového sériového spojení Bluetooth®. Měřící vozík Trimble® GEDO CE je napájen klasickými bateriemi S-série a je možné vozík napájet přibližně 10 hodin (s jednou baterií bez LED osvícení měřené koleje). 27


4.3.1 Technické specifikace Trimble® GEDO CE měřící vozík 1000 mm, 1067 mm, 1435 mm, 1520 mm, 1600 mm, 1668 mm, jiné speciální rozchody na objednávku (pro účely JHMD, a.s. - 760 mm - bosenský rozchod)

Rozchod

Měření rozchodu - rozmezí

-20 mm / +60 mm od nominálního rozchodu

- přesnost (apriorní sm. odch)

+/- 0.1 mm

Měření sklonu - rozmezí

+/- 10° (+/- 130 mm)

- přesnost (apriorní sm. odch)

+/- 0.5 mm USB Flash, PCMCIA/CompactFlash,

Přenos dat

SD Card

Váha

12,5 kg použitá kratší verze pro rozchod 760mm, ostatní kolem 20 kg

Teplotní rozmezí funkčnosti

-30°C až 60°C

Operační systém

Windows® Mobile 6.0

Software

Windows® CE.net aplikace - Trimble® GEDO Rec, GEDO Gps

4.3.2 Senzory Strunový senzor rozchodu Výrobce

ASM

Typ

WS12-250-10V-L10

rozsah měření

250 mm

Teplotní rozsah

-30 °C do +60 °C Sklonoměr

Výrobce

AMOS

Typ

AIM - 76, ocelová skříň

Rozsah měření

+/- 14,5 °C

28


4.3.3 Popis součástí

Obr. 19 Pohled shora

Obr. 20 Pohled zprava

29


4.4 Vstupní hodnoty sytému Trimble® GEDO CE Mezi vstupní hodnoty pro začátek jakéhokoli měření je zapotřebí souboru s geometrickými parametry měřícího vozíku (.TRJ) a souboru se souřadnicemi bodového pole (.CSV) pro připojení stanoviska. Tyto soubory se vkládají do adresářové struktury každého jobu (zakázky) a v těchto chvílích (používaná jedna z prvotních verzí software) jsou tyto soubory nutné k jakémukoli měření.

4.5 Kalibrace rozchodu a sklonu Měřicí systém Trimble® GEDO CE podporuje možnost polní kalibrace obou měřících senzorů pro určení referenčních hodnot rozchodu a ověření správné funkčnosti sklonoměru. Polní kalibrace se provádí při každém začátku měření a používá se k tomu speciální funkce programu GEDO Rec. Při kalibraci rozchodu je nejdříve změřena kalibrovaným metrem (rozchodkou) hodnota rozchodu 14 mm pod temenem kolejnice, následně je měřícím vozíkem najeto na stejné místo a změřen rozchod (zařízení měří relativně). Do pole referenční hodnoty je vložena naměřená hodnota referenčního rozchodu a program vypočítá offset měřícího zařízení a dále ukládá hodnoty o absolutní velikosti rozchodu. Při kalibraci sklonoměru se využívá jednoduché metody měření sklonu ve dvou polohách, kdy je odečtena hodnota sklonu při měřícím vozíku v první poloze, následně je otočen měřící vozík do protisměru do druhé polohy a na stejném místě znovu odečten sklon. Program následně sám spočítá průměr těchto hodnot, což odpovídá správné absolutní hodnotě sklonu.

30


Obr. 21 Dialog kalibrace

4.6 Připojovací měření Připojovací měření je prováděno stejným způsobem jako u klasického měření pomocí robotizovaných totálních stanic značky Trimble® série S/VX pomocí dialogu Určení stanoviska. Pro připojovací měření byly použity stejné parametry jako u měření jednotlivých polygonových pořadů. Měřeno bylo ve dvou polohách v jedné skupině na oba sousední body bodového pole s nastavením měřítka pro vzdálenosti jako volné (free) - to z důvodu zkreslení v celé síti a zároveň tento postup plyne z metodiky měření na drážních dílech (návod SŽDC S3 uvedený níže). Hodnota výšky stanoviska byla vždy vztažena k bodu stanoviska. Výška stanoviska byla měřena svinovacím metrem. Dále je nutno dodat, že stativy trojpodstavcové soustavy byly stavěny vždy s důrazem na co nejpodobnější výšku stativu, takže většina systematických chyb plynoucích z měření výšky stativu (šikmá délka kámen – odrazný hranol) byla jednostranná a dala se odhadem vyloučit již při měření.

4.7 Metodika měření měřícím vozíkem Trimble® GEDO CE Pro zaměření koleje železničního svršku pomocí měřícího vozíku Trimble® GEDO CE je nutné rozvržení měřeného úseku na překrytové oblasti. Tyto překrytové oblasti jsou umístěny na základě viditelnosti mezi jednotlivými stanovisky, buď uprostřed mezi jednotlivými po sobě jdoucími stanovisky, nebo dovoluje-li to viditelnost, u bodu společné orientace. Je možné tedy měřit APK ob stanovisko, v případě že není překročena délka záměry větší než použitá orientace. 31

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie K určení APK se normálně používá dynamické terestrické metody, která dosahuje dostačující přesnosti a zároveň šetří čas strávený na stanovisku. Pro účely zaměření APK pro společnost JHMD, a.s. byly jednotlivé body měřeny v rovných úsecích po deseti metrech a v obloucích po pěti metrech. Tento krok staničení je součástí nastavení polního software dynamické metody a nastavuje se vždy při přechodu z rovného úseku do oblouku a naopak. Při navazování na překrytovou oblast je měřící vozík dotlačen na začátek překrytové oblasti změřené z předchozího stanoviska, následně je systém přepnut do stop&go měřícího módu (zaručuje větší přesnost měření délek - STD), ve kterém jsou změřeny tři nutné překrytové body (nemusejí být měřeny na stejných místech jako překrytové body z předchozího stanoviska), vždy však doplněné o čtvrtý nadbytečný bod. Po zaměření první překrytové oblasti je v polním software přepnuto do dynamického módu, nastaven krok staničení podrobných bodů a měřící vozík je tlačen do druhé překrytové oblasti, kde se postupuje analogicky. U měření systémem Trimble® GEDO CE je potřeba dát si pozor při spouštění měření na správná nastavení atributů měření (výška, konstanta hranolu, čísla připojovacích bodů výšky stativů…). Je nutné též zakrýt či otočit připojovací hranoly na orientacích, jelikož systém automatického cílení je schopný přecílit na tyto hranoly a zavést do měření hrubou chybu (toto se dá však vyřešit systémem pro aktivní vyhledávání cíle Trimble® Target ID). Je nutné též brát v úvahu vegetační a ostatní překážky v okolí tratě, které by mohly dělat problém automatickému cílení a vnášet chyby do měření, jelikož 360° hranol umístěný na vozíku je přibližně 80 cm nad štěrkovým ložem, a proto při měření v zářezech můžou cílení vadit i travní porosty, kopřivy atd. Veškeré práce byly prováděny dle předpisu SŽDC S3, ČSN 73 4959, ČSN 73 6360 - 2 a metodického pokynu pro kontrolní a technologické měření PPK (SŽDC 2011) s ohledem na zvláštní dohody s objednatelem a dodavatelem projektu.

32


Obr. 22 Ukázka měřeného úseku (fotografováno pomocí Trimble ® VISION T M )

5 Použitý software Pro účely zakázky i diplomové práce byl použit různý software pro zpracování měření nebo výsledných elaborátů (Microsoft® Office 2010, OpenOffice 3, Groma v10, Bentley® Microstation® V8i Select series 2, MathWorksTM Matlab® r2009b), zde jsou rozebrány speciální programy týkající se prací se systémem Trimble® GEDO CE, jejich funkce a systémy výpočtů jednotlivých parametrů a souřadnicových sad kolejí železničního svršku. Tyto programy jsou součástí vybavení systému Trimble® GEDO CE, jsou neměnné a systém s jiným software nepracuje, byl tedy jedinou možností pro zpracování zakázky.

5.1 Trimble® GEDO GPS - polní software Trimble® GEDO GPS je speciální verze Trimble® GEDO Rec používaná pro měření s GNSS rovery společnosti Trimble®. Využívá metody RTK pro určení výchozích souřadnic. Tento software byl speciálně zapůjčen společnostmi Sinning GmbH a Geotronics s.r.o. pro účely srovnání přesnosti GNSS měření oproti klasickému terestrickému měření v této diplomové práci. Má stejné uživatelské rozhraní a pracuje stejným způsobem jako program Trimble® GEDO Rec popsaný níže. Tento modul navíc disponuje výpočetním modulem použitým v programu Trimble® GEDO Office 2 pro určení průběhu koleje železničního svršku bez potřeby vyrovnávání překrytů. Polní software rovnou počítá levý/pravý kolejnicový pás a osu koleje. Na rozdíl od 33

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie programu GEDO Rec, který měřená surová data musí nejdříve exportovat do programu GEDO Office 2 pro vyrovnání překrytů. Princip výpočtu průběhu koleje je popsán níže.

5.2 Trimble® GEDO REC - polní software Trimble® GEDO Rec je polní software dodávaný společností Trimble® (vyvíjen společností Sinning GmbH) instalovaný do kontrolní jednotky Trimble® TSC3, jedná se o ovládací program celého systému při měření APK železničního svršku v terénu. Komunikuje přes kontrolní jednotku s měřícím vozíkem pomocí bezdrátového spojení Bluetooth® a s robotizovanou stanicí Trimble® serie S/VX na volném pásmu 2.4 GHz. Je vyvíjen pro operační systém Microsoft® Windows® Mobile 5. Ovládací rozhraní je stejné jako u ostatních zařízení Trimble® (program Trimble® Survey ControllerTM). Program umožňuje kalibraci sklonoměru a měřícího zařízení rozchodu, připojení volného/pevného stanoviska a metody dynamického a stop&go měření.

5.2.1 Systém záznamu Po připojení stanoviska je hranol umístěný na konstrukci měřicího vozíku automaticky sledován pomocí automatického elektronického cílení robotizovanou totální stanicí umístěnou na stanovisku. V daných bodech jsou registrovány souřadnice a přidružené atributy sklonu, rozchodu a centračních prvků měřícího vozíku, které jsou následně v programu Trimble® GEDO Office 2 použity pro výpočet osy koleje a levého/pravého kolejnicového pásu pomocí jednoduchých matematických vztahů. Jelikož není možné určit definitivní průběh koleje pouze z měřených souřadnic a senzorových dat je nutné přiřadit dále i informaci o referenční křivce – jde o určení směru pohybu vozíku v závislosti na staničení tratě a určení nepřevýšeného kolejnicového pásu (standardně se poloha vztahuje k vnějšímu kolejnicovému pásu a výška k nepřevýšenému kolejnicovému pásu). Parametry pro určení průběhu: 

pozice hranolu na konstrukci měřícího vozíku (levá/pravá)



pozice pevné části měřícího vozíku (levá/pravá)



vztažný bod výšky (levý/pravý) - ve směru staničení - směr staničení je definován prvním registrovaným bodem a bodem s největší vzdáleností 34


Obr. 23 Schéma geometrických prvků

5.3 Trimble® GEDO Office 2 Program Trimble® GEDO Office 2 byl použit pro postprocessing naměřených dat pomocí měřicího vozíku Trimble® GEDO CE. Tento software je dodáván společně s celým systémem společností Trimble® (vyvíjen společností Sinning GmbH) a obsahuje více různých modulů. Dokončené bylo zatím zaměření tratí JHMD, a.s., proto byl použit jen modul GEDO Rec (GEDO GPS). Dále je možné program rozšířit o moduly GEDO Tamp a GEDO Vorsys. GEDO Tamp je modul pro vytyčování projektovaných kolejí v terénu a výpočet korekčních prvků kolejnicových pásů pro železniční podbíječky. Princip měření je stejný jako u modulu GEDO Rec. Jde však o přímé vytyčování z nahrané geometrie projektu železničního svršku a online exportu korekcí do železničních podbíječek (i v real-time režimu). GEDO Vorsys je systém speciálního měření pomocí dvou měřicích vozíků, kdy na jednom měřícím vozíku je umístěný odrazný hranol a na druhém robotizovaná totální stanice. Jde o vylepšenou metodu dlouhých tětiv, další informace k tomuto dosti obsáhlému tématu se dají najít na adrese <>.

5.3.1 Charakteristika Veškerá vstupní surová data naměřená v terénu jsou importována do postprocessing programu Trimble® GEDO Office 2, kde mohou být vizualizována, kontrolována a editována podle potřeby. Program je schopný spravovat celý projekt organizací jednotlivých kolejí 35

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie železničního svršku, jejich projektovanou geometrii, vyrovnávat naměřené kolejové segmenty z jednotlivých stanovisek, transformovat výsledné souřadnice a tvořit výstupy pro následné předání investorovi.

5.3.2 Funkce

Obr. 24 Hlavní menu programu Trimble ® GEDO Office 2



Geometrie



Globální zařazení



Měřená data



Analýza



Transformace 5.3.2.1 Geometrie

Geometrie se používá pro import horizontálních, vertikálních a sklonových parametrů koleje a import korespondujících referenčních bodů železničního svršku. Tato funkce nebyla v demonstrované zakázce využita, jelikož úzkorozchodné dráhy JHMD, a.s. nedisponují žádným předchozím projektem ani žádnou předchozí dokumentací geometrických parametrů železničního svršku. Zde se dají vizualizovat a počítat naměřené odchylky od projektu. V obrázcích jsou použita demonstrační data.

36




Horizontální geometrie - parametry jednotlivých geometrických prvků koleje (staničení, typ, poloha, orientace, délka, rádius…)

Obr. 25 Okno horizontální geometrie



Vertikální geometrie - parametry jednotlivých geometrických prvků koleje ve vertikálním smyslu (staničení, výška, rádius, typ přechodnice …)

Obr. 26 Okno vertikální geometrie

37




Geometrie sklonů - zde se importují horizontální a vertikální odsazení levého a pravého kolejnicového pásu od osy koleje

Obr. 27 Okno geometrie sklonů



Referenční body - import referenčních bodů segmentů kolejí pro globální zařazení jednotlivých geometrických parametrů kolejí železničního svršku

Obr. 28 Okno referenčních bodů

5.3.2.2 Globální zařazení Tato funkce je využívána pro globální zařazení importovaných geometrických parametrů jednotlivých kolejí železničního svršku v rámci celého projektu. Může být takto řazena podle staničení nebo pomocí referenčních bodů jednotlivých segmentů. Stejně jako

38

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie u geometrie výše, nebyla funkce globálního zařazení geometrických prvků železničního svršku využita. V obrázcích jsou použita demonstrační data. 5.3.2.3 Měřená data Zde je možno editovat stanoviska, měřené body kolejových segmentů, měřené body topologie, skenování nebo profilování. Vše je řazeno dle jednotlivých stanovisek a měřených segmentů různých kolejí. 

Stanovisko - přehled naměřených surových dat a výsledné hodnoty připojovacího měření spolu se svými směrodatnými odchylkami

Obr. 29 Dialog stanoviska

39

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 

Podrobné body - přehled měřených bodů kolejových segmentů, bodů topologie, profilování a měřených významných bodů koleje

Obr. 30 Dialog podrobného měření

5.3.2.4 Analýza V analytické části jsou naměřené segmenty koleje spojeny dohromady a na překrytových oblastech vyrovnány. V záložce celkového přehledu je možné segmenty vizualizovat včetně jejich překrytů a jednotlivých stanovisek.

Obr. 31 Okno přehledu analýzy

V dialogu vyrovnání jsou po výpočtu a vyrovnání zobrazeny horizontální a vertikální odchylky, vždy na jednom překrytu, zobrazené v milimetrech.

40


Obr. 32 Dialog vyrovnání překrytových oblastí

5.3.2.5 Transformace Výsledné souřadnice je možné v programu Trimble® GEDO Office 2 transformovat z místního sytému do zvoleného referenčního rámce či naopak, program používá helmertovu shodnostní transformaci. Jelikož v demonstrované zakázce bylo měřeno v bodovém poli v S-JTSK, nebylo zapotřebí jakékoli transformace měřených souřadnic.

5.4 Systém výpočtu průběhu segmentu koleje Pro výpočet jednotlivých bodů každého segmentu jsou použity vždy okolní body středového bodu Pi. Těmito body (Pi-1, Pi, Pi+1) je definován kružnicový oblouk, v bodě Pi je určena normála na tečnu definovaného kružnicového oblouku v tomto bodě. K tomuto bodu je ve směru normály připočítán offset (rozchod, geometrie měřícího vozíku, sklon) a určeny souřadnice osy a druhého kolejnicového pásu. Zde o orientaci normály rozhoduje umístění hranolu na měřícím vozíku a směr k dalšímu registrovanému bodu. Při vhodně zvoleném kroku staničení jednotlivých bodů je chyba z aproximace zanedbatelná.

41


Obr. 33 Schéma výpočtu průběhu segmentu koleje

5.5 Problematika vyrovnání překrytů Všechna měření jsou ovlivněna systematickými a náhodnými chybami, proto se využívá překrytových oblastí pro správné navázání jednotlivých segmentů kolejí meřených z různých stanovisek. V okolí těchto překrytových oblastí je možné vyrovnat měřená data na nejbližší hodnoty pro zajištění správné geometrie železničního svršku. V případě, že by překrytové oblasti nebyly zaměřeny a vyrovnány, docházelo by na styku dvou segmentů k určitému „uskočení“ vlivem působících systematických či náhodných chyb na stanovisku. Odchylky na jednotlivých překrytech se dají následně použít i pro posouzení přesnosti celého měření. Pro výpočet jednotlivých odchylek v překrytu neexistuje žádná skutečná referenční křivka, proto je výpočet aproximován kružnicovým obloukem procházejícím třemi body. Tato aproximace má největší chybu v případě, že mezi body definující kružnicový oblouk se nachází bod tečna - kružnice (tečna - přechodnice).

42

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Výpočet vyrovnání překrytových a vyrovnávaných oblastí je ovlivněn nastavením různých vah a délkou vyrovnávané oblasti. Váhy jednotlivých bodů jsou voleny, buď jako ekvivalentní nebo v závislosti na vzdálenosti od stanoviska. V obou případech jsou nejdříve vypočítány horizontální a vertikální odchylky ve středu překrytové oblasti. V případě ekvivalentních vah jsou polohy jednotlivých bodů ve vyrovnávané oblasti obou navazujících segmentů opraveny o polovinu průměrné hodnoty horizontálních a vertikálních odchylek ze středu překrytové oblasti. Délka vyrovnávané oblasti se volí tak, aby na překrytu docházelo k co nejmenším rozdílům. Body ležící mimo vyrovnávanou oblast nejsou opraveny. Od konců vyrovnávaných oblastí se opravy zvětšují lineárně.

Obr. 34 Vyrovnání s ekvivalentními váhami

43

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Při zavedení vah závislých na vzdálenosti od stanoviska, jsou vyrovnávány pouze body jednoho segmentu (body druhého segmentu jsou vyrovnávány spolu s další překrytovou oblastí). Vždy jsou vyrovnány body segmentu s větší průměrnou vzdáleností od stanoviska. V této metodě výpočtu jsou takto vyrovnány všechny body segmentu, na rozdíl od metody s ekvivalentními váhami, kde jsou vyrovnány pouze body ve zvolené vyrovnávané oblasti. Tato metoda je určena pro měření podezřelá z vlivu větších systematických chyb přístrojového vybavení či připojení stanoviska.

Obr. 35 Vyrovnání "s váhami"

44


6 Srovnávací měření a určení přesnosti Pro účely porovnání přesností určení jednotlivých parametrů APK pomocí Trimble® GEDO CE byla vybrána část na trati Jindřichův Hradec - Nová Bystřice u vesnice Blažejov. Tato oblast byla vybrána, protože otevřeností krajiny splňuje podmínky pro měření GNSS metodou, a dále obsahuje levotočivou zatáčku ve směru staničení, která má největší naměřené převýšení převýšeného kolejnicového pásu 40 mm, dva rovné úseky a návrhová rychlost zde dosahuje 50 km/h. Na tomto čtyřsetmetrovém úseku jsou dvě stanoviska (body 4655, 4656), ze kterých bylo prováděno veškeré terestrické měření, dvě přidružené orientace (5036, 4657) a jednu překrytovou oblast tvořenou čtyřmi body po dvou metrech.

Obr. 36 Vybraný úsek pro účely srovnání

45


6.1 Určení empirické přesnosti Trimble® GEDO CE Rozchod Převýšení 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 758.8 5.6 0.10* 0.50*

Rozchodka JHMD, a.s. Měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Směrodatná odchylka [mm]

Rozchod 758.0 758.0 758.1 758.2 758.3 758.2 758.4 758.3 758.2 758.1 758.0 758.1 758.0 758.0 758.0 758.0 758.0 758.0 758.2 757.9 758.1 758.0 758.0 757.8 758.1 758.1 757.9 758.0 758.2 758.1 0.13

Převýšení 5 5 4 5 4 5 4 5 5 5 5 5 5 6 5 5 5 5 5 5 6 5 6 5 5 5 5 5 6 5 0.49

Tab. 1 Určení empirické přesnosti

Určování empirických směrodatných odchylek měření rozchodu a sklonoměru probíhalo na nádraží Střížovice 28. listopadu 2012 na koleji č. 3. Pro určení empirické směrodatné odchylky bylo odečteno třicet hodnot pro každý parametr (sklon, rozchod) u každého měřicího zařízení. Následně byla vypočítána empirická směrodatná odchylka každého parametru.

46

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie (*) U měřicího vozíku Trimble® GEDO CE nebyla prokázána žádná odchylka v souboru odečtených parametrů (na bod bylo najížděno různými způsoby, vozík byl otáčen atd.), proto byla jako směrodatná odchylka odečtení hodnot zařízení zvolena apriorní směrodatná odchylka udávaná výrobcem. Z naměřených hodnot vyplývá, že empirická směrodatná odchylka jednotlivých parametrů u rozchodky je blízká apriorním směrodatným odchylkám udávaným výrobcem měřícího vozíku Trimble® GEDO CE, avšak tyto hodnoty jsou, co se zkušeností s tímto zařízením týče, silně podhodnoceny výrobcem (viz Tab. č. 4). Koleje tratí JHMD, a.s. jsou ve velmi špatném technickém stavu, který se promítá do jednotlivých měření jako náhodné působení. Proto velmi záleží na kolejnici a jejím technickém stavu při měření. Přesnost měřícího zařízení na vozíku je ve většině případů vyšší než tyto nahodilé odchylky technického stavu kolejnice.

6.2 Srovnání parametrů sklonu a rozchodu na měřeném úseku V této podkapitole jsou srovnávána a analyzována naměřená data rozchodů a sklonů na měřeném úseku u obce Blažejov. Jelikož kolejový svršek tratí JHMD, a.s. je ve velmi špatném technickém stavu, je u srovnání jednotlivých parametrů velká pravděpodobnost vlivu technického stavu kolejnic. Bylo proto vybráno čtyřicet dva bodů, na kterých bylo měřeno čtyřikrát měřícím vozíkem Trimble® GEDO CE a jednou rozchodkou společnosti JHMD, a.s. Referenční hodnotou byl vždy zvolen průměr ze čtyř měření (SG1, SG2, SG3, SGGPS) měřicím vozíkem Trimble GEDO CE a to dle klasického vzorce pro aritmetický průměr:

Od této referenční hodnoty byly následně odečítány jednotlivé rozdíly, vynesené do grafu a z těchto hodnot byla následně vypočítána výběrová směrodatná odchylka dle vzorce:

47


6.2.1 Rozchod Jako referenčního zařízení pro srovnání rozchodů bylo použito přesnějšího měřícího vozíku Trimble® GEDO CE (viz kap. 6.1), jako referenční hodnota byl určen průměr odečtených hodnot. Následně byly určeny jednotlivé rozdíly rozchodů (ve smyslu má býti (průměr) - jest (rozchodka JHMD, a.s., SGx, SG-GPS)) a jejich výběrové směrodatné odchylky. Z grafů je patrný vliv systematické chyby u rozchodky JHMD, a.s. Jelikož nebylo možné získat kalibrační protokol tohoto zařízení a celkově se jednalo o velmi zastaralé měřicí zařízení, je možné, že vykazuje určitou systematickou odchylku posuvného měřítka. Dále pak jsou podezřelé měření na staničení 0.02 km a 0.25 km z hrubé chyby čtení rozchodu (je ale též možně, že jde o nesprávné nastavení nárazníku 14 mm pod temeno kolejnice či mechanické opotřebení kolejnice - nárazníky rozchodky JHMD, a.s. nejsou totožné s měřícími nárazníky měřícího vozíku). Odlehlosti u měřícího vozíku Trimble® GEDO jsou nejspíše způsobeny technickým stavem kolejnicových pásů. V tabulce č. 2 jsou uvedeny měřené hodnoty a hodnota průměru (referenční hodnota). Grafy vždy zobrazují jednotlivé rozdíly od průměru (nulová hodnota značí hodnotu průměru) a jejich výběrovou směrodatnou odchylku. Rozchod [mm] Staničení Rozchodka

SG1

SG2

SG3

SG GPS

Průměr SGx

0.00

764.20

765.15 765.05 765.15 765.00

765.09

0.01

766.50

761.85 761.95 761.85 761.90

761.89

0.02

760.10

759.25 759.25 759.35 759.30

759.29

0.03

766.50

765.85 765.95 765.95 765.90

765.91

0.04

764.50

763.85 763.75 763.75 763.80

763.79

0.05

755.00

754.65 754.65 754.65 754.70

754.66

0.06

761.50

761.25 761.15 761.05 761.10

761.14

0.07

761.90

760.45 760.45 760.55 760.50

760.49

0.08

761.80

761.35 761.35 761.35 761.40

761.36

0.09

755.50

753.85 753.85 753.85 754.00

753.89

0.10

760.00

759.15 759.15 759.15 759.10

759.14

0.11

764.00

763.05 763.05 763.05 763.20

763.09

0.12

764.50

764.05 763.95 764.05 764.00

764.01

48

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 0.13

769.90

769.75 769.65 769.65 769.60

769.66

0.14

775.00

774.75 774.55 774.55 774.00

774.46

0.15

779.50

778.15 778.25 778.25 778.10

778.19

0.16

768.90

767.85 767.65 767.75 767.80

767.76

0.17

773.30

773.65 773.65 773.65 773.70

773.66

0.18

769.50

768.45 768.45 768.35 768.40

768.41

0.19

761.00

759.05 759.05 759.05 759.00

759.04

0.20

764.30

763.75 763.65 763.65 763.60

763.66

0.21

761.00

761.45 761.45 761.45 761.50

761.46

0.22

772.90

772.75 772.85 772.55 772.80

772.74

0.23

766.10

766.15 766.25 766.25 766.30

766.24

0.24

768.30

772.45 772.55 772.55 772.60

772.54

0.25

765.00

764.25 764.25 764.25 764.30

764.26

0.26

771.90

770.95 770.95 770.95 770.90

770.94

0.27

759.50

758.75 758.75 758.75 758.60

758.71

0.28

775.00

774.75 774.65 774.85 775.00

774.81

0.29

773.00

773.05 773.05 773.15 772.90

773.04

0.30

770.00

770.15 770.15 770.25 770.10

770.16

0.31

768.10

767.85 767.85 767.85 767.80

767.84

0.32

760.90

760.05 760.05 760.05 760.10

760.06

0.33

766.20

765.85 765.85 765.95 766.00

765.91

0.34

765.80

765.15 765.25 765.25 765.30

765.24

0.35

772.80

771.85 771.95 771.95 772.00

771.94

0.36

775.80

775.25 775.35 775.55 775.20

775.34

0.37

773.80

773.85 773.85 773.85 773.70

773.81

0.38

776.00

775.55 775.45 775.45 775.60

775.51

0.39

773.80

771.85 771.95 771.95 772.00

771.94

0.40

759.50

758.65 758.65 758.65 758.70

758.66

0.41

761.50

760.45 760.55 760.35 760.70

760.51

0.42

759.00

757.95 757.95 757.95 758.00

757.96

Tab. 2 Naměřené hodnoty rozchodů

49


Obr. 37 Graf srovnání rozchodu - rozchodka JHMD, a.s.

Obr. 38 Graf srovnání rozchodu - SG1

50


Obr. 39 Graf srovnání rozchodu - SG2

Obr. 40 Graf srovnání rozchodu - SG 3

51


Obr. 41 Graf srovnání rozchodu - SG GPS

6.2.2 Sklon Parametry sklonu byly srovnávány stejným způsobem jako parametry rozchodu. Zde je patrný vliv systematické chyby u rozchodky JHMD, a.s. od 0.11 km. Tato systematická chyba je tvořena především špatně rektifikovanou urovnávací libelou sklonu rozchodky a začíná po prvních sto metrech staničení, v místě směrového přechodu tečna - kružnice, kde převýšení kolejnicového pásu v oblouku nabývá větších hodnot. U sklonů měřených měřicím vozíkem jsou jednotlivé odchylky rozchodu distribuovány pravidelně bez jakéhokoli podezření ze systematické či hrubé chyby s výjimkou staničení 0.15 km, kde měření vykazuje určitou odlehlost (zde bych příčinu přisoudil právě technickému stavu koleje). Odchylky jsou v řádu desetin milimetru, což spíše odpovídá špatnému technickému stavu kolejnic, kdy při různém najetí jsou odečítány různé rozchody. V tabulce č.3 jsou uvedeny měřené hodnoty jednotlivých měření a hodnota průměru (referenční hodnota). Tabulka č. 4 obsahuje jednotlivé rozdíly od referenční hodnoty, průměrné rozdíly a výběrové směrodatné odchylky. Grafy vždy zobrazují jednotlivé rozdíly

52

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie od průměru (nulová hodnota značí hodnotu průměru) a jejich výběrovou směrodatnou odchylku.

Sklon [mm] Staničení Rozchodka

SG1

SG2

SG3

SG GPS

Průměr SGx

0.00

7.00

6.00

6.00

6.00

6.10

6.03

0.01

-8.50

-7.90

-8.00

-7.80

-8.10

-7.95

0.02

1.10

-0.60

-0.60

-0.60

-0.60

-0.60

0.03

1.90

1.40

1.40

1.40

1.30

1.38

0.04

3.10

3.90

3.80

3.60

3.80

3.78

0.05

3.90

2.30

2.30

2.30

2.60

2.38

0.06

-2.00

-3.70

-3.70

-3.70

-3.70

-3.70

0.07

2.10

0.90

0.80

0.70

0.50

0.73

0.08

-3.20

1.80

1.80

1.80

1.90

1.83

0.09

6.00

4.50

4.50

4.40

4.40

4.45

0.10

-3.30

0.70

0.60

0.50

0.70

0.63

0.11

-11.20

-13.50

-13.60

-13.70

-13.50

-13.58

0.12

-21.00

-29.30

-29.40

-29.40

-29.70

-29.45

0.13

-28.10

-32.20

-32.10

-32.10

-31.80

-32.05

0.14

-33.90

-40.20

-39.90

-40.00

-36.90

-39.25

0.15

-28.10

-33.80

-33.90

-34.00

-33.00

-33.68

0.16

-27.30

-32.70

-32.60

-32.70

-32.80

-32.70

0.17

-26.80

-31.30

-31.50

-31.40

-31.80

-31.50

0.18

-25.20

-30.30

-30.20

-30.10

-30.50

-30.28

0.19

-26.00

-30.40

-30.30

-30.30

-29.90

-30.23

0.20

-26.20

-31.50

-31.40

-31.50

-31.80

-31.55

0.21

-20.00

-26.00

-26.00

-26.00

-26.30

-26.08

0.22

-25.50

-30.20

-30.30

-30.10

-30.20

-30.20

0.23

-27.10

-31.60

-31.60

-31.60

-31.90

-31.68

0.24

-21.80

-26.30

-26.60

-26.50

-26.50

-26.48

0.25

-24.90

-29.30

-29.20

-29.20

-29.50

-29.30

0.26

-23.20

-27.10

-27.10

-27.20

-27.30

-27.18

53


-23.00

-26.70

-26.90

-26.80

-26.90

-26.83

0.28

-28.80

-31.30

-31.20

-31.20

-31.50

-31.30

0.29

-23.10

-27.40

-27.40

-27.40

-27.50

-27.43

0.30

-20.50

-24.50

-24.60

-24.60

-24.50

-24.55

0.31

-23.80

-26.60

-26.60

-26.60

-26.80

-26.65

0.32

-26.20

-29.60

-29.50

-29.50

-29.60

-29.55

0.33

-25.50

-29.80

-29.80

-29.70

-30.10

-29.85

0.34

-22.50

-26.10

-26.20

-26.10

-26.50

-26.23

0.35

-22.00

-25.50

-25.80

-25.60

-26.30

-25.80

0.36

-19.80

-24.90

-25.00

-25.00

-24.00

-24.73

0.37

-19.00

-22.50

-22.40

-22.30

-22.20

-22.35

0.38

-16.00

-20.10

-20.10

-19.90

-19.30

-19.85

0.39

-25.00

-29.10

-29.00

-29.00

-29.20

-29.08

0.40

-19.00

-23.00

-23.30

-23.00

-22.80

-23.03

0.41

-6.10

-10.80

-10.80

-10.70

-10.80

-10.78

0.42

7.50

1.40

1.40

1.40

1.40

1.4

Tab. 3 Naměřené hodnoty sklonů

54


Obr. 42 Graf srovnání sklonu - rozchodka JHMD, a.s.

Obr. 43 Graf srovnání sklonu - SG 1

55


Obr. 44 Graf srovnání sk lonu - SG 2

Obr. 45 Graf srovnání sklonu - SG 3

56


Obr. 46 Graf srovnání sklonu - SG GPS

57

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Jednotlivé rozdíly od referenční hodnoty rozchodů a sklonů dle staničení Rozchodka

SG1

SG2

SG3

SG GPS

Staničení rozchod sklon rozchod sklon rozchod sklon rozchod sklon rozchod sklon 0.00

0.89

-1.0

-0.06

0.0

0.04

0.0

-0.06

0.0

0.00

0.0

0.01

-4.61

0.6

0.04

0.0

-0.06

0.1

0.04

-0.1

0.00

-0.1

0.02

-0.81

-1.7

0.04

0.0

0.04

0.0

-0.06

0.0

-0.10

0.0

0.03

-0.59

-0.5

0.06

0.0

-0.04

0.0

-0.04

0.0

-0.10

0.0

0.04

-0.71

0.7

-0.06

-0.1

0.04

0.0

0.04

0.2

0.10

0.3

0.05

-0.34

-1.5

0.01

0.1

0.01

0.1

0.01

0.1

0.00

0.0

0.06

-0.36

-1.7

-0.11

0.0

-0.01

0.0

0.09

0.0

0.20

0.0

0.07

-1.41

-1.4

0.04

-0.2

0.04

-0.1

-0.06

0.0

-0.10

0.2

0.08

-0.44

5.0

0.01

0.0

0.01

0.0

0.01

0.0

0.00

0.0

0.09

-1.61

-1.6

0.04

0.0

0.04

0.0

0.04

0.0

0.00

0.1

0.10

-0.86

3.9

-0.01

-0.1

-0.01

0.0

-0.01

0.1

0.00

0.2

0.11

-0.91

-2.4

0.04

-0.1

0.04

0.0

0.04

0.1

0.00

0.2

0.12

-0.49

-8.5

-0.04

-0.1

0.06

-0.1

-0.04

-0.1

0.00

0.1

0.13

-0.24

-4.0

-0.09

0.1

0.01

0.0

0.01

0.0

0.10

-0.1

0.14

-0.54

-5.4

-0.29

1.0

-0.09

0.6

-0.09

0.8

0.20

-0.2

0.15

-1.31

-5.6

0.04

0.1

-0.06

0.2

-0.06

0.3

-0.10

0.2

0.16

-1.14

-5.4

-0.09

0.0

0.11

-0.1

0.01

0.0

0.10

0.0

0.17

0.36

-4.7

0.01

-0.2

0.01

0.0

0.01

-0.1

0.00

0.1

0.18

-1.09

-5.1

-0.04

0.0

-0.04

-0.1

0.06

-0.2

0.10

-0.2

0.19

-1.96

-4.2

-0.01

0.2

-0.01

0.1

-0.01

0.1

0.00

-0.1

0.20

-0.64

-5.4

-0.09

-0.1

0.01

-0.2

0.01

-0.1

0.10

0.0

0.21

0.46

-6.1

0.01

-0.1

0.01

-0.1

0.01

-0.1

0.00

0.0

0.22

-0.16

-4.7

-0.01

0.0

-0.11

0.1

0.19

-0.1

0.20

-0.1

0.23

0.14

-4.6

0.09

-0.1

-0.01

-0.1

-0.01

-0.1

-0.10

0.0

0.24

4.24

-4.7

0.09

-0.2

-0.01

0.1

-0.01

0.0

-0.10

0.2

0.25

-0.74

-4.4

0.01

0.0

0.01

-0.1

0.01

-0.1

0.00

-0.1

0.26

-0.96

-4.0

-0.01

-0.1

-0.01

-0.1

-0.01

0.0

0.00

0.1

0.27

-0.79

-3.8

-0.04

-0.1

-0.04

0.1

-0.04

0.0

0.00

0.1

0.28

-0.19

-2.5

0.06

0.0

0.16

-0.1

-0.04

-0.1

-0.10

-0.1

58


0.04

-4.3

-0.01

0.0

-0.01

0.0

-0.11

0.0

-0.10

0.0

0.30

0.16

-4.1

0.01

-0.1

0.01

0.1

-0.09

0.1

-0.10

0.1

0.31

-0.26

-2.9

-0.01

-0.1

-0.01

-0.1

-0.01

-0.1

0.00

0.0

0.32

-0.84

-3.4

0.01

0.1

0.01

0.0

0.01

0.0

0.00

-0.1

0.33

-0.29

-4.4

0.06

-0.1

0.06

-0.1

-0.04

-0.2

-0.10

-0.1

0.34

-0.56

-3.7

0.09

-0.1

-0.01

0.0

-0.01

-0.1

-0.10

0.0

0.35

-0.86

-3.8

0.09

-0.3

-0.01

0.0

-0.01

-0.2

-0.10

0.1

0.36

-0.46

-4.9

0.09

0.2

-0.01

0.3

-0.21

0.3

-0.30

0.1

0.37

0.01

-3.4

-0.04

0.1

-0.04

0.0

-0.04

-0.1

0.00

-0.2

0.38

-0.49

-3.9

-0.04

0.3

0.06

0.3

0.06

0.0

0.10

-0.2

0.39

-1.86

-4.1

0.09

0.0

-0.01

-0.1

-0.01

-0.1

-0.10

-0.1

0.40

-0.84

-4.0

0.01

0.0

0.01

0.3

0.01

0.0

0.00

0.0

0.41

-0.99

-4.7

0.06

0.0

-0.04

0.0

0.16

-0.1

0.10

-0.1

0.42

-1.04

-6.1

0.01

0.0

0.01

0.0

0.01

0.0

0.00

0.0

Průměr

-0.52

-3.3

0.00

0.0

0.00

0.0

-0.01

0.0

-0.01

0.0

σ

1.14

2.5

0.07

0.2

0.05

0.1

0.07

0.2

0.10

0.1

Tab. 4 Tabulka rozdílů od referenční hodnoty rozchodů a sklonů dle staničení

6.3 Referenční stop&go měření pro srovnání přesností jednotlivých metod Pro potřeby srovnání přesností jednotlivých metod měření byla určena apriori nejpřesnější metoda stop&go měřená klasickou terestrickou metodou. Na vybraném čtyřsetmetrovém úseku byly vyznačeny přibližně po deseti metrech (+/- 10 cm) měřické značky (akrylátovým fixem bílé barvy na temeno kolejnice), na které bylo postupně najížděno měřickým vozíkem a registrovány parametry APK (surová data prostorové polární metody, parametry sklonu a rozchodu a parametry průběhu koleje). Pro srovnávání přesnosti měření APK, bylo měření metodou stop&go opakováno třikrát na prvním stanovisku a následně třikrát na druhém stanovisku (pro vyloučení chyby připojovacího měření a geodetického podkladu). Měřeno bylo robotizovanou totální stanicí Trimble® VX Spatial StationTM (1“, 2 mm + 2 ppm, mód STD).

59

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Jako výchozí hodnoty pro srovnání přesností jednotlivých metod byly určeny hodnoty průměru těchto tří měření metodou stop&go, od kterých se určovaly jednotlivé odchylky (ve smyslu má býti - jest). Pro porovnání jednotlivých metod (terestrická x GNSS) byly srovnávány výsledné souřadnice po vyrovnání překrytů (průměr terestrického stop&go měření) a měřené souřadnice pomocí GNSS (tato metoda s překryty nepracuje). Výsledné rozdíly a jejich směrodatné odchylky jsou viditelné v grafech níže. Z grafů je patné, že GNSS měření obsahuje značnou část systematické chyby, která bohužel nejde přesně specifikovat, jelikož není o nastavení sestavy GPS pro měřicí vozík Trimble® prakticky nic známo. Tento modul byl převzatý od společností Geotronics, s.r.o. a Sinning GmbH, již připravený k měření pro účely diplomové práce. Tato systematická chyba je podezřelá ze závislosti na směru jízdy vozíku (projevuje se ve směru normály) a proto leží odhad působení na straně centračních prvků výpočtu referenčního kolejnicového pásu, taktéž je ale možné, že se více liší klíč pro transformaci do S-JTSK. U jednotlivých měření terestrickou stop&go metodou (SGx, SG-GPS) byly vyneseny do grafů jednotlivé polohové rozdíly od průměru. Je možné pozorovat, že na začátku měřeného úseku (směr východní) je vidět vliv délek na souřadnici Y a vliv měřených směrů na souřadnici X, postupně se zmenšuje do 0.13 km (okolí stanoviska), následuje překryt s vyrovnanými souřadnicemi 0.24 - 0.26 km (minimální rozdíly) a okolí druhého stanoviska s krátkými délkami. U výšek také stoupá chyba se vzdáleností a směrem ke středu se postupně snižuje. Tento vliv je též vlivem vyrovnání překrytové a vyrovnávané oblasti. V grafech je vyznačena výběrová směrodatná odchylka rozdílu σ u výšek. Tabulka č. 5 se souřadnicovými rozdíly byla s ohledem na čitelnost a přehlednost práce omezena na polohovou složku. Obsahuje jednotlivé souřadnicové rozdíly od referenční linie a výběrové směrodatné odchylky spolu s celkovou polohovou směrodatnou odchylkou. Veškeré údaje jsou uváděny v metrech.

60


Obr. 47 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG 1

Obr. 48 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG 1

61



Obr. 50 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG 2

62



Obr. 52 Odchylky od průběhu refer enční linie - výška - SG 3

63


Obr. 53 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG GPS

Obr. 54 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG GPS

64

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Jednotlivé odchylky od referenční linie SG1

SG2

SG3

SG GPS

Číslo bodu

Δx

Δy

Δx

Δy

Δx

Δy

Δx

Δy

1

0.0020

-0.0094

0.0004

0.0067

-0.0025

0.0027

-0.0222

-0.0112

2

0.0023

-0.0076 -0.0003

0.0063

-0.0020

0.0013

-0.0006

-0.0034

3

0.0017

-0.0071

0.0001

0.0055

-0.0018

0.0015

-0.0224

-0.0049

4

0.0011

-0.0076 -0.0005

0.0038

-0.0005

0.0038

-0.0187

0.0080

5

0.0007

-0.0066

0.0001

0.0033

-0.0009

0.0033

-0.0106

-0.0045

6

0.0000

-0.0058 -0.0005

0.0034

0.0005

0.0024

-0.0114

0.0056

7

0.0007

-0.0050 -0.0008

0.0025

0.0002

0.0025

-0.0075

0.0035

8

0.0016

-0.0039 -0.0008

0.0019

-0.0008

0.0019

0.0018

0.0034

9

0.0000

-0.0033 -0.0005

0.0016

0.0006

0.0016

0.0095

0.0142

10

0.0010

-0.0027 -0.0005

0.0013

-0.0004

0.0013

0.0052

0.0090

11

0.0014

-0.0021 -0.0001

0.0010

-0.0012

0.0010

0.0104

0.0106

12

0.0005

-0.0031

0.0002

-0.0019

-0.0007

0.0051

0.0039

0.0138

13

0.0004

0.0001

0.0000

0.0005

-0.0003

-0.0005

0.0060

0.0215

14

0.0007

0.0001

-0.0005

0.0000

-0.0003

0.0000

0.0071

0.0256

15

0.0008

0.0040

-0.0009

-0.0020

0.0002

-0.0020

0.0142

0.0291

16

0.0004

0.0021

-0.0002

-0.0011

-0.0002

-0.0011

0.0198

0.0306

17

0.0002

0.0029

0.0003

-0.0020

-0.0006

-0.0010

0.0151

0.0246

18

0.0002

0.0031

-0.0006

-0.0011

0.0004

-0.0021

0.0161

0.0327

19

0.0012

0.0029

-0.0006

-0.0019

-0.0005

-0.0009

0.0180

0.0229

20

0.0003

0.0027

0.0002

-0.0013

-0.0005

-0.0013

0.0144

0.0301

21

0.0005

0.0023

-0.0003

-0.0012

-0.0002

-0.0012

0.0082

0.0253

22

0.0004

0.0024

-0.0001

-0.0012

-0.0003

-0.0012

0.0151

0.0278

23

0.0002

0.0024

0.0000

-0.0017

-0.0003

-0.0007

0.0091

0.0281

24

0.0003

0.0009

-0.0006

-0.0004

0.0003

-0.0004

0.0108

0.0330

25

-0.0003

0.0003

0.0002

-0.0007

0.0002

0.0003

0.0105

0.0236

26

-0.0009

0.0003

0.0009

-0.0001

-0.0001

-0.0001

0.0099

0.0245

27

-0.0002

0.0001

-0.0002

-0.0001

0.0005

-0.0001

0.0060

0.0164

28

-0.0002

0.0001

0.0001

0.0000

0.0001

0.0000

0.0094

0.0216

29

-0.0003

0.0003

0.0005

-0.0006

-0.0001

0.0004

0.0049

0.0224

65

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie 30

-0.0001 -0.0002

0.0008

0.0006

-0.0006

-0.0004

0.0007

0.0348

31

-0.0004

0.0004

0.0001

-0.0002

0.0004

-0.0002

0.0146

0.0237

32

-0.0003

0.0001

0.0000

-0.0005

0.0004

0.0005

0.0105

0.0236

33

0.0001

-0.0004

0.0006

-0.0003

-0.0006

0.0007

0.0156

0.0270

34

-0.0001 -0.0005

0.0009

0.0018

-0.0009

-0.0012

0.0165

0.0241

35

0.0000

0.0002

0.0003

-0.0001

-0.0004

-0.0001

0.0128

0.0254

36

0.0000

0.0001

-0.0001

-0.0001

0.0000

-0.0001

0.0202

0.0264

37

-0.0001

0.0003

0.0001

-0.0001

0.0001

-0.0001

0.0201

0.0265

38

0.0002

-0.0001 -0.0007

0.0005

0.0006

-0.0005

0.0187

0.0288

39

-0.0001

0.0002

0.0004

-0.0006

-0.0003

0.0004

0.0232

0.0278

40

-0.0001 -0.0006

0.0001

0.0003

-0.0001

0.0003

0.0203

0.0299

41

-0.0005 -0.0002

0.0009

-0.0004

-0.0004

0.0006

0.0250

0.0239

42

0.0000

0.0002

-0.0003

-0.0001

0.0003

-0.0001

0.0267

0.0179

43

0.0000

-0.0003

0.0005

0.0001

-0.0005

0.0001

0.0238

0.0255

σ

0.0007

0.0032

0.0005

0.0021

0.0007

0.0015

0.0120

0.0115

σp

0.0033

0.0022

0.0017

0.0166

Tab. 5 Tabulka souřadnicových rozdílů od referenční linie -stop&go - poloha

6.4 Srovnání dynamického a stop&go měření Pro srovnání dynamického a stop&go měření bylo použito podobného modelu pro určení referenčních kružnicových oblouků jako je tomu při výpočtu a vyrovnání překrytů programem Trimble® GEDO Office 2. Každými třemi po sobě jdoucími body byl určen kružnicový oblouk, jak u referenčních kružnicových oblouků (body průměru stop&go metody - Rx), tak u srovnávaných kružnicových oblouků (body dynamické metody - Sx). Pro parametrizaci jednotlivých geometrických útvarů byl určen střed kružnicového oblouku a jeho poloměr. Následně byla určena přímka procházející středem kružnicového oblouku (dynamické měření) a odpovídajícím prostředním bodem na kružnicovém oblouku dynamického měření (Sx). Dále byl vypočítán průsečík této přímky s odpovídajícím referenčním kružnicovým obloukem (Px) a určen rozdíl (smysl má býti (Px) - jest (Sx)) v obou osách souřadnicového systému. Z těchto rozdílů byly vypočítány polohové směrodatné odchylky a průměrná polohová směrodatná odchylka uvedená v grafech níže.

66

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Takto bylo postupováno u všech měřených bodů (mimo dvou bodů na krajích měřeného úseku), jak terestrické dynamické metody, tak dynamické metody pomocí GNSS měření. Nakonec byl srovnáván též úsek měřený pro účely určení přesnosti s daty naměřenými v období určování parametrů APK pro společnost JHMD, a.s., aby bylo možno porovnat vliv opakovaného měření na stejném úseku, viz níže. Vzorec pro proložení kružnicového oblouku třemi body:

Funkce pro nalezení průsečíku kružnice s přímkou - nativní funkce Matlabu pro výpočet průsečíku úsečky s kružnicí: linecirc(k,q,xc, yc, r)

k - směrnice přímky; q - průsečík s osou y; xc, yc - souřadnice středu oblouku; r - poloměr oblouku

67


Obr. 55 Schéma metody srovnávání dynamické a stop&go metody

Tímto byl vypočítán průsečík Px a spočteny rozdíly:

, které byly

vyneseny do grafu, byla vypočítána celková výběrová směrodatná odchylka v obou osách souřadnicového systému a jejich celková polohová směrodatná odchylka dle vzorců uvedených výše. Hodnoty jsou uvedeny v grafech a tabulkách níže. Výška byla srovnávána pomocí přímek procházejícími dvěma po sobě jdoucími body referenční linie a rozdíl byl určován v kolmém průmětu z bodu Sx na referenční linii. Parametry výškových přechodnic nejsou známy, ale z měření vyplývá, že v daném kroku staničení (10 m) je aproximační chyba při použití přímky minimální, proto byl tento postup zhodnocen jako dostačující. U terestrické dynamické metody jsou větší polohové odchylky jen na začátku měřeného úseku, pravděpodobně způsobené špatným technickým stavem kolejnicových pásů. Výška naopak odpovídá přesnosti měření zvolenou metodou na tuto vzdálenost. U dynamické GNSS metody se dá opět pozorovat vliv systematické chyby objasněné výše. U výšek terestrické dynamické metody je též vidět vliv měřené vzdálenosti a vyrovnávaných oblastí. Tabulka č. 6 obsahuje jednotlivé souřadnicové rozdíly od referenční linie a výběrové směrodatné odchylky spolu s celkovou polohovou souřadnicovou směrodatnou odchylkou. Veškeré údaje jsou uváděny v metrech.

68


Obr. 56 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha (SG (průměr) - terestrická dynamická metoda)

Obr. 57 Odchylky od průběhu referenční linie - výška (SG (průměr) - terestrická dynamická metoda)

69


Obr. 58 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha (SG (průměr) - GNSS dynamická metoda)

Obr. 59 Odchylky od průběhu referenční linie - výška (SG (průměr) - GNSS dynamická metoda)

70

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie [m]

TS Dyn.

GNSS Dyn.

Číslo bodu

Δx

Δy

Δx

Δy

1

-0.0109

0.0002

-0.0220

0.0003

2

-0.0166

0.0003

-0.0067

0.0001

3

-0.0195

0.0003

-0.0045

0.0001

4

-0.0217

0.0003

-0.0077

0.0001

5

-0.0045

0.0001

0.0066

-0.0001

6

-0.0054

0.0001

-0.0009

0.0000

7

-0.0051

0.0001

0.0016

0.0000

8

-0.0032

0.0000

-0.0024

0.0000

9

-0.0031

0.0000

0.0050

0.0000

10

-0.0038

0.0001

0.0185

0.0002

11

-0.0039

0.0000

0.0172

0.0006

12

0.0014

0.0000

0.0103

0.0007

13

0.0002

0.0000

0.0142

0.0015

14

0.0018

0.0001

0.0174

0.0025

15

0.0015

0.0002

0.0186

0.0034

16

0.0023

0.0003

0.0265

0.0059

17

0.0030

0.0006

0.0257

0.0066

18

0.0012

0.0003

0.0162

0.0048

19

0.0026

0.0006

0.0137

0.0047

20

0.0029

0.0007

0.0122

0.0046

21

0.0026

0.0007

0.0189

0.0079

22

0.0022

0.0006

0.0182

0.0084

23

0.0005

0.0002

0.0144

0.0073

24

-0.0004 -0.0002

0.0174

0.0095

25

0.0023

0.0009

0.0170

0.0101

26

-0.0039 -0.0017

0.0208

0.0134

27

-0.0007 -0.0003

0.0264

0.0185

28

0.0008

0.0004

0.0244

0.0182

29

0.0024

0.0013

0.0193

0.0153

30

-0.0043 -0.0025

0.0202

0.0172

71


0.0014

0.0009

0.0244

0.0223

32

-0.0015 -0.0010

0.0235

0.0235

33

-0.0046 -0.0035

0.0143

0.0157

34

-0.0011 -0.0009

0.0348

0.0413

35

-0.0013 -0.0011

36

0.0009

37

-0.0057 -0.0057

38

-0.0073 -0.0080

39

-0.0001 -0.0001

σ

0.0059

0.0120

0.0093

σp

0.0008

0.0018

0.0062

0.0152

Tab. 6 Tabulka souřadnicových rozdílů od referenční linie - srovnání stop&go a dynamické metody - poloha

6.5 Přesnost opakovaného zaměření Pro zjištění přesnosti opakovaného měření geometrických parametrů koleje železničního svršku byla vybrána data naměřená během hlavního měření pro společnost JHMD, a.s. (terestrická dynamická metoda) a srovnávána s daty naměřenými během měření pro účely srovnávání přesnosti (též terestrická dynamická metoda). Srovnání bylo v poloze provedeno pomocí již výše vysvětlené metody aproximačních kružnicových oblouků a výška byla srovnávána pomocí metody jednotlivých aproximačních linií - též vysvětlené výše. Na grafech je v jednotlivých odchylkách vidět, jak různé rozložení překrytových oblastí měřené z různých stanovisek má vliv na jednotlivé souřadnicové odchylky. Tento jev se dá vysvětlit z části vyrovnáním souřadnic v okolí překrytu a různými systematickými a náhodnými chybami na stanovisku. Více odlehlá měření jsou nejspíš vlivem špatného technického stavu kolejnicových pásů zmíněného výše. V grafech je vyznačena průměrná polohová směrodatná odchylka u polohy a u výšky výběrová směrodatná odchylka rozdílu. Princip srovnávání byl stejný jako u srovnání stop&go a dynamické metody. Tabulka č. 7 obsahuje jednotlivé souřadnicové rozdíly mezi prvním a druhým zaměřením jednotlivé směrodatné odchylky a celkovou polohovou směrodatnou odchylkou. Veškeré údaje jsou uváděny v metrech. 72


Obr. 60 Odchylky měření dvou terestrických dynamických metod - poloha (měřeno nezávisle)

Obr. 61 Odchylky měření dvou terestrických dynamických metod - výška (měřeno nezávisle)

73

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Jednotlivé rozdíly mezi prvním a druhým nezávislým zaměřením Číslo bodu

Δx

Δy

1

0.0033

0.0000

2

0.0049

-0.0001

3

-0.0146

0.0002

4

-0.0107

0.0001

5

0.0112

-0.0002

6

0.0015

0.0000

7

-0.0009

0.0000

8

0.0080

-0.0001

9

0.0135

-0.0002

10

-0.0031

0.0000

11

0.0002

0.0000

12

0.0128

0.0002

13

0.0086

0.0004

14

-0.0038

-0.0003

15

-0.0004

0.0000

16

0.0054

0.0008

17

0.0026

0.0005

18

-0.0010

-0.0002

19

0.0065

0.0016

20

0.0041

0.0010

21

0.0016

0.0004

22

-0.0015

-0.0004

23

-0.0014

-0.0004

24

0.0003

0.0001

25

0.0107

0.0041

26

0.0010

0.0004

27

-0.0014

-0.0007

28

-0.0012

-0.0006

29

0.0006

0.0004 74


-0.0082

-0.0049

31

0.0000

0.0000

32

0.0072

0.0051

33

0.0023

0.0017

34

-0.0014

-0.0011

35

0.0041

0.0034

36

-0.0096

-0.0087

37

0.0044

0.0044

38

0.0029

0.0032

σ

0.0061

0.0023

σp

0.0065

Tab. 7 Tabulka souřadnicových rozdílů mezi prvním a druhým nezávislým zaměřením

75


7 Další použité přístroje 7.1 Totální stanice 7.1.1 Trimble® VX Spatial StationTM Robotizovaná totální stanice Trimble® VX Spatial StationTM byla použita pro zhuštění bodového pole pomocí vetknutých polygonů kolem tratí JHMD, a.s. a využita v měřícím systému Trimble® GEDO CE. Jde o 0.3mgon (1“) totální stanicí s dálkoměrem 2 mm + 2 ppm (měření na hranol). Tato totální stanice je na rozdíl od modelu S8 vybavena navíc i funkcí Trimble® VisionTM pro zobrazování reálného videa a fotografií (disponuje kalibrovanou kamerou) a funkcí jednoduchého skenování (5 bodů/sec). Bezdrátová komunikace s měřicím vozíkem probíhá ve volném pásmu 2.4 GHz, jednotlivé pakety informací jsou odesílány šedesátkrát za sekundu pro aktuálnost měřených dat pro registraci hodnot při dynamické metodě.

Obr. 62 Trimble ® VX Spatial Station T M

Kopie kalibračního protokolu je přiložena v přílohách.

76


7.1.2 Trimble® S6 AutolockTM Tato totální stanice byla použita pro měření nádraží a mostních objektů a části topologických prvků mezi Novou Včelnicí a Kamenicí nad Lipou. Její úhlová přesnost je 1 mgon (3“) a dálkoměr 2 mm + 2 ppm (na hranol). Jedná se prakticky o totožnou totální stanici jako již výše popsaná Trimble® VX Spatial StationTM, není však osazena kalibrovanou kamerou.

Obr. 63 Trimble ® S6 Autolock T M

77


7.1.3 Geodimeter® System 600 Geodimeter® System 600 byl použit pro zaměření většiny prvků topologie železničního spodku. Jde o 1 mgon (3“) totální stanici s dálkoměrem 2 mm + 2 ppm. Tato totální stanice je velmi spolehlivá i při stáří jakého dosahuje, je možné ji použít na jednodušší a méně přesné práce.

Obr. 64 Geodimeter ® System 600

78


7.2 GNSS rovery 7.2.1 Trimble® R4 Trimble® R4 byl použit pro práci v bodovém poli a také pro srovnání přesnosti terestrického a GNSS měření u systému Trimble® GEDO CE. Na měření zakázky pro JHMD, a.s. byly použity celkem tři GNSS rovery Trimble® R4. Díky podpoře NAVSTAR GPS, GLONASS, (GALILEO) byl tento rover schopen v zájmovém území přijímat až 15 družic (průměrně 12). V bodovém poli byla využita rychlá statická metoda měření (15 min / 3 rovery současně). Dle specifikací výrobce je schopný rover zajistit přesnost v horizontální poloze pro FastStaticTM 5 mm + 0.5 ppm RMS a ve vertikální 5 mm + 1 ppm RMS. Pro metodu RTK použitou pro zaměření APK systémem Trimble® GEDO CE udává výrobce přesnost v poloze 10 mm + 1 ppm RMS a ve vertikální 20 mm + 1 ppm RMS.

Obr. 65 Trimble ® R4

79


7.3 Kontrolní jednotky 7.3.1 Trimble® TSC2 Soudobá kontrolní jednotka dodávaná pro ovládání GNSS roverů a one-man station totálních stanic, je schopná komunikovat s jakýmkoli příslušenstvím Trimble® (Bluetooth®, 2.4 GHz rádio…). Tyto kontrolní jednotky byly k dispozici dvě pro ovládání dvou GNSS roverů Trimble® R4.

Obr. 66 Trimble ® TSC2

7.3.2 Trimble® TSC3 Nejmodernější kontrolní jednotka společnosti Trimble®. Tato jednotka byla použita při tvorbě bodového pole k ovládání GNSS roveru Trimble® R4 a k veškeré komunikaci systému Trimble® GEDO CE. Podporuje všechny dosavadní přístroje a příslušenství společnosti Trimble®. Pro naše potřeby byla vybavena programovými balíky Trimble® AccessTM, GEDO Rec a GEDO GPS.

Obr. 67 Trimble ® TSC3

80


8 Časový harmonogram Zajištění celkové dokumentace probíhalo od začátku srpna do 4. prosince 2012, kdy byla odevzdána dokumentace objednavateli. Zaměřeno bylo kolem třinácti tisíc podrobných bodů železničního spodku, dále přibližně čtrnáct a půl tisíce podrobných bodů železničního svršku, 57 hlavních bodů metodou GNSS a asi 800 zhušťovacích bodů. Bylo zaměřeno přibližně 90 km kolejí (včetně vedlejších), 15 nádraží, 15 zastávek a 9 mostních objektů. Na zakázce pracovalo celkem deset lidí, přičemž zároveň maximálně sedm. Práce probíhaly až na výjimky od pondělí do pátku celé čtyři měsíce. Práce na návrhu bodového pole probíhaly v srpnu a září, na práci v terénu se podíleli dva lidé celkem pět dní a zároveň probíhalo budování a stabilizace bodového pole, na kterém se podíleli čtyři lidé (jeden ze společnosti GEOline, s.r.o. jako dozor, tři pracovníci společnosti SEPA, s.r.o.). Zaměření bodového pole 1. řádu probíhalo celkem šest dní ve třech zaměstnancích, měření vetknutých polygonů (body 2. řádu) bylo prováděno ve trojčlenné pracovní skupině šestnáct dní. Zaměření železničního svršku bylo prováděno v trojčlenné skupině dvacet čtyři dní. K zaměření železničního spodku byla potřeba dvojčlenná skupina na dvacet osm dní. Na výpočtech, kreslení a finálních pracích se podíleli čtyři zaměstnanci dohromady čtyřicet šest dní. Celkem bylo stráveno na zakázce sto čtyřicet osm dní. Bylo zjištěno, že průměrně je možné systémem Trimble® GEDO CE v trojčlenné skupině změřit cca 4.5 km / den (700 m/h - dynamická metoda), je zřejmé, že rychlost měření se odvíjí od členitosti měřené tratě (nejvíce zdržují přestavy stanovisek a měření překrytů).

81


9 Závěr Na demonstrované zakázce jsem se podílel jako zaměstnanec společnosti GEOline, s.r.o. Na začátku veškerých prací jsem spolupracoval na přípravách zakázky (mapové podklady, stav katastru nemovitostí), dále pak na rekognoskaci a návrhu bodového pole v terénu a na měření polygonových pořadů. Po vybudování a zaměření bodového pole jsem měl na starosti zaměření celé topologie železničního spodku mimo nádraží a mostů na obou tratích a veškeré grafické a početní úkony týkající se této kapitoly, v některých případech jsem spolupracoval u měření železničního svršku pomocí Trimble® GEDO CE a podílel se na dokončovacích pracích pro odevzdání výsledných elaborátů objednateli. Podílel jsem se tedy na zakázce pro JHMD, a.s. na každé části s výjimkou měření hlavních bodů bodového pole pomocí GNSS roverů a výpočtech s tím souvisejících. Pro účely diplomové práce jsem navrhl metodu srovnávání přesností jednotlivých metod měření a provedl veškeré měřické práce s tím související, včetně veškerých výpočtů a závěrů v této práci. Jelikož měření s měřicím vozíkem se provádí klasickou terestrickou nebo GNSS metodou, vnější přesnost je nejvíce závislá na strojovém vybavení, způsobu připojení a přesnosti bodového pole (resp. přesnosti RTK v dané oblasti u GNSS metody). V našem případě, díky kvalitnímu přístrojovému vybavení a kvalitnímu bodovému poli, bylo dosaženo vnější přesnosti objednané investorem a subdodavatelem projektu s dostatečnou rezervou. Použitím GNSS měření na otevřených úsecích (nutnost příjmu obou systémů - NAVSTAR GPS, GLONASS) se dá dodržet vnější přesnost zadaná objednatelem a subdodavatelem (avšak výšková složka je u tohoto měření dosti problematická), je však nutné, aby měřené úseky byly v otevřené krajině, což u tratí JHMD, a.s. je spíše výjimkou. Při srovnávání jednotlivých metod jsem prokázal, že nejpřesnějším měřením pomocí měřicího vozíku Trimble® GEDO CE je metoda stop&go měřená pomocí robotizované totální stanice. Metoda využívá nejpřesnějšího měření délek (STD) a vozík v okamžiku měření není v pohybu, je však také nejvíce časově náročná - STD módem se měří okolo dvou vteřin. Dále jsem testoval terestrickou dynamickou metodu. Srovnával jsem její přesnost oproti třikrát změřené a zprůměrované metodě stop&go (považována za nejpřesnější metodu). Tato metoda je méně přesná než metoda stop&go jelikož používá rychlejší mód měření (TRK) a vozík se v okamžiku měření pohybuje. U obou terestricky měřených metod jsem však zjistil, že jejich 82

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie vnitřní přesnost je velmi vysoká (právě tyto metody se používají na nejpřesnějších drážních měřeních). Při použití stop&go a dynamické metody u terestrického měření se vnitřní přesnost těchto metod po vyrovnání pohybuje (do +/- 5 mm na zmiňovaných 150 - 200 m). Při srovnávání terestrického měření s GNSS měřením jsem zjistil, že GNSS měření pomocí měřicího vozíku Trimble® GEDO CE obsahuje nespecifikovatelnou systematickou chybu popsanou výše, avšak při odhadnutí příčiny této chyby se dá předpokládat, že GNSS metoda dosahuje přesnosti RTK měření v dané oblasti (+/- 0.02 m v poloze, +/- 0.03 m ve výšce). Dále jsem zjistil, že mezi dynamickou a stop&go metodou při využití GNSS měření není žádný velký rozdíl. Celkový přínos tohoto systému nevidím ani tak v dosažitelné přesnosti měření, jelikož jakákoliv přesná digitální rozchodka se sklonoměrem a odrazným hranolem umístěným na její konstrukci by dosahovala (za použití stejného vybavení a geodetického podkladu) stejné přesnosti, ale spíše velikému urychlení pracovní činnosti v terénu bez ztráty vysoké přesnosti. Systém Trimble® GEDO CE pro klasické zaměření průběhu železničního svršku měří v terestrické dynamické metodě, která velmi šetří čas, jelikož tratí se vozíkem jen projíždí, zatímco ostatní členové měřické čety stavějí trojpodstavcovou soustavu. Tímto způsobem bylo na velmi členitých drahách JHMD, a.s. s nízkou observační vzdáleností dosažena průměrná rychlost 700 m/h. Bez použití tohoto systému by nebylo možné takto komplexní zakázku zaměřit v prakticky rekordním čase a zároveň s jistotou prokázat dosaženou přesnost.

83


Seznam obrázků a tabulek Obr. 1 Schéma tratí JHMD, a.s. .................................................................................... 12 Obr. 2 Železniční most přes řeku Dračici ..................................................................... 13 Obr. 3 Původní zděná výtopna v Kamenici nad Lipou ................................................. 14 Obr. 4 Stabilizovaný bod v pevném podloží ................................................................ 16 Obr. 5 Stabilizovaný bod v nestabilním podloží .......................................................... 17 Obr. 6 Stabilizovaný bod ve skále ................................................................................ 17 Obr. 7 Přehled bodů bodového pole pro trať Jindřichův Hradec - Nová Bystřice ....... 19 Obr. 8 Nádraží Blažejov - 2D situace ........................................................................... 22 Obr. 9 Most v Lomech - ISO pohled ............................................................................ 22 Obr. 10 Ukázka kresby části tratě ................................................................................. 23 Obr.11 Rychlostník- obdélníkový ................................................................................ 24 Obr. 12 Hektometrovník ............................................................................................... 24 Obr. 13

Sklonovník - klesání ..................................................................................... 24

Obr. 14 Přejezdník - opakovací .................................................................................... 24 Obr. 15 Výkolejka ........................................................................................................ 24 Obr. 16 Výstražný kolík - pískejte ................................................................................ 24 Obr. 17 Ukázka měřicího systému KRAB ................................................................... 26 Obr. 18 Trimble® GEDO CE ........................................................................................ 27 Obr. 19 Pohled shora .................................................................................................... 29 Obr. 20 Pohled zprava .................................................................................................. 29 Obr. 21 Dialog kalibrace ............................................................................................... 31 Obr. 22 Ukázka měřeného úseku .................................................................................. 33 Obr. 23 Schéma geometrických prvků ......................................................................... 35 Obr. 24 Hlavní menu programu Trimble® GEDO Office 2 .......................................... 36 Obr. 25 Okno horizontální geometrie ........................................................................... 37 Obr. 26 Okno vertikální geometrie ............................................................................... 37 Obr. 27 Okno geometrie sklonů.................................................................................... 38 Obr. 28 Okno referenčních bodů .................................................................................. 38 Obr. 29 Dialog stanoviska ............................................................................................ 39 Obr. 30 Dialog podrobného měření .............................................................................. 40 Obr. 31 Okno přehledu analýzy .................................................................................... 40 Obr. 32 Dialog vyrovnání překrytových oblastí ........................................................... 41 84

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Obr. 33 Schéma výpočtu průběhu segmentu koleje ..................................................... 42 Obr. 34 Vyrovnání s ekvivalentními váhami ................................................................ 43 Obr. 35 Vyrovnání "s váhami" ..................................................................................... 44 Obr. 36 Vybraný úsek pro účely srovnání .................................................................... 45 Obr. 37 Graf srovnání rozchodu - rozchodka JHMD, a.s. ............................................ 50 Obr. 38 Graf srovnání rozchodu - SG1 ......................................................................... 50 Obr. 39 Graf srovnání rozchodu - SG2 ......................................................................... 51 Obr. 40Graf srovnání rozchodu - SG 3 ......................................................................... 51 Obr. 41 Graf srovnání rozchodu - SG GPS .................................................................. 52 Obr. 42 Graf srovnání sklonu - rozchodka JHMD, a.s. ................................................ 55 Obr. 43 Graf srovnání sklonu - SG 1 ............................................................................ 55 Obr. 44 Graf srovnání sklonu - SG 2 ............................................................................ 56 Obr. 45 Graf srovnání sklonu - SG 3 ............................................................................ 56 Obr. 46 Graf srovnání sklonu - SG GPS....................................................................... 57 Obr. 47 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG 1 ................................... 61 Obr. 48 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG 1 ..................................... 61 Obr. 49 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG 2 ................................... 62 Obr. 50 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG 2 ..................................... 62 Obr. 51 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG 3 ................................... 63 Obr. 52 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG 3 ..................................... 63 Obr. 53 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha - SG GPS .............................. 64 Obr. 54 Odchylky od průběhu referenční linie - výška - SG GPS ............................... 64 Obr. 55 Schéma metody srovnávání dynamické a stop&go metody ............................ 68 Obr. 56 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha (SG (průměr) - terestrická dynamická metoda) ....................................................................................................... 69 Obr. 57 Odchylky od průběhu referenční linie - výška (SG (průměr) - terestrická dynamická metoda) ....................................................................................................... 69 Obr. 58 Odchylky od průběhu referenční linie - poloha (SG (průměr) - GNSS dynamická metoda) ....................................................................................................... 70 Obr. 59 Odchylky od průběhu referenční linie - výška (SG (průměr) - GNSS dynamická metoda) ....................................................................................................... 70 Obr. 60 Odchylky měření dvou terestrických dynamických metod - poloha (měřeno nezávisle) ...................................................................................................................... 73 85

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební, obor Geodézie a kartografie Obr. 61 Odchylky měření dvou terestrických dynamických metod - výška (měřeno nezávisle) ...................................................................................................................... 73 Obr. 62 Trimble® VX Spatial StationTM ....................................................................... 76 Obr. 63 Trimble® S6 AutolockTM ................................................................................. 77 Obr. 64 Geodimeter® System 600 ................................................................................ 78 Obr. 65 Trimble® R4..................................................................................................... 79 Obr. 66 Trimble® TSC2 ................................................................................................ 80 Obr. 67 Trimble® TSC3 ................................................................................................ 80 Tab. 1 Určení empirické přesnosti ……………………………………………….... 45 Tab. 2 Naměřené hodnoty rozchodů …………………………………………….... 47 Tab. 3 Naměřené hodnoty sklonů ……………………………………………….... 52 Tab.

4

Tabulka

rozdílů od referenční

hodnoty rozchodů a

sklonů dle

staničení………………................................................................................................ 57 Tab. 5 Tabulka souřadnicových rozdílů od referenční linie - stop&go - poloha …………………………………….……………………………………………….... 64 Tab. 6 Tabulka souřadnicových rozdílů od referenční linie - srovnání stop&go a dynamické metody - poloha ……………………………………………………….... 70 Tab. 7 Tabulka souřadnicových rozdílů mezi prvním a druhým nezávislým zaměřením …………………………...……………………………………………....................... 73

86


Seznam použitých zdrojů Literatura [1] ČSN 73 6360 - 2 - Česká státní norma - Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha, Část 2: Stavba a přejímka, provoz a údržba, Český normalizační institut, Praha, Červenec 1997 [2] ČSN 73 4959 - Česká státní norma - Nástupiště a nástupištní přístřešky na drahách celostátních, regionálních a vlečkách, Český normalizační institut, květen 2009 [3] SŽDC S3 - Metodický pokyn pro měření prostorové polohy koleje na tratích SŽDC, Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, listopad 2011 [4] GEDO Office 2 User‘s manual - uživatelská příručka, Sinning GmbH, Wiesentheid, září 2012 [5] GEDO Rec User‘s manual - uživatelská příručka, Sinning GmbH, Wiesentheid, září 2012 [6] Společnost Jindřichohradecké Místní Dráhy, a.s., [online] Dostupné z WWW: <> [7] Brožury Trimble® - VX Spatial StationTM, S6 AutolockTM, R4, TSC2, TSC3, [online] Dostupné z WWW: <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>> [8] Tech Sheet Trimble® GEDO CE - Brožura, [online] Dostupné z WWW: <> 87


Obrázky [1] Schéma tratí JHMD, a.s. <> [2] Železniční most přes řeku Dračici <> [3] Původní zděná výtopna v Kamenici nad Lipou <> [4] Ukázka měřicího zařízení KRAB <> [5] Trimble® VX Spatial StationTM <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>> [6] Trimble® S6 AutolockTM <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>> [7] Geodimeter® System 600 http://www.pobonline.com/POB/2000/10/Files/Images/4987.jpg [8] Trimble® R4 <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>> [9] Trimble® TSC2 <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>> [10] Trimble® TSC3 <<www.geotronics.cz/geodeticke-pristroje/>>

88


Zkratky a odborná terminologie Železniční svršek - kolejnice, výhybky, upevňovadla, pražce a kolejové lože Železniční spodek - zemní těleso, obvykle doplněné konstrukční vrstvou ze štěrkopísku, násep, zářez, propustky, opěrné a zárubní zdi a odvodnění, mosty, tunely a galerie. APK - absolutní poloha koleje - tvořena podrobnými body levého/pravého kolejnicového pásu a osy koleje v globálním systému PPK - prostorová poloha koleje - prostorový model koleje Splítka - kolej s více různými rozchody S-JTSK - systém jednotné sítě katastrální ČSJNS - česká státní jednotná nivelační síť Bpv - výškový systém Balt po vyrovnání ČÚZK - Český Úřad Zeměměřický a Katrastrální GNSS - Global Navigation Satellite System - Globální polohový družicový systém RTK - real-time kinetics - metoda měření GNSS s korekcemi v reálném čase s vazbou na síť permanentních stanic Rozchodka - posuvné měřítko pro měření traťových rozchodů, většinou vybaveno sklonoměrem KRAB - speciální typ rozchodky pro měření rozchodu, sklonu, vzepětí v oblouku a staničení

σ - výběrová směrodatná odchylka -

σp - polohová směrodatná odchylka -

89


Adresářový strom přiloženého CD

- Doc - obsahuje .DOCX a .PDF s diplomovou prací, kalibrační protokoly - GEDO Office 2 - obsahuje evaluační verzi programu a soubor projektu - Grafické výstupy - obsahuje příklady grafických výstupů (1:1000, 1:2000), .PDF - Matlab - obsahuje soubory s výpočetními skripty v jazyce Matlab, .M - Souřadnice - Terestrické a GNSS souřadnice a parametry jednotlivých kolejí měřených pro účely diplomové práce - soubory .CSV - Výsledky – jednotlivé soubory s číselnými výsledky formát .XLSX

90

CZECH TECHNICAL UNIVERSITY IN PRAGUE FACULTY OF CIVIL ENGINEERING DEPARTMENT OF SPECIAL GEODESY

Recommend Documents