Pomiar geometrii toru dronem i skanowanie LiDAR, kontrola odchyłek do utrzymania

Tor pod ruchem żyje. Podsypka się ugniata, podtorze pracuje, a geometria z czasem ucieka od projektu. Gradient, przechyłka, wichrowatość, nierówności pionowe i poziome, to wszystko trzeba okresowo sprawdzać. Klasycznie robi to drezyna pomiarowa albo zespół z toromierzem. Drezyna jest dokładna, ale wymaga okna w ruchu i wjazdu na tor.

Dron ze skanerem LiDAR zbiera te dane z powietrza. Leci nad odcinkiem i mierzy laserem geometrię całego toru, punkt po punkcie, miliony razy na sekundę. Z gęstej chmury punktów odczytujemy oś toru, niweletę i przebieg główek szyn. Punkty kontrolne na gruncie wiążą pomiar z układem współrzędnych. Z gotowych danych liczymy odchyłki względem tolerancji PN-EN 13848.

Dzwonią do nas zwykle służby utrzymania i diagnostyki, kiedy trzeba ocenić stan geometrii przed planem napraw albo udokumentować odcinek po podbiciu. Pomiar powtarzamy cyklicznie, więc widać, jak geometria zmienia się między jednym a drugim nalotem. To podpowiada, gdzie tor degraduje się szybciej i co warto naprawić w pierwszej kolejności.

• LiDAR: metoda pomiaru odległości światłem lasera. Skaner wysyła impulsy i z czasu powrotu liczy położenie punktów, budując gęstą chmurę punktów 3D.
• Chmura punktów: zbiór milionów punktów 3D opisujących powierzchnię toru i otoczenia. Z niej odczytujemy geometrię.
• Geometria toru: zestaw parametrów opisujących ułożenie toru w planie i profilu, czyli oś, niweletę, przechyłkę i rozstaw szyn.
• Wichrowatość: różnica przechyłki na ustalonej bazie pomiarowej. Jeden z parametrów bezpieczeństwa jazdy ocenianych w PN-EN 13848.
• Nierówności toru: odchyłki położenia szyny w płaszczyźnie pionowej i poziomej od przebiegu wzorcowego.
• Niweleta toru: wysokościowy przebieg osi toru, czyli rzędne główki szyny wzdłuż trasy.
• GCP (punkty kontrolne): punkty na ziemi pomierzone GPS-em, używane do kalibracji i georeferencji chmury punktów.

• Służby diagnostyki i utrzymania toru
• PKP PLK i inni zarządcy infrastruktury kolejowej
• Zakłady linii kolejowych planujące naprawy
• Inżynierowie kontraktu kontrolujący geometrię po robotach
• Geodeci kontraktowi
• Operatorzy bocznic i terminali

• Kontrola odchyłek geometrii względem PN-EN 13848
• Dane do planowania napraw i podbić
• Dokumentacja stanu geometrii po robotach utrzymaniowych
• Porównanie geometrii między pomiarami z różnych dat
• Wczesne wykrycie odcinków degradujących się szybciej
• Materiał do oceny przyczyn ograniczeń prędkości

• Bez wchodzenia w tor: pomiar z powietrza, więc ekipa nie wchodzi między szyny i nie trzeba zamykać ruchu na czas nalotu.
• Gęste dane: LiDAR rejestruje setki tysięcy punktów na sekundę, więc dostajesz ciągły obraz geometrii, a nie przekroje co kilkadziesiąt metrów.
• Cała geometria naraz: oś, niweleta, przechyłka i nierówności z jednego przelotu nad całym odcinkiem.
• Porównanie w czasie: kolejne naloty nakładamy na siebie i widać, jak geometria zmienia się między pomiarami.
• Jedna baza danych: materiał w Portalu SkySnap, więc diagnosta, utrzymanie i zarządca pracują na tym samym.

Drezyna pomiarowa zostaje referencją tam, gdzie liczy się certyfikowany pomiar diagnostyczny do dopuszczenia toru. Dron z LiDAR wygrywa szybkością, dostępem i tym, że nie wymaga okna w ruchu. Do przeglądowej kontroli geometrii, planowania napraw i porównań w czasie sprawdza się lepiej. Tam, gdzie wynik ma mieć moc formalnego pomiaru odbiorowego, łączymy go z pomiarem naziemnym.

Raport odchyłek geometrii (PDF)

• Wykaz odchyłek gradientu, wichrowatości i nierówności
• Porównanie parametrów z tolerancjami PN-EN 13848
• Lokalizacja odchyłek po kilometrażu
• Oznaczenie miejsc poza tolerancją z priorytetem
• Profile podłużne i poprzeczne na żądanie
• Metodyka pomiaru i informacja o dokładności

Pliki źródłowe

• Chmura punktów LiDAR w układzie PL-2000 albo PL-1992
• Model 3D toru i otoczenia
• Eksport CSV parametrów geometrii do Twojego systemu
• Przekroje poprzeczne na żądanie

Portal SkySnap

• Dostęp do danych online dla całego zespołu utrzymania
• Pomiary i adnotacje bezpośrednio na chmurze punktów
• Porównanie geometrii w czasie przy kolejnych nalotach
• Udostępnianie raportu zarządcy i nadzorowi linkiem

Według PKP PLK, sieć kolejowa zarządzana w Polsce liczy ponad 19 tysięcy kilometrów linii. Geometria toru degraduje się pod ruchem i wymaga okresowej kontroli, bo przekroczenie tolerancji kończy się ograniczeniem prędkości. Klasyczna diagnostyka drezyną wymaga okna w ruchu, a tych okien na czynnej sieci jest mało. Skanowanie LiDAR z drona skraca czas pracy w torze i pozwala częściej kontrolować geometrię. Parametry jakości geometrycznej toru opisuje norma PN-EN 13848, a standardy wykonywania pomiarów geodezyjnych w Polsce nadzoruje GUGiK.

• Warunki: latamy po zaplanowanej trasie z gęstą siatką punktów kontrolnych wzdłuż odcinka, dobierając wysokość i prędkość pod gęstość chmury.
• Sprzęt: skaner LiDAR na platformie DJI Matrice 4D z georeferencją RTK i pomiarem GCP, fotogrametria na Matrice 4E jako uzupełnienie.
• Metodyka: chmurę punktów wiążemy z układem PL-2000 albo PL-1992, a parametry geometrii liczymy względem tolerancji PN-EN 13848.
• Weryfikacja: dla pomiarów o znaczeniu formalnym rekomendujemy kontrolny pomiar naziemny, bo łączymy zalety obu metod.

• PN-EN 13848: norma określająca parametry jakości geometrycznej toru kolejowego i ich tolerancje.
• EASA Specific Category: europejskie regulacje lotów dronów komercyjnych, w tym nad infrastrukturą.
• ULC: Urząd Lotnictwa Cywilnego, polski regulator dronów. Wymagane uprawnienia operatora.
• GUGiK: standardy techniczne wykonywania pomiarów geodezyjnych i kartograficznych.
• PKP PLK: zarządca infrastruktury kolejowej, standardy techniczne dla linii i utrzymania.

• DJI Matrice 4D: platforma nośna pod skaner LiDAR do pomiarów liniowych.
• DJI Matrice 4E: platforma fotogrametryczna uzupełniająca pomiar geometrii.
• Pix4D: oprogramowanie do przetwarzania danych i budowy modelu.
• Agisoft Metashape: alternatywne oprogramowanie do obróbki chmury punktów.
• Portal SkySnap: analiza, pomiary na chmurze punktów i udostępnianie danych online.

Realizujemy pomiary geometrii toru w całej Polsce, najczęściej na liniach i bocznicach w okolicach Warszawy, Krakowa, Wrocławia, Poznania, Gdańska i Katowic. Pracujemy też przy utrzymaniu na ciągach magistralnych poza dużymi miastami. Operatorzy mają uprawnienia EASA Specific, więc latamy również tam, gdzie przestrzeń powietrzna jest ograniczona.