veststuВестник Сибирского государственного университета путей сообщенияBulletin of Siberian State University of Transport1815-9265Сибирский государственный университет путей сообщения10.52170/1815-9265_2024_72_106veststu-133Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREСистема мобильного лазерного сканирования для железных и автомобильных дорогMobile laser scanning system for railways and highwaysЩербаковВ. В.ShcherbakovV. V.

Владимир Васильевич Щербаков – заведующий кафедрой «Инженерная геодезия», доктор технических наук, профессор

Новосибирск

Vladimir V. Shcherbakov – Head of the Engineering Geodesy Department, Doctor of Engineering, Professor

Novosibirsk

vvs@stu.ruБунцевИ. А.BuntsevI. A.

Иван Александрович Бунцев – ведущий научный сотрудник НИЛ «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна»

Новосибирск

Ivan A. Buntsev – Leading Researcher of the Diagnostics of Road Surfaces and Subgrade Research Laboratory

Novosibirsk

geodep@ngs.ruЩербаковИ. В.ShcherbakovI. V.

Иван Владимирович Щербаков – старший научный сотрудник НИЛ «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна», кандидат технических наук

Новосибирск

Ivan V. Shcherbakov – Senior Researcher of the Diagnostics of Road Surfaces and Subgrade Research Laboratory, Candidate of Engineering

Novosibirsk

sibdorproect@bk.ruАкимовС. С.AkimovS. S.

Сергей Сергеевич Акимов – инженер-технолог НИЛ «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна»

Новосибирск

Sergey S. Akimov – Process Engineer of the Diagnostics of Road Surfaces and Subgrade Research Laboratory

Novosibirsk

ak_s_s@mail.ruТимофеевЕ. Н.TimofeevE. N.

Егор Николаевич Тимофеев – инженер НИЛ «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна»

Новосибирск

Egor N. Timofeev – Engineer of the Diagnostics of Road Surfaces and Subgrade Research Laboratory

Novosibirsk

egtini@vk.comСибирский государственный университет путей сообщенияРоссияSiberian Transport UniversityRussian Federation20243012202405106115Copyright © Щербаков В.В., Бунцев И.А., Щербаков И.В., Акимов С.С., Тимофеев Е.Н., 20242024Щербаков В.В., Бунцев И.А., Щербаков И.В., Акимов С.С., Тимофеев Е.Н.Shcherbakov V.V., Buntsev I.A., Shcherbakov I.V., Akimov S.S., Timofeev E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikstu.ru/jour/article/view/133

Мобильное лазерное сканирование нашло широкое применение на железных и автомобильных дорогах. Одним из направлений его использования на железных дорогах является контроль габаритов приближения строений. Определение габаритов таким способом повышает производительность полевых работ. При этом обработка полученных данных и определение габаритов – трудоемкий процесс. В некоторых случаях при выполнении работ на железнодорожном пути измерение и оценка габаритов должны выполняться в реальном времени. Для определения и оценки фактических габаритов приближения строений в реальном времени разработана система контроля габаритов приближения строений (СКГ) на базе лидара, технического зрения и компьютерного обучения. Работа СКГ основана на измерении координат окружающего пространства в заданном секторе и селективном выделении из облака точек координат объектов железнодорожной инфраструктуры, которые заданы в цифровом проекте и внесены в базу данных. Компьютерное обучение позволяет создавать математическую модель объекта и при натурных измерениях распознавать образ, что дает возможность определять габариты в реальном времени. Один проход системы по участку пути обеспечивает определение геометрии рельсовой колеи и фактических габаритов приближения строений. Результаты испытаний СКГ показали высокую степень устойчивости системы к внешним факторам, стабильность работы и обеспечение требуемой точности измерений. СКГ на железных дорогах предназначена для приемки в эксплуатацию железнодорожных путей после окончания ремонтных работ, выявления и оценки негабаритных мест, выполнения исполнительных съемок и операционного контроля в процессе ремонта.

Mobile laser scanning has found wide application on railways and highways. Control of building approach dimensions is one of the areas of laser scanning application on railways. Determining dimensions using mobile laser scanning increases the productivity of field work. At the same time, processing the obtained data and determining the dimensions is a labor-intensive process. In some cases, when performing work on a railway track, the measurement and assessment of dimensions must be performed in real time. To determine the building approach dimensions in real time, a building approach dimensions control system (BAC) has been developed based on lidar, machine vision and computer learning. The BAC operation is based on measuring the coordinates of the surrounding space in a given sector and selectively selecting from the point cloud the coordinates of railway infrastructure objects that are specified in the digital project and entered into the database. Computer learning allows you to create a mathematical model of an object and recognize an image during in-kind measurements, which makes it possible to determine the dimensions in real time. One pass of the system along a section of the track ensures the definition of the track geometry and the clearances of approaching structures. The results of the SKG tests showed a high degree of the system's resistance to external factors, operational stability and provision of the required measurement accuracy. The system for monitoring the clearances of approaching structures on railways is designed for the acceptance into operation of completed railway repairs, assessment of oversized areas, execution of executive surveys and operational control during repairs.

мобильное лазерное сканированиегабариты приближения строенийтехническое зрениекомпьютерное обучениежелезные дорогиавтомобильные дорогиmobile laser scanningbuilding approach dimensionstechnical visioncomputer trainingrailwayshighwaysReferencesЩербаков В. В. Исследование мобильного лазерного сканера «Сканпуть» при определении геопространственного положения железнодорожного пути // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2020. Т. 25, № 2. С. 98–108. DOI 10.33764/2411-1759-2020-25-2-98-108.Shcherbakov V. V. Development of laser mobile scanners with the system of recognition in determination of geospatial of railway. Vestnik of Siberian State University of Geosystems and Technologies. 2020;25(2):98– 108. (In Russ.). DOI 10.33764/2411-1759-2020-25-2-98-108.Андреева О. А. Применение мобильного лазерного сканирования для мониторинга объектов транспортной инфраструктуры // Наука и технологии железных дорог. 2019. № 3. С. 61–74.Andreeva O. A. The use of mobile laser scanning for monitoring of transport infrastructure facilities. Science and Railway Technology. 2019;3:61–74. (In Russ.).Середович В. А., Алтынцев М. А., Егоров А. К. Определение индекса ровности дорожного покрытия по данным мобильного лазерного сканирования // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2017. Т. 22, № 3. С. 33–44.Seredovich V. A., Altyntsev M. A., Egorov A. K. Determination of the road surface evenness index based on mobile laser scanning data. Vestnik of Siberian State University of Geosystems and Technologies. 2017;22(3):33–44. (In Russ.).Сарычев Д. С. Мобильное лазерное сканирование // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2013. № 1. С. 37–41.Sarychev D. S. Mobile laser scanning. CAD and GIS for roads. 2013;1:37–41. (In Russ.).ГОСТ 9238–2022. Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений : принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 октября 2022 г. № 155-П). Доступ из справочно-правовой системы «КонсультантПлюс».GOST 9238–2022 Construction and Rolling stock clearance diagrams. Access from SPS “ConsultantPlus”. (In Russ.).Мобильный комплекс для диагностики габаритов высоких платформ / Ю. А. Кочетков, А. Г. Мустафин, С. А. Галанский, И. С. Максимов // Наука и образование транспорту. 2021. № 2. С. 225–227.Kochetkov Yu. A., Mustafin A. G., Galansky S. A., Maksimov I. S. Mobile complex for diagnostics of dimensions of high platforms. Science and Education for Transport. 2021;2:225–227. (In Russ.).Щербаков В. В. Методика применения лазерных сканеров для геодезического обеспечения проектно-изыскательских работ на железной дороге // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2020. Т. 64, № 3. С. 289–297. DOI 10.30533/0536-101X-2020-64-3-289-297.Shcherbakov V. V. The technique of using laser scanners for geodetic support of design and survey work on the railway. Proceedings of Higher Educational Institutions. Geodesy and Aerophotosurveying. 2020;64(3):289– 297. (In Russ.). DOI 10.30533/0536-101X-2020-64-3-289-297.Зачатейский Н. Д., Аржанников А. А., Альтман Е. А. Совершенствование метода «выделения фона» для нахождения подвижных объектов на железнодорожном переезде с помощью компьютерного зрения // Известия Транссиба. 2015. № 1 (21). С. 74–80.Zachateisky N. D., Arzhannikov A. A., Altman E. A. Improving methods of «background subtraction» for searching moving objects at railway crossings through computer vision. News of Transsib. 2015;1(21):74–80. (In Russ.).Щербаков В. В. Методика создания цифровых проектов для автоматизированных систем управления строительной железнодорожной техникой // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2020. Т. 25, № 3. С. 127–138. DOI 10.33764/2411-1759-2020-25-3-127-138.Shcherbakov V. V. Method of creating digital projects for automated control systems of construction railway engineering. Vestnik of Siberian State University of Geosystems and Technologies. 2020;25(3):127–138. (In Russ.). DOI 10.33764/2411-1759-2020-25-3-127-138.Технология бокового нивелирования при постановке железнодорожного пути в проектное положение / В. В. Щербаков, А. П. Карпик, И. В. Щербаков, М. Н. Барсук // Геодезия и картография. 2020. Т. 81, № 8. С. 18–23. DOI 10.22389/0016-7126-2020-962-8-18-23.Shcherbakov V. V., Karpik A. P., Shcherbakov I. V., Badger M. N. Lateral leveling technology at setting railway tracks in the design position. Geodesy and Cartography. 2020;81(8):18–23. (In Russ.). DOI 10.22389/0016-7126-2020-962-8-18-23.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.