Современные технологии использования беспилотных летательных аппаратов применительно к исследованию жд полотна

О.Н. Токарева, бакалавр 4 курса по направлению «Прикладная информатика (в дизайне)», 
А.А. Холодилов, преподаватель,e-mail: kholodilovsapr@gmail.com, Дальневосточный государственный университет путей сообщения,г. Хабаровск 

Аннотация: В статье рассмотрены современные технологии использования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) применительно к исследованию железнодорожного

полотна. В работе охарактеризована сфера, в которой применяется технология использования БПЛА. Особое внимание уделено практическому применению беспилотных летательных аппаратов в данной среде, продуктивности работы спасательных служб на ЖД дорогах, а так же рассмотрено время использования квадрокоптер.  

Ключевые слова: Беспилотный летательный аппарат, квадрокоптер, дистанционное управление, железная дорога.  

Введение

Беспилотные летательные аппараты все больше набирают популярность. Изначально «беспилотники» или, как раньше принято было называть, дроны, широко использовались для решения военных задач (проведения разведки) и службами метеопрогноза. Мониторинг ледовой обстановки, экологический мониторинг, геофизическая и другие виды разведки, картографирование, поддержка поисково-спасательных операций, охрана границ – эти задачи могут решаться беспилотными аппаратами круглосуточно практически в любых погодных условиях и без риска для жизни человека.

В последнее время беспилотные летательные аппараты получили большое распространение, в частности большую популярность набирают квадрокоптеры.

Квадрокоптеры – это летательный аппарат с четырьмя несущими винтами, вращающимися диагонально в противоположных направлениях. Так же, бесспорным

преимуществом квадрокоптеров является то, что они обладают хорошей манёвренностью и относительно большой скоростью передвижения, при этом они могут передвигаться в воздушном пространстве и даже зависать в воздухе в одном положении практически на любой высоте [1]. Преимуществом квадрокоптера является то, что его конструкция достаточно простая и её можно собрать даже в полевых условиях, имея необходимые детали и инструменты (оборудование). 

Современные технологии использования беспилотных летательных аппаратов применительно к исследованию железнодорожного полотна 

В связи с тем, что квадрокоптеры – это в первую очередь летательные аппараты, то они обладают хорошей манёвренностью, способностью к быстрым перемещениям в воздушном пространстве. Самоё большое применение адрокоптеры нашли в съёмке местности. То есть, при использовании квадрокоптера, с прикреплённой к нему камерой, можно облегчить изучение территорий «с высока» при достижении труднодосягаемых мест. Так же, квадрокоптеры могут обеспечить источники массовой информации необходимым фотоматериалом с высоты «птичьего полета» или проводить съемки мероприятий или происшествий с необходимого ракурса [2].

Изучая программы стратегического развития системы МЧС России до 2020 года, было выявлено, что квадрокоптеры могут быть полезны в области контроля и устранения чрезвычайных ситуации и происшествий на различных территориях.

Так, при помощи квадрокоптеров можно производить мониторинг местности с выявлением новых опасностей и угроз; вести контроль ситуации и контроль местности при аварийноспасательных и аварийно-восстановительных работах. Кроме того, квадрокоптеры будут способствовать оперативному проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ по локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в очагах поражения, зонах загрязнения (заражения) и катастрофического затопления.

Применение БПЛА имеет место и при радиационной, химической и неспецифической биологической (бактериологической) разведке в зонах чрезвычайных ситуаций, очагах поражения, загрязнения (заражения).

Дроны могут быть задействованы в предупреждении и тушении пожаров, в том числе локализации и ликвидации крупных лесных и торфяных пожаров и в проведении мероприятий по первоочередному жизнеобеспечению пострадавшего населения, а именно: обеспечению транспортировки медикаментов и предметов первой необходимости. Зачастую во время стихийных бедствий до пострадавших тяжело добраться ввиду сложности ситуации, а с помощью специально оборудованного беспилотного устройства, можно переместить небольшое количество медикаментов до нужного места.

Ещё недавно БПЛА принято было относить к военной технике. Однако в последние десять лет появились и производители, и заказчики гражданских и промышленных беспилотных аппаратов. В последние несколько лет активность вокруг беспилотников усилилась: цена, наконец, встала на одну доску с возможностями.

Важнейшими параметрами любого летательного аппарата, в том числе и беспилотного, являются его, лётные качества. На второе место следует поместить устойчивость к атмосферным воздействиям – не только к влажности, дождю и обледенению, но и к ветру.

БПЛА могут принести пользу и на железнодорожном транспорте, для получения оперативных и аналитических данных о состоянии автомобильных дорог и железнодорожных линий, где, в связи с протяженностью железнодорожной сети

России, применение данного оборудования рентабельно.

Так, летательные аппараты могут предоставлять службам дорожной инфраструктуры информацию, благодаря которой эксперты оценят общее состояние дорог, проведут мониторинг ситуации, проконтролируют проводимые на дорогах работы, и пронаблюдают за придорожной обстановкой.

Используя беспилотник, можно осуществлять мониторинг обстановки на елезнодорожной линии в режиме реального времени в автоматическом режиме, совершатьт оперативную разведку с места аварии или катастрофы на дорожном объекте, позволяя тем самым операторам и руководителям принять в кратчайшие сроки управленческие решения.

Проводимый беспилотными аппаратами мониторинг дороги способен дать возможность специалистам создавать цифровую картографическую модель транспортной структуры, разрабатывать ортофотопланы при проектировании и строительстве дорог, обнаруживать дефекты дорожного покрытия, анализировать наличие и состояние древесно-кустарниковой растительности на полотне и вдоль железнодорожной линии.

В отношении железнодорожных линий, РЖД планируют использование БПЛА для наблюдения за объектами железнодорожной инфраструктуры и железнодорожным полотном, в любое время суток с получением и передачей высококачественных данных, позволяющих оценивать общее состояние железной дороги на основе мониторинга, с регистрацией актов вандализма и воровства.

По мнению авторов, для получения аналитических данных о состоянии дорожно-транспортной структуры и придорожной обстановки, рентабелен запуск БЛА самолетного типа класса «Е» – ZALA 421-16E или ZALA 421-16EM. Если необходимо осуществить оперативный мониторинг участка дороги на малом удалении или на локальном участке с получением точных данных рентабельно применять самолет малого класса – ZALA 421-08 или вертолеты – ZALA 421-21, ZALA 421-22. При необходимости слежения в автоматическом режиме за подвижными объектами на дорогах, на БЛА устанавливается система корреляции. Каждый БЛА ZALA служит ретранслятором связи при установлении радиосвязи при помощи маяков между наземными службами дорожного управления [3].

Выбор Беспилотного воздушного судна ZALA 421-16E обусловлен его характеристиками, такими как: радиус действия видео/радиоканала – 50(70*) км/ 50(70*) км; продолжительность полета – более 4 часов; максимальная высота полета – 3600 м;

скорость – 65-110 км/ч; масса целевой нагрузки – до 1,5 кг;

навигация ИНС – с коррекцией GPS/ГЛОНАС, радиодальномер;

возможность ретрансляции видео с наземных средств.

Для чего же могут понадобиться беспилотные летательные аппараты БПЛА железнодорожникам:

– В первую очередь, это мониторинг с высоты 80-200 метров железнодорожного полотна и соответственно, ЛЭП, идущих рядом. С такой высоты вполне можно получить разрешающую способность снимков 1см/пксл, что может дать представление о целостности насыпи, о состоянии линий  лектропередач (провисание, целостность). Для таких полетов мог бы подойти БПЛА марки Птеро-СМ.

– Второй задачей может стать мониторинг происшествий чрезвычайного характера, когда БЛА в составе ремонтной группы или группы МЧС прибывает на место происшествия (сходы с рельсов или разлив нефти из цистерны, пожары и т.д.)

В этом случае больше подойдут мультикотеры, например марок МИИГАиК Х4 или Геоскан 401. Видео и фото в этом случае в режиме реально времени передается всем заинтересованным лицам – спасателям, ремонтникам и в штаб ликвидации ЧС.

Третьим пунктом использования БЛА в целях РЖД, но пока самым сложно реализуемым, мог бы стать мониторинг движения электропоезда, такого например, как Сапсан, в режиме реального времени. Но, на данный момент, вопрос реализации данного решения остается открытым.

Самым активно развивающимся направлением использования БПЛА в деятельности РЖД, в настоящее время стало решение второй задачи – использование БПЛА для помощи в оценке масштабов ЧП, что ведет необходимость совершенствования и развития технологической базы создания БПЛА в России.

Кроме камеры видимого диапазона, вариантом модернизации существующих на рынке БПЛА может стать установка камеры теплового диапазона, для наблюдения за пожарами. Кроме этого, требуется стабилизация видео–протоколов, чтобы все участники событий могли получить доступ к видеоинформации с беспилотника с камерой. А сам комплект должен быть очень прост в эксплуатации, приводиться в рабочее состояние из походного положения за несколько минут, иметь запас продолжительности полета более получаса.

При помощи беспилотников можно получать много данных: о состоянии железнодорожного полотна, в том числе о его геометрии, что немаловажно для скоростных поездов [4].

Заключение

На сегодняшний день квадрокоптеры остаются самыми распространёнными беспилотными летательными аппаратами, и каждый человек находит индивидуальное применение своему квадрокоптеру.

Сейчас производители квадрокоптеров предлагают большой ряд моделей, в котором можно легко подобрать квадрокоптер для определённых целей. Так же квадрокоптеры приобретают множество разных функций, которые делают управление квадрокоптером более простым. Ввиду этого в дальнейшем квадрокоптеры будут иметь повсеместное распространение и найдут применение в различных областях жизнедеятельности людей.

Список сфер применения квадракоптеров постоянно увеличивается, и в будущем БАЛ обязательно станет незаменимой вещью в жизни каждого из нас.

С каждым годом рост производства БЛА российского производства увеличивается. На сегодняшний день беспилетники применяются в коммерческих целях, в развлекательных целях, в целях обеспечения безопасности, в научно исследовательских целях, применение БЛА увеличивается с каждым днем. [5]. 

Литература и примечания:

[1] Основы применения беспилотных летательных аппаратов [электронный ресурс] // – Электрон. данные. URL: https://fireman.club/conspects/osnovyi-primenenie-bespilotnyihletatelnyih-apparatov/ (дата обращения: 30.01.2018).

[2] Мода на беспилотники над полем боя – на свои и чужие [электронный ресурс] // – Электрон. данные. URL: https://www.aviaport.ru/digest/2012/03/02/230681.html (дата обращения: 30.01.2018).

[3] Съемка с воздуха. Отраслевые решения [электронный ресурс] // – Электрон. данные. URL: http://съемкасвоздуха.рф/otrasli/bla-rjd (дата обращения: 30.01.2018).

[4] Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние [электронный ресурс] // – Электрон. данные. URL: https://coollib.com/b/322192/read (дата обращения: 30.01.2018).

[5] Технологии защиты [электронный ресурс] // – Электрон. данные. URL: http://www.tzmagazine.ru/ jpage.php?uid1=1348&uid2=1474&uid3=147 (дата обращения: 30.01.2018).