Материалы X международной (тринадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14 - 15 июня 2004 года

Возможности применение программного комплекса МХ для проектирования транспортной инфраструктуры

А. Ю. Михайлов, И. А. Иванов, А. В. Соловьев

В нашей стране проектирование УДС делится на два этапа: градостроительное и техническое проектирование. Первый этап включает такие стадии как генплан, КТС, проекты детальной планировки (ПДП). При сложившейся практике проектирования, именно на стадии ПДП выполняется большая часть проектных работ, формирующих УДС. В состав ПДП входят: проектирова-ние осей улиц и дорог в плане с закреплением вершин улов пово-ротов, составление типовых поперечников улиц, эскизное проек-тирование узлов УДС, эскизное проектирование продольных профилей по осям магистральных улиц и дорог, закрепление красных линий улиц и дорог. В последующем эти все решения ПДП служат основой проектного задания на техническое проек-тирование.
При существующей практике выполнения ПДП наиболь-шую трудность представляют сложные транспортные узлы, в ча-стности, развязки в разных уровнях. Для определения необходи-мых отводов под транспортное сооружение (т.е. положения крас-ных линий) необходимо как эскизное решение в плане, так про-верка продольных профилей, включая продольные профили съез-дов развязок. В условиях отсутствия специального программного обеспечения, такие проверки продольных профилей являются рутинными и трудоемкими операциями. Наиболее распростра-ненный вид ошибок - выполнение “плоского” проектного реше-ния, когда соответствующие проверки продольных профилей не выполняются или выполняются не в полном объеме. Как прави-ло, это приводит к ошибкам в определении необходимых отво-дов, что часто обнаруживается уже на стадии технического про-ектирования.
В настоящее время имеются все предпосылки повышения качества проектирования и радикального изменения проектной технологии. Последнее десятилетие отмечено стремительным развитием специального программного обеспечения для макро- и микромоделирования УДС, специального программного обеспе-чения для проектирования транспортных сооружений. С учетом того, что исходные топографические материалы и материалы геодезической съемки предоставляются в электронном виде, про-ектирование элементов УДС теперь сводится к следующей схеме:
· исходные топографические материалы – цифровая модель местности (представлена в двух или трехмерном виде);
· создание модели транспортного сооружения (двух или трех-мерная модель в зависимости от применяемого программного обеспечения);
· выдача заказчику в электронном виде проектной модели, чер-тежей, генерированных по проектной модели.
Особый интерес представляют программы, позволяющие выполнять проектирование в трехмерном виде, что обеспечивает высокое качество проектных решений и хороший визуальный контроль в процессе проектирования. К числу таких программ относится программный комплекс (ПК) МХ, созданный англий-ской компанией Infrasoft. В 2003 г. компания Infrasoft вошла в состав корпорации «BENTLEY Systems Inc.» – одного из ведущих в мире разработчиков программного обеспечения для граждан-ского строительства, включая все виды транспортных сооруже-ний. Семейство МХ состоит из следующих приложений:
MXROAD – проектирование автомобильных дорог;
MXRENEW – реконструкция и капитальный ремонт авто-мобильных дорог;
MXURBAN – реконструкция и ремонт городских улиц и дорог с учетом инженерных сетей;
MXRAIL – проектирование и реконструкция железнодо-рожных путей;
MXSITE – проектирование генеральных планов жилой за-стройки и промышленных зон;
MXDRAINAGE – проектирование ливневой канализации и трассирование всех видов поземных инженерных сетей;
MXDRAW – генерация чертежей.
Перечисленные приложения широко используются во всем мире для проектирования и реконструкции: автомобильных и же-лезных дорог, городских улиц и дорог, генеральных планов жи-лых застроек и промышленных зон, аэропортов, объектов горной промышленности и добывающих отраслей, гидротехнических сооружений.
Основу ПК МХ составляет трехмерное моделирование проектируемых объектов. Главной особенностью 3D-моделирования, которое лежит в основе MX, и принципиально отличает его от других программ, является использование «струн». «Струна»- это 3-х мерная линия любой формы, которой отображаются элементы трехмерной модели съемки, или 3-х мерной проектируемой модели. Каждая струна имеет наименова-ние и связана с определенными характеристиками модели. С по-мощью струн, используя большой инструментарий, просто и точ-но создается и редактируется трехмерная проектная модель, вы-полняется всесторонний анализ этой модели, автоматически ге-нерируются необходимые чертежи и ведомости.
Другой отличительной особенностью ПК MX является мультисреда. ПК MX можно использовать как самостоятельное приложение Microsoft Windows или как приложение к двум наи-более популярным средами САПР AutoCAD и MicroStation. MX-модели, созданные в одной среде, могут быть открыты и исполь-зованы другой среде, без какой либо трансляции. Это дает поль-зователям возможность полного взаимодействия и обмена дан-ными с партнерами, которые могут использовать разные из пере-численных сред, в том числе за счет платформенно–независимой базы данных. Применение MX в AutoCAD и MX в MicroStation дает новые возможности в 3D-моделировании, которые обеспе-чиваются использованием последних достижений объектно-ориентированной технологии.
Приложения ПК МХ работают с единой базой данных, что позволяет выполнять комплексные проекты – создавать общую проектную модель, такую как проезжая часть улицы с рельсовым транспортом (трамваем), пересечение автомобильной и железной дорог, генплан жилой или промышленной территории т. д.
Программный комплекс МХ в своем составе не имеет про-грамм по решению геодезических задач. Для импорта результа-тов данных обработки полевых измерений выполнена интеграция программного комплекса МХ с программой RGS (ПК «Румб», Москва). RGS - это простая в освоении и удобная в работе про-грамма для обработки инженерно-геодезических изысканий. Программа RGS позволяет решать задачи по расчету и уравнива-нию плановых и высотных сетей, обрабатывать данные съемоч-ных работ, производить расчеты для выноса проекта в натуру, вычислять площади участков, создавать топографические планы и т.д. Все работы, производимые в программе, сопровождаются выводом графического изображения результатов расчета. В ре-зультате конвертации данных из RGS в МХ получается ЦММ, состоящая из струн с именами, принятыми согласно Правил на-именования струн в МХ. Так же в программном комплексе МХ могут использоваться данные инженерно-геодезических изыска-ний, полученные из других программ. ПК МХ читает данные из файлов форматов: dxf, txt, inp, xml, dat, sdf..
Перед проектированием можно произвести анализ поверх-ности, отобразить модель в горизонталях, произвести анализ по высоте и уклону в заданном диапазоне, определить ориентацию склонов, плоские участки или крутые склоны, просмотреть на-правление стока, построить сечение местности по двум точкам, вывести треугольники триангуляции.
Программный комплекс МХ в своем составе не имеет про-грамм по решению геодезических задач. Для импорта результа-тов данных обработки полевых измерений выполнена интеграция программного комплекса МХ с программой RGS (ПК «Румб», Москва). RGS - это простая в освоении и удобная в работе про-грамма для обработки инженерно-геодезических изысканий. Программа RGS позволяет решать задачи по расчету и уравнива-нию плановых и высотных сетей, обрабатывать данные съемоч-ных работ, производить расчеты для выноса проекта в натуру, вычислять площади участков, создавать топографические планы и т.д. Все работы, производимые в программе, сопровождаются выводом графического изображения результатов расчета. В ре-зультате конвертации данных из RGS в МХ получается ЦММ, состоящая из струн с именами, принятыми согласно Правил на-именования струн в МХ. Так же в программном комплексе МХ могут использоваться данные инженерно-геодезических изыска-ний, полученные из других программ. ПК МХ читает данные из файлов форматов: dxf, txt, inp, xml, dat, sdf..
Перед проектированием можно произвести анализ поверх-ности, отобразить модель в горизонталях, произвести анализ по высоте и уклону в заданном диапазоне, определить ориентацию склонов, плоские участки или крутые склоны, просмотреть на-правление стока, построить сечение местности по двум точкам, вывести треугольники триангуляции.
Проектирование оси трассы можно производить двумя способами: быстрым и детальным. Быстрое проектирование по-зволяет строить ось трассы в плане по вершинам угла поворота, назначая их графически, задавать координаты с клавиатуры или откладывать вершину угла по азимуту и расстоянию. При этом в настройках задается величина радиуса закругления и переходных кривых, что позволяет автоматически вписывать кривые с этими данными, которые могут в процессе изменятся. Существует воз-можность редактирования оси: удалять или добавлять вершины углов поворота, менять положение в пространстве не только вершины углов, а так же начала и конца трассы, в произвольном направлении или по направляющему азимуту.
Продольный профиль проектируется по точкам перелома уклонов с вписыванием вогнутых и выпуклых кривых. Автома-тическая привязка начальной и конечной точки красной линии относительно начала и конца трассы. Большие возможности ре-дактирования профиля: изменение радиуса или длины выпуклой (вогнутой) кривой; изменение параметров точки перелома ее от-метки, пикетажное положение. Так же можно дополнительно подгрузить сечение дополнительных поверхностей, создать, так называемый, коллинеарный профиль.
Способ быстрого проектирования удобно использовать для предварительного проектирования, например, на стадии ПДП, при обосновании инвестиций или на стадии согласования, для улиц и дорог с несложной геометрией.
Детальный способ проектирования имеет больше инстру-ментов и возможностей для проектирования. Он включает три метода проектирования оси в плане и продольном профиле: ме-тод построения элементами, метод вершин и метод сплайнов. Метод элементов заключается в построении оси в продольном профиле из прямых, круговых кривых, а при проектировании в плане еще используются различные виды переходных кривых. Переходные кривые могут быть рассчитаны по формуле клотои-ды, Блосс, кубической или биквадратичной параболы. Метод вершин заключается в построении вершин трассы с последую-щим вписыванием кривых: в плане – вершины углов поворота, в продольном профиле – точки перелома уклона. Метод сплайнов основывается на построении непрерывной, плавной кривой меж-ду заданными точками.
Детальный способ проектирования используется при по-строении оси дороги со сложной геометрией (кривая без круго-вой кривой, S и С образные кривые, серпантины, проектирование двух поворотов без прямой вставки и т.д.), при создании трассы в стесненных условиях, если есть необходимость привязки к кон-кретным объектам, выполнение особых условий проектирования.
При проектировании плана и продольного профиля, можно пользоваться разными методами и способами проектирования. Проектируя, например методом вершин, можно перейти в метод элементов и запроектировать участок дороги, затем продолжить методом вершин. Если ось трассы была запроектирована быст-рым способом, то можно внести изменения в детальном способе и наоборот. Все это ускоряет процесс проектирования, снижая трудоемкость проектных работ.
В детальном способе, так же можно строить так называе-мые коллинеарные профили. Это позволяет добавлять сечения других поверхностей, например, существующей улицы или доро-ги, отобразить пересечение проектной оси с другими объектами, например, коммуникациями, или просмотреть сечение рельефа с отступом от основной оси.
При создании продольного профиля оси автомобильной дороги, учитывается не только поверхность земли, но и геологи-ческое строение территории. Для получения инженерно-геологических данных для МХ используется программа CADGEO (ЗАО «ЕМТ Р»). Данный программный продукт пред-назначен для обобщения, анализа и интерпретации инженерно-геологических данных. Функциональные возможности позволяют получить нормативные и расчетные характеристики грунтов в соответствии с требованиями нормативных документов, выво-дить графические материалы, в виде инженерно-геологических карт, разрезов, колонок и графиков. Интеграция двух программ позволяет пользователю принять правильное проектное решение с учетом напластования грунтов.
Для построения проезжей части используется библиотека, где имеются шаблоны с разделительной полосой и без нее. Если необходимо создать индивидуальный вариант, например, для ле-воповоротного или правоповоротного съезда, тогда создается но-вый шаблон с теми параметрами, которые необходимы пользова-телю. Надо отметить, что выбранный тип проезжей части может строиться не только относительно всей оси, но и по участкам. При этом происходит автоматическое соединение элементов про-езжей части в плане с учетом проектных отметок, линейно либо плавно по реверсивной кривой.
В программе имеется возможность автоматического отгона виража. После ввода необходимых значений и выбора схемы, по которой будет производиться расчет, программа укажет на нали-чие ошибок и предложит внести корректировки или согласится с результатом.
Проектирование уширения проезжей части выполняется диалоговом режиме. Последовательно появляются три окна, в которых нужно выбрать и установить соответствующие парамет-ры для уширения. После чего произойдет изменение проезжей части по заданным параметрам. Это удобно использовать при создании полос торможения и разгона перед и после примыкания съезда.
Существует два варианта построения обочин. Первый ва-риант используется при проектировании трассы с простыми обо-чинами. Для построения достаточно задать ширину и уклон обо-чины. Если обочина имеет несколько уклонов или имеются до-полнительные элементы (бордюры, тротуары) используется вто-рой способ. Он так же, как и проезжая часть имеет свою библио-теку шаблонов. Можно создавать индивидуальные варианты обо-чин и тротуаров, с учетом всех особенностей улицы или дороги. При необходимости, можно запроектировать по одной трассе разные обочины и тротуары по участкам или относительно сто-роны оси.
При построении откосов земляного полотна используется библиотека имеющихся конструкций откосов, отдельно задаются откосы насыпи от откосов выемки. Они могут быть отредактиро-ваны с добавлением элементов. Программа, анализируя проект-ную ось, автоматически определяет, где выемка, где насыпь. От-кос повторяет форму бровки, это особенно важно, когда строится откос на примыканиях съездов к основной проезжей части.
Программа МХ не производит расчет дорожной одежды. Для получения данных о типе и конструкции дорожной одежды выполнена интеграция ПК МХ с программным продуктом ДОР-ПРО (фирма ДОРЭКС, г. Москва). Программа предназначена для конструирования дорожной одежды, расчета на прочность и ус-талость, вычисление параметров подвижной нагрузки, проекти-рование устройств осушения, при этом имеется база данных, не-обходимых для проектирования. При разработке ДОРПРО были учтены все требования и рекомендации ОДН 218.046-01 «Проек-тирование нежестких дорожных одежд».
В программе МХ можно задавать разные дорожные одеж-ды не только по длине улиц или дороги, но и в зависимости от элемента поперечного профиля, например, когда на проезжей части одна конструкция, на разделительной полосе - другая, а на тротуаре третья. Все эти конструкции будут учитываться при подсчете объемов работ.
Объемное моделирование позволяет после окончания про-ектирования проверит объект. Можно произвести заливку или нанести текстуру. Это позволит выявить точки с резко отличаю-щимися отметками или без отметок. Так же можно создать изо-бражения будущего объекта для передачи заказчику. При визуа-лизации объекта, используется, так называемая, динамическая перспектива, с помощью которой имитируется движение автомо-биля по данной дороге. Визуализация позволяет произвести кон-троль качества принятых проектных решений.
Представленный пакет программ МХ отвечает как задачам градостроительного (ПДП), так и детального технического про-ектирования и может служить средством связи между этими эта-пами проектирования.


© S.Waksman, 2002.