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: проектирование
осей улиц и дорог в плане с закреплением вершин улов поворотов,
составление типовых поперечников улиц, эскизное проектирование
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 проектирование.
При существующей практике выполнения ПДП наибольшую трудность
представляют сложные транспортные узлы, в частности, развязки
в разных уровнях. Для определения необходимых отводов под
транспортное сооружение (т.е. положения красных линий)
необходимо как эскизное решение в плане, так проверка продольных
профилей, включая продольные профили съездов развязок.
В условиях отсутствия специального программного обеспечения,
такие проверки продольных профилей являются рутинными и
трудоемкими операциями. Наиболее распространенный вид ошибок
- выполнение “плоского” проектного решения, когда соответствующие
проверки продольных профилей не выполняются или выполняются
не в полном объеме. Как правило, это приводит к ошибкам
в определении необходимых отводов, что часто обнаруживается
уже на стадии технического проектирования.
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 обеспечения для проектирования
транспортных сооружений. С учетом того, что исходные топографические
материалы и материалы геодезической съемки предоставляются
в электронном виде, проектирование 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 трехмерная
модель в зависимости от применяемого программного обеспечения);
· выдача заказчику в электронном виде проектной модели,
чертежей, 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 английской компанией
Infrasoft. В 2003 г. компания Infrasoft вошла в состав корпорации
«BENTLEY Systems Inc.» – одного из ведущих в мире разработчиков
программного обеспечения для гражданского строительства,
включая все виды транспортных сооружений. Семейство МХ
состоит из следующих приложений:
MXROAD – проектирование автомобильных дорог;
MXRENEW – реконструкция и капитальный ремонт автомобильных
дорог;
MXURBAN – реконструкция и ремонт городских улиц и дорог
с учетом инженерных сетей;
MXRAIL – проектирование и реконструкция железнодорожных
путей;
MXSITE – проектирование генеральных планов жилой застройки
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 железных
дорог, городских улиц и дорог, генеральных планов жилых
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 наименование и связана с определенными
характеристиками модели. С помощью струн, используя большой
инструментарий, просто и точно создается и редактируется
трехмерная проектная модель, выполняется всесторонний анализ
этой модели, автоматически генерируются 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 наиболее популярным
средами САПР AutoCAD и MicroStation. MX-модели, созданные
в одной среде, могут быть открыты и использованы другой
среде, без какой либо трансляции. Это дает пользователям
возможность полного взаимодействия и обмена данными с партнерами,
которые могут использовать разные из перечисленных 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 обеспечиваются 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 программ
по решению геодезических задач. Для импорта результатов
данных обработки полевых измерений выполнена интеграция
программного комплекса МХ с программой RGS (ПК «Румб», Москва).
RGS - это простая в освоении и удобная в работе программа
для обработки инженерно-геодезических изысканий. Программа
RGS позволяет решать задачи по расчету и уравниванию плановых
и высотных сетей, обрабатывать данные съемочных 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 результате
конвертации данных из RGS в МХ получается ЦММ, состоящая
из струн с именами, принятыми согласно Правил наименования
струн в МХ. Так же в программном комплексе МХ могут использоваться
данные инженерно-геодезических изысканий, полученные из
других программ. ПК МХ читает данные из файлов форматов:
dxf, txt, inp, xml, dat, sdf..
Перед проектированием можно произвести анализ поверхности,
отобразить модель в горизонталях, произвести анализ по высоте
и уклону в заданном диапазоне, определить ориентацию склонов,
плоские участки или крутые склоны, просмотреть направление
стока, построить сечение местности по двум точкам, вывести
треугольники триангуляции.
Программный комплекс МХ в своем составе не имеет программ
по решению геодезических задач. Для импорта результатов
данных обработки полевых измерений выполнена интеграция
программного комплекса МХ с программой RGS (ПК «Румб», Москва).
RGS - это простая в освоении и удобная в работе программа
для обработки инженерно-геодезических изысканий. Программа
RGS позволяет решать задачи по расчету и уравниванию плановых
и высотных сетей, обрабатывать данные съемочных 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 результате
конвертации данных из RGS в МХ получается ЦММ, состоящая
из струн с именами, принятыми согласно Правил наименования
струн в МХ. Так же в программном комплексе МХ могут использоваться
данные инженерно-геодезических изысканий, полученные из
других программ. ПК МХ читает данные из файлов форматов:
dxf, txt, inp, xml, dat, sdf..
Перед проектированием можно произвести анализ поверхности,
отобразить модель в горизонталях, произвести анализ по высоте
и уклону в заданном диапазоне, определить ориентацию склонов,
плоские участки или крутые склоны, просмотреть направление
стока, построить сечение местности по двум точкам, вывести
треугольники триангуляции.
Проектирование оси трассы можно производить двумя способами:
быстрым и детальным. Быстрое проектирование позволяет 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 возможность
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. Автоматическая
привязка начальной и конечной точки красной линии относительно
начала и конца трассы. Большие возможности редактирования
профиля: изменение радиуса или длины выпуклой (вогнутой)
кривой; изменение параметров точки перелома ее отметки,
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 инструментов
и возможностей для проектирования. Он включает три метода
проектирования оси в плане и продольном профиле: метод
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 клотоиды, Блосс,
кубической или биквадратичной параболы. Метод вершин заключается
в построении вершин трассы с последующим вписыванием кривых:
в плане – вершины углов поворота, в продольном профиле –
точки перелома уклона. Метод сплайнов основывается на построении
непрерывной, плавной кривой между заданными точками.
Детальный способ проектирования используется при построении
оси дороги со сложной геометрией (кривая без круговой 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 конкретным
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 быстрым 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 называемые
коллинеарные профили. Это позволяет добавлять сечения других
поверхностей, например, существующей улицы или дороги,
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 геологическое
строение территории. Для получения инженерно-геологических
данных для МХ используется программа CADGEO (ЗАО «ЕМТ Р»).
Данный программный продукт предназначен для обобщения,
анализа и интерпретации инженерно-геологических данных.
Функциональные возможности позволяют получить нормативные
и расчетные характеристики грунтов в соответствии с требованиями
нормативных документов, выводить 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
левоповоротного или правоповоротного съезда, тогда создается
новый шаблон с теми параметрами, которые необходимы пользователю.
Надо отметить, что выбранный тип проезжей части может строиться
не только относительно всей оси, но и по участкам. При этом
происходит автоматическое соединение элементов проезжей
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 наличие
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 параметры 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 вариант
используется при проектировании трассы с простыми обочинами.
Для построения достаточно задать ширину и уклон обочины.
Если обочина имеет несколько уклонов или имеются дополнительные
элементы (бордюры, тротуары) используется второй способ.
Он так же, как и проезжая часть имеет свою библиотеку шаблонов.
Можно создавать индивидуальные варианты обочин и тротуаров,
с учетом всех особенностей улицы или дороги. При необходимости,
можно запроектировать по одной трассе разные обочины и тротуары
по участкам или относительно стороны оси.
При построении откосов земляного полотна используется библиотека
имеющихся конструкций откосов, отдельно задаются откосы
насыпи от откосов выемки. Они могут быть отредактированы
с добавлением элементов. Программа, анализируя проектную
ось, автоматически определяет, где выемка, где насыпь. Откос
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 усталость, вычисление параметров
подвижной нагрузки, проектирование устройств осушения,
при этом имеется база данных, необходимых для проектирования.
При разработке ДОРПРО были учтены все требования и рекомендации
ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».
В программе МХ можно задавать разные дорожные одежды 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 проектирования
проверит объект. Можно произвести заливку или нанести текстуру.
Это позволит выявить точки с резко отличающимися отметками
или без отметок. Так же можно создать изображения будущего
объекта для передачи заказчику. При визуализации объекта,
используется, так называемая, динамическая перспектива,
с помощью которой имитируется движение автомобиля по данной
дороге. Визуализация позволяет произвести контроль качества
принятых проектных решений.
Представленный пакет программ МХ отвечает как задачам градостроительного
(ПДП), так и детального технического проектирования и может
служить средством связи между этими этапами проектирования.