Как всё начиналось…

Основное направление работы ЗАО «Транспроект» — проектирование автодорог всех технических категорий, аэродромов, объектов промышленного и гражданского назначения.

Еще в конце прошлого века нам стало ясно, что без применения современных программных средств невозможно достичь высокой производительности и точности проектных работ.

После тщательного анализа рынка программного обеспечения для решения задач изысканий, построения трехмерной модели рельефа, проектирования площадных (генпланов) и линейных (автодорог всех технических категорий) объектов наше внимание привлекла разработка компании Softdesk — Civil/Survey, приложение к AutoCAD Map. После того как компания-разработчик выпустила версии S7.5 и S8 этого программного продукта, она вошла в состав Autodesk — однако работа в выбранном перспективном направлении продолжалась. На базе Civil/Survey S8 был создана линейка программ для автоматизации проектирования в гражданском строительстве — Autodesk Land Desktop + Autodesk Civil Design + Autodesk Survey, — позволяющая эффективно решать задачи в области картографии, обработки топогеодезических изысканий, проектирования автодорог, генплана.

Autodesk Land Desktop обеспечивает возможность работы с единой базой данных в единой информационной среде. Проектировщики без проблем обмениваются графической информацией и имеют доступ к цифровым данным объекта даже при отсутствии графического отображения. Это позволяет специалистам разных подразделений в рамках одного проекта решать широкий спектр задач.

Применение линейки Autodesk Land Desktop + Autodesk Civil Design + Autodesk Survey обеспечивает возможность качественного проектирования с минимальным влиянием человеческого фактора на всех этапах: от изыскательских работ до выноса в натуру проектных решений. Все проектные составляющие — точки цифровой модели рельефа, элементы плановой кривой, продольного профиля, поперечных сечений, вычисленные объемы земляных работ и т.д. — можно представить в текстовом формате.

Продукт динамично развивается, повышается эффективность его работы, появляются новые возможности.

Что из этого получилось…

Освоение продукта давалось с трудом. Обладая небольшим (как оказалось впоследствии) опытом работы в AutoCAD, надо было ломать сложившиеся стереотипы в подходе к проектированию объектов.

К графике добавились цифровые базы данных, позволяющие работать более эффективно. Каждой дороге соответствует свой проект с принадлежащей только ей базой точек, поверхностей и осевых. Кроме того, появилась масса инструментов, необходимых при проектировании автодорог и генплана. А модуль построения цифровой модели рельефа — один из самых мощных среди представленных на современном рынке.

К проектированию первого объекта, с которого началось освоение Autodesk Land Desktop, мы приступили в 1996 году. Это была реконструкция автодороги 1-й технической категории М-7 «Волга» от Москвы через Владимир, Нижний Новгород, Казань до Уфы на участке КМ829-КМ840. Как известно, любая реконструкция всегда сложнее нового строительства. Так было и в нашем случае, но, «набив шишек» на этом объекте, мы приобрели значительный опыт.

Изыскания

Первые топогеодезические изыскания реконструируемого объекта, за неимением электронного тахеометра, проводились вручную оптическим теодолитом T-5, а максимальная частота процессора в то время не превышала 400 МГц.

Данные полевых журналов набирались в текстовом редакторе, а затем через модуль Survey вводились в проект, организуя базу данных точек рельефа.

С приобретением электронного тахеометра Sokkia обработка полевых данных значительно ускорилась. Специальный модуль программы позволяет скачивать данные практически с любого электронного носителя, а затем конвертировать их в полевой журнал (рис. 1).

Рис. 1. Точки существующего рельефа
Рис. 1. Точки существующего рельефа

Создание цифровой модели рельефа

Один из самых мощных модулей системы предназначен для обработки точек и построения цифровой модели рельефа (ЦМР), отражающей реальную ситуацию до начала строительства.

Удобный интерфейс и широкие возможности этого модуля позволяют, во-первых, принимать более взвешенные проектные решения, а во-вторых, благодаря различным способам отображения поверхности, выполнять визуализацию проекта, наглядно подтверждающую или опровергающую принятые проектные решения (рис. 2).

Рис. 2a. Отображение поверхности в линиях
Рис. 2a. Отображение поверхности в линиях
Рис. 2b. Отображение поверхности в трехмерных гранях
Рис. 2b. Отображение поверхности в трехмерных гранях

Проектирование плановых осевых

Создание и редактирование плановой осевой автодороги осуществляется различными методами:

  • графическое построение осевой элемент за элементом, с вписыванием в вершины углов круговых и/или переходных кривых (рис. 3);
Рис. 3. Способы задания круговых и переходных кривых
Рис. 3. Способы задания круговых и переходных кривых
  • вписывание кривых при помощи таблицы скоростей, включающей информацию для различных значений скорости: угол кривой, радиус, коэффициент подъема виража, длину или коэффициент кривизны переходной кривой для двух или четырех полос движения. Можно использовать как поставляемые таблицы скоростей, так и вновь созданные со своими данными;
  • вписывание переходных кривых между прямым участком и круговой кривой (рис. 4);
  • сопряжение переходными кривыми различных элементов трассы (рис. 5).
Рис. 4. Способы задания переходных кривых
Рис. 4. Способы задания переходных кривых
Рис. 5. Способы сопряжения элементов трассы
Рис. 5. Способы сопряжения элементов трассы

Возможность изменения параметров плановой осевой (прямых участков, круговых и переходных кривых) в табличной форме существенно упрощает редактирование. Детальная информация по элементам трассы позволяет проектировщику проанализировать и при необходимости изменить данные (длину прямых участков и кривых, радиус кривых). Таблицы редактирования элементов плановой осевой представлены на рис. 6. Одновременно осуществляется динамическое изменение графической информации.

Рис. 6. Редактирование параметров плановых осевых
Рис. 6. Редактирование параметров плановых осевых

Переходная кривая может быть следующих типов: клотоида, синусоида, косинусоида, квадратичная.

Значительно упрощает работу по отрисовке плана команда Create offsets (Создание подобий), при задании которой отрисовываются элементы автодороги (каждый на своем слое), параллельные осевой линии и расположенные на заданном расстоянии (до восьми элементов одновременно) (рис. 7). Приятно создать план одной командой!

Рис. 7. Задание параметров для создания подобий
Рис. 7. Задание параметров для создания подобий

Огромное подспорье — возможность выдачи параметров элементов осевой в текстовом виде (рис. 8).

Рис. 8. Вывод параметров плановой осевой в текстовый файл
Рис. 8. Вывод параметров плановой осевой в текстовый файл

Разбивка пикетажа осевой линии производится в автоматическом режиме с созданием отдельных слоев для отображения пикетажа и маркировки элементов трассы. Чтобы надписи соответствовали требованиям действующих норм, в таблице меток необходимо задать соответствующее обозначение (НКК, КПК и т.п.) (рис. 9, 10).

Рис. 9. Редактирование обозначений элементов плановой кривой
Рис. 9. Редактирование обозначений элементов плановой кривой
Рис. 10. Формат отображения пикетажного положения
Рис. 10. Формат отображения пикетажного положения

Предусмотрена возможность задания рубленого пикета — в общем, всё как у нас (кроме самих дорог).

Проектирование продольного профиля

Модуль для проектирования продольного профиля позволяет автоматически контролировать заданные параметры видимости. Варианты вписывания вертикальных кривых (не сплайнов!) могут быть следующими (рис. 11):

  • по длине вертикальной кривой;
  • по коэффициенту кривизны (отношение длины к разнице входящего и выходящего уклонов);
  • по указанной точке;
  • по наивысшей или низшей точке;
  • по видимости знака «Стоп»;
  • по видимости встречного автомобиля;
  • по освещенности фарами (на вогнутых кривых);
  • с указанной скоростью (комфорт на вогнутых кривых).
Рис. 11. Варианты задания вертикальных кривых
Рис. 11. Варианты задания вертикальных кривых

Предусмотрена возможность ввода (редактирования) проектного профиля в табличной форме (рис. 12). Отредактированный профиль можно сразу же отрисовать в чертеже. По заданным параметрам видимости и скорости программа производит расчеты кривой и выдает результаты, применимые к выбранному элементу. Проектировщику остается только контролировать параметры на соответствие требуемым нормам для заданной категории проектируемой дороги.

Рис. 12. Редактирование продольного профиля
Рис. 12. Редактирование продольного профиля

Для получения отчетных документов по элементам продольного профиля предусмотрена специальная функция в текстовом формате (рис. 13).

Рис. 13. Вывод параметров продольного профиля в текстовый файл
Рис. 13. Вывод параметров продольного профиля в текстовый файл

Свои обозначения можно задать не только плановой осевой, но и элементам вертикальной кривой (рис. 14).

Рис. 14. Назначение обозначений элементов продольного профиля
Рис. 14. Назначение обозначений элементов продольного профиля

Возможность использования Internet позволяет осуществлять совместные проекты, а также в презентабельном виде публиковать выбранные чертежи во всемирной сети.

Рамки статьи не позволяют описать все возможности программы. В частности, мы не будем подробно останавливаться на разделах, отвечающих за проектирование водоемов, назовем лишь наиболее важные возможности соответствующих инструментов.

Готовое проектное решение можно получить, задав контур водоема, его объем и уклоны откосов. Кроме того, перемещение спроектированной площадки по исходной поверхности позволяет наглядно увидеть изменение проектных откосов. При этом пересчитываются объемы земляных масс.

Специальный модуль позволяет рассчитать гидрологию, трубы и лотки различного сечения. Кроме того, предложен богатый выбор инструментов для работы по генплану: от возможности разбивки автомобильных стоянок по любой траектории до создания готовых спортивных полей и площадок.

Проектирование поперечных сечений

Самым сложным для нашего понимания было проектирование поперечных сечений по реконструируемой дороге. Очень уж непостоянен характер такой трассы. Тем более что реконструируемая дорога — 1-й технической категории, поэтому к ней предъявляются повышенные требования, справиться с которыми мог бы не всякий программный комплекс. Но Autodesk Land Desktop это оказалось под силу.

Прежде всего требовалось правильно определить основной шаблон поперечного сечения. Когда это удалось, всё остальное пошло значительно проще (рис. 15).

Некоторые исходные данные, определяющие параметры сечения, в Autodesk Land Desktop вычисляются исходя из заданных условий, — как, например, уклон откосов. Программа анализирует высоту насыпи или выемки и назначает уклону соответствующее значение.

Рис. 15. Назначение шаблона поперечного сечения
Рис. 15. Назначение шаблона поперечного сечения
Рис. 16. Проектирование кюветов
Рис. 16. Проектирование кюветов

Так же удобно и наглядно производится назначение кюветов (рис. 16). Их проектирование осуществляется отдельно для условий насыпи и условий выемки, хотя возможен вариант совместного использования данных независимо от условий прохождения трассы.

Существует несколько вариантов проектирования кюветов:

  • по отметке на заданном пикете;
  • по глубине кювета либо от осевой линии, либо от бровки (последний случай удобен при проектировании в условиях отгона виража на поворотах трассы);
  • по уклону откоса, который входит в кювет;
  • по расстоянию от оси трассы до оси кювета.

Эти варианты, а также возможность их применения в различных сочетаниях удовлетворят самых взыскательных проектировщиков.

Кроме того, хочется отметить, что проектировать кювет можно по уже имеющемуся продольному профилю. Это удобно, когда на трассе имеются участки с различными условиями. В этом случае профиль кювета проектируется отдельно, а затем полученные данные прикрепляются к проектируемой трассе. Причем Autodesk Land Desktop «знает», что это кювет.

Дорога на всем своем протяжении не бывает одинаковой. Где-то она шире, где-то уже. К ней примыкают другие дороги, существуют пересечения с различными коммуникациями… Механизм описания всех изменений характера дороги очень мобилен. Один и тот же прием может быть применен для различных ситуаций. Например, сужение или расширение полос движения, изменение их количества, во-первых, описывается в шаблоне поперечного сечения назначением направляющих, а во-вторых, к назначенным направляющим присоединяются линии, по которым осуществляется движение как в плане, так и по отметке (рис. 17).

Рис. 17. Изменение ширины и отметок проектируемой трассы
Рис. 17. Изменение ширины и отметок проектируемой трассы

Определив все исходные данные для проектирования поперечных сечений, можно приступать к назначению их конкретным участкам проектируемой дороги.

Просмотр результатов всех назначений осуществляется в интерактивном режиме. Шаг просмотра поперечников задается при расчете исходных данных, причем он может быть различным для прямых участков трассы и тех, которые проходят по круговым и переходным кривым. При просмотре результатов проектирования имеется возможность внести коррективы в каждый конкретный поперечник, если он по каким-либо причинам не вписывается в заданные условия (рис. 18).

Рис. 18. Проектирование поперечного сечения
Рис. 18. Проектирование поперечного сечения

Как уже сказано, к проектированию дорог 1-й технической категории предъявляются повышенные требования. Одним из таких требований является назначение виражей на поворотах для кривых определенного радиуса. Расчет параметров отгона виража осуществляется в табличной форме (рис. 19).

Рис. 19. Расчет виража
Рис. 19. Расчет виража

Исходные данные по параметрам вписанных круговых и переходных кривых, по которым осуществляется расчет, передаются автоматически. Единственное, что надо задать, — это метод отгона виража и расстояния, на которых осуществляется отгон до полного виража. В Autodesk Land Desktop определены пять методов расчета:

  • для двускатного шаблона:
    • относительно центральной (осевой) точки поперечного сечения;
    • относительно внешней точки бровки;
    • относительно внутренней точки бровки;
  • для односкатного шаблона:
    • относительно внешней точки бровки;
    • относительно внутренней точки бровки.

В нашем случае вираж рассчитывался относительно центральной (осевой) точки сечения.

Вся информация о проектировании поперечных сечений хранится в базе проекта, к которой в любой момент имеют доступ специалисты, занятые проектированием данного объекта. Всем знакомы неприятные «житейские» проблемы, когда что-то следует изменить, от чего-то отказаться. Однако нам они не доставили много хлопот. Все изменения вносятся исключительно просто, а динамическое изображение всех произведенных изменений можно получить в любой момент. Кроме того, проектировщику всегда доступен и текстовый документ с описанием параметров каждого запроектированного поперечника (рис. 20).

Рис. 20. Текстовое описание поперечного сечения на заданном пикете
Рис. 20. Текстовое описание поперечного сечения на заданном пикете

Ну вот и настал долгожданный момент — проект дороги в цифровом описании готов. Наступает следующий этап: все цифровые данные требуется перевести в «твердый» вид — на бумажные носители. Здесь главную роль сыграл Sheet Manager — специальное приложение для формирования листов чертежей проекта. С помощью этого средства были получены планы запроектированной дороги и осуществлен вывод поперечных сечений. Пришлось потрудиться над созданием настроек формирования листов в соответствии с текущими требованиями, предъявляемыми к оформлению чертежей, — но терпение и труд всё перетрут. Это мы осознали в полной мере, когда как по мановению волшебной палочки 11 километров дороги легли на листы заданного формата. Одновременно мы получили и схему раскладки листов (рис. 21).

Рис. 21a. Пример оформления плана
Рис. 21a. Пример оформления плана
Рис. 21b. Пример оформления продольного профиля
Рис. 21b. Пример оформления продольного профиля

Вывод на печать поперечных сечений потребовал больше времени — не удавалось получить все данные по поперечному сечению в нужном виде. Но здесь свое слово сказал заказчик: мы выработали форму представления данных, которая несколько отличалась от нормативной, содержала все нужные данные, но в понятной форме (рис. 22).

Рис. 22. Пример оформления поперечных сечений
Рис. 22. Пример оформления поперечных сечений

После окончания проектирования всей трассы следует рассчитать объем земляных масс, определить требуемое количество материалов. Эти данные можно вывести в рисунок или в текстовый файл и сформировать отчет в нужном виде; кроме того, существует возможность вывести график баланса земляных масс (насыпь/выемка) (рис. 23).

Рис. 23. Объемы земляных масс
Рис. 23. Объемы земляных масс

Как будет дальше…

Прошло время, когда нам казалось, что мы не сможем освоить Autodesk Land Desktop. Все страхи и сомнения, к счастью, улетучились. Сейчас не вызывает сомнения, что Autodesk Land Desktop будет «на всю катушку» использоваться в проектировании.

Наглядным примером высокой производительности и качества программного продукта может служить проект реконструкции Международного аэропорта «Бегишево» (Татарстан, г. Набережные Челны).

За трое суток были выполнены топогеодезические изыскания и картограмма укладки асфальтобетона взлетно-посадочной полосы длиной 2500 м и шириной 42 м (рис. 24).

Рис. 24
Рис. 24

Взлетно-посадочная полоса аэропорта была закрыта на реконструкцию в июне 2003-го, а в сентябре того же года уже сдана в эксплуатацию (рис. 25).

Рис. 25
Рис. 25

Заключение

К сожалению, в одной небольшой статье мы не смогли описать все возможности Autodesk Land Desktop. А между тем эти возможности чрезвычайно широки: гидрология, проектирование водоемов, ливневой канализации, водоотводных лотков различного сечения, автодорог в городской зоне, спортивных полей (от футбольного до площадок для прыжков в высоту), моментальная отрисовка автомобильных стоянок, пешеходных дорожек и еще много интересного для проектировщиков различных специальностей.

Ни одна современная компания не обходится в своей работе без использования компьютеров. Но само по себе наличие компьютера в проектной организации не решает всех проблем. Технология проектирования — вот ключ к успеху. Необходимо комплексное решение, включающее в себя наиболее подходящие технические средства и программное обеспечение для решения определенных задач. И мы такое решение нашли.