При расчете элементов трассы инструментами этого модуля существует ряд ограничений: задан коридор сдвижек, позволяющий фиксировать сдвиги в точках, фиксируются интервалы изменения радиусов, длин прямых и переходных кривых. Основным же преимуществом использования «Выправки» в среде САПР GeoniCS ЖЕЛДОР следует признать графический интерфейс модуля: положение оси пути проектировщик сразу видит на реальном существующем плане. Кроме того, существует возможность как заблаговременно, так и в процессе работы задать любую геометрию ограничений (так называемые контурные ограничения).

Работа с модулем подразделяется на три этапа:

  • подготовка данных;
  • сглаживание;
  • сегментация (собственно выправка).

В модуле реализован эффективный алгоритм решения задачи эвристическими численными методами. Это позволяет учитывать ограничения не только в точке, где была произведена съемка, — ограничение на ширину коридора может быть, например, задано в точках, которые не были сняты экспериментально.

Выправка применяется, во-первых, для того чтобы оценить существующую трассу с минимальными сдвижками и, соответственно, с минимальным учетом ограничений. И во-вторых, для проекти- рования — чтобы оценить трассу с макси- мальным соблюдением всех ограниче- ний и относительно меньшим приорите- том сдвижек.

Цель проектирования — рассчитать проектную трассу в полном соответствии с нормативами. Здесь до выхода из определенного коридора величина сдвижек вообще не играет роли.

При работе надо постараться избежать сползания с земполотна, а оно в одной точке может составлять, скажем, 0,2 м слева и 2 м справа, а в другой иметь прямо противоположные значения; в общем, речь здесь идет о тех же контурных ограничениях. В то же время большие сдвижки могут оказаться предпочтительными по сравнению с полным их отсутствием, при несомненном приоритете строгого соблюдения всех ограничений.

Обработка данных изысканий по методу стрел

Координаты точек, снятые методом стрел, можно перевести в координаты Декарта.

Из инструментального меню Трассы> Выправка доступно окно Метод стрел, в котором устанавливаются значения общих параметров, а также значения в таблицах базовых и дополнительных точек.

Общие параметры:

  • координаты начала;
  • азимут начала — азимут первой хорды, от которой начинается отсчет координат;
  • направление кривой;
  • шаг — шаг пикетажа, с которым выполняется отсчет.

В таблице базовых точек вводятся значения Стрела — величины стрел, которые были отмерены на трассе с заданным шагом.

Метод стрел
Метод стрел

В таблице дополнительных точек, где определяются точки, шаг которых не равен заданному шагу, вводятся следующие значения:

  • номер хорды;
  • расстояние по хорде — расстояние до второй точки по этой хорде.

Если значения введены корректно, будут автоматически рассчитаны радиус кривизны в каждой точке и его координаты.

Точки таблиц можно сохранить в файле или экспортировать в файл, который будет входным файлом этапа подготовки данных для выправки, отобразить на чертеже. Можно загрузить ранее введенные точки. Отображаются точки таблиц как геоточки, каждая из которых характеризуется своим номером и расстоянием от начала трассы. Дополнительные точки отображаются с расширением _доп.

Обработка данных изысканий по методу Гоникберга

Перевести в декартовы координаты можно и координаты точек, снятые методом Гоникберга.

В инструментальном меню Трассы > Выправка выберите пункт Метод Гоникберга.

В открывшемся диалоговом окне устанавливаются значения общих параметров и значения в таблице точек.

Общие параметры:

  • координаты начала;
  • азимут начала — азимут первой хорды, от которой начинается отсчет координат.

В таблице вводятся следующие значения:

  • Направление кривой;
  • Пикет — расстояние от начала трассы;
  • Стрела — величина стрелы;
  • Угол поворота.
Метод Гоникберга
Метод Гоникберга

Если значения введены корректно, радиус кривизны в каждой точке и декартовы координаты рассчитываются автоматически.

Чтобы удалить точку из таблицы, достаточно очистить значения всех редактируемых полей этой точки.

Можно добавить новую точку. Точка добавляется в конце таблицы, но после задания значения ее пикета таблица автоматически перестраивается по значениям пикетажа. При корректном вводе всех данных будут автоматически пересчитаны значения радиусов и координат.

Точки таблицы можно сохранить в файле, доступна загрузка ранее введенных точек.

Точки таблицы можно экспортировать в файл, который будет входным файлом для этапа подготовки данных для выправки.

На чертеже точки таблицы отображаются как геоточки, каждая из них характеризуется своим номером и расстоянием от начала трассы.

В файле, куда экспортируются данные для выправки, желательны нулевые сдвижки по умолчанию, приоритет для всех точек — 1. Корректировку можно выполнить непосредственно в таблице.

Подготовка данных

Подготовка данных представляет собой предварительный этап, предназначенный для формирования (создания и редактирования) данных с параметрами точек и сохранения их в файл. Впоследствии в этом файле будут выполняться сглаживание и собственно выправка — сегментация.

После обработки можно использовать данные, полученные уже упомянутыми методами стрел и Гоникберга.

Доступны шесть комбинированных способов задания точек:

  • загрузить из подготовленного файла фиксированного формата — основной способ, может применяться после обработки данных линейных изысканий;
  • задать точки с экрана вручную;
  • указать каждую точку в отдельности на чертеже (в том числе с привязкой к точкам, блокам и др.);
  • указать примитив — полилинию, 3D-полилинию, геолинию (можно указывать несколько полилиний, идущих подряд). Подхватятся лишь вершины;
  • из геоточек — с фильтрацией по группам, номерам и т.д. (отбираются X, Y и описание). Сортировка по номерам;
  • дискретизировать существующую трассу (с заданным шагом) — может применяться для проектирования второго пути. Здесь достаточно задать сдвижку между путями и запустить выправку.
Подготовка данных
Подготовка данных

Редактирование всех параметров точек производится в окне исходных данных. Кроме того, можно добавлять точку после текущей и удалять существующие точки.

Точки имеют:

  • Точки имеют:
  • фактические координаты X, Y;
  • минимальную и максимальную сдвижки от желательного положения (коридор сдвижек);
  • минимальную и максимальную сдвижки от желательного положения (коридор сдвижек);
  • описание;
  • дополнительную сдвижку (с помощью дополнительной сдвижки оси пути от снятой точки обеспечивается автоматическое проектирование плана второго пути).
Редактор элементов
Редактор элементов

Набор точек нужно сохранить в файл. Тем самым фактически присваивается имя варианту выправки, что можно использовать при организации многовариантного проектирования.

Сглаживание

Второй этап процесса выправки — сглаживание — позволяет устранить влияние небольших неровностей пути и мелких неточностей, допущенных при съемке. Это поможет получить более гладкую исходную линию для последующей сегментации, то есть собственно выправки. Поскольку результат сглаживания существенно сказывается на результате выправки в целом, желательно просмотреть точки и убрать все некорректности (например, неестественные всплески на графике сглаженной кривизны, вызванные, как правило, погрешностями исходных точек или их большим количеством на малом интервале).

Решение о приемлемости результата сглаживания пользователь принимает на основе двух графиков:

  • график кривизны для исходных точек (синий). Кривизна для каждой точки вычисляется как кривизна дуги, проведенной через текущую, предыдущую и последующую точки;
  • график кривизны для сглаженных точек (красный). Кривизна для каждой точки вычисляется таким же образом, но только для сглаженных точек. Основное, чего нужно добиться, — отсутствие «всплесков» на графике сглаженной кривизны.

Графики выводятся в одном окне, по горизонтали откладываются расстояния между точками с подписями их номеров (имен). Возможен вывод информации по выделенной точке.

Для нормального восприятия графиков они сформированы с разными масштабами по горизонтали и вертикали (аналогично профилю), имеют сетку по горизонтали и вертикали с подписями делений. На графике можно менять масштабы.

Графики служат для оценки качества сглаживания, выявления возможных ошибок в координатах исходных точек, оценки правильности выбранных параметров сглаживания. Если обнаружились ошибки в исходных данных либо был неудачно задан параметр (точность) сглаживания, эти недостатки устраняются с возвратом к этапу подготовки данных, после чего сглаживание выполняется заново.

Результат сглаживания — файл сглаженных точек. При этом сохраняется и входной файл.

Сегментация

Третий, наиболее важный этап выправки — сегментация. Под этим термином понимается распознавание сегментов трассы — структурирование, выделение в ней набора элементов: прямых сегментов (тангенсов), сегментов круговых кривых, сегментов переходных кривых (клотоид), а также проверка соответствия этих элементов нормам проектирования. Начальное и конечное направления при расчете фиксированы, что необходимо при сопряжении с соседними участками.

В диалоге Результат сегментации можно просмотреть графики сдвижек и кривизны. Здесь же доступен встроенный редактор трассы.

Сколка профиля с плана
Сколка профиля с плана
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля

Существует возможность брать сегментированные элементы из трассы. Это позволяет разделить весь набор точек выправки на участки, выправить каждый из них в отдельности и по полученной геометрии создать общую для всего набора точек трассу, которую при необходимости можно повторно запустить на выправку.

После вычисления базовых точек, от которых идет построение, определяются прямолинейные и дуговые участки трассы путем расширения их по точкам (максимально влево/вправо, соблюдая все ограничения и не выходя за пределы толерантности).

Чтобы не оставлять нераспределенных участков, определяются дополнительные дуги.

В общем случае полученные элементы не соединены, поэтому проводится сопряжение (с клотоидами либо без них). При сопряжении не могут быть учтены некоторые ограничения.

В первую очередь при сегментации находятся дуговые и прямолинейные сегменты. Клотоиды же образуются путем сопряжения отрезков и дуг, поэтому все операции редактирования на клотоиды не распространяются — они автоматически находятся при проведении оптимизации.

Результаты сегментации пользователь может откорректировать вручную: убрать некоторые участки (например, небольшой длины), добавить новые, а также расширить и изменить старые с помощью того же редактора.

После получения данных изысканий и их обработки в модулях «Съемка» и «Выправка» программы GeoniCS ЖЕЛДОР начинается этап проектирования.

На всех этапах, от изысканий до разработки проектного решения, проектирование линейных объектов сопряжено с различными трудностями. Например, при работе с пикетажем приходится решать вопрос о выборе системы пикетажа, поскольку даже на момент изысканий имеется два пикетажа — нанесенный изыскателями и имеющийся на местности. В процессе проектирования может добавиться еще несколько пике тажей — для различных вариантов...

В программе GeoniCS ЖЕЛДОР доступно решение и этих проблем: здесь реализовано понятие работы в пикетаже главного пути.

Рассмотрим возможности программы для проектной части.

Проектирование железных дорог в программе GeoniCS ЖЕЛДОР

Российский рынок программ для проектирования предлагает целый ряд геоинженерных систем от ведущих мировых поставщиков и небольших компаний. Решения эти различны по охвату, по набору решаемых задач, структуре, ориентированности на ГИС-технологии. С другой стороны, специалисты требуют систем эффективных и интегрированных, ждут сквозных, «бесшовных» технологических линий, цепочек «изыскания — проектирование — строительство — эксплуатация». Необходимы решения, построенные на основе промышленных платформ с открытой архитектурой, мировых стандартов дефакто, в стандартном интерфейсе и к тому же учитывающие особенности, нормы и традиции «национальных изысканий» и «национального проектирования», то есть соответствующие нашим нормативам, сложившейся технологии проектирования, механизмам взаимодействия и т.п.

Пример отображения выправленной трассы
Пример отображения выправленной трассы

Усилия коллектива CSoft Development нацелены на развитие именно такого интегрированного продукта — программного комплекса для геоинженерного моделирования и проектирования GeoniCS.

К основным требованиям, которым должны отвечать геоинженерные системы, прежде всего относится полнота функционала — совместимость по линии «изыскания — проектирование». На сегодня комплекс предназначен для изыскателей (создание и редактирование цифровых моделей местности — крупномасштабных топографических планов, трехмерных моделей рельефа, объемной инженерно-геологической модели и модели существующих сетей) и для проектировщиков внешних инженерных сетей, планировщиков-генпланистов (создание моделей проекта и всех необходимых чертежей), проектировщиков таких сложных комплексных линейных объектов, как, например, железные дороги. Подобного рода комплексы — «геооперационные» системы — интегрируют широкий спектр различных приложений и подсистем.

В практике проектирования немаловажное значение имеет возможность быстро получить требуемую конфигурацию проектируемого объекта, составить отчетную документацию. Поэлементное редактирование занимает много времени — следовательно, существует потребность в работе с объектами, позволяющими редактировать входящие в них элементы и автоматически генерировать ведомости.

Проводник проекта
Проводник проекта

Трасса в GeoniCS — это специальный объект, состоящий из геометрических элементов: прямых, кривых, переходных кривых. Трассы хранятся в проекте и отображаются на чертеже. Отображение трасс управляется стилями (в частности, это касается подписей трасс). Возможно отображение подписей разных видов — в том числе таких, где учитываются данные с профилей.

На этапе проектирования реализуются две основные стадии.

I. Создание проектируемой трассы в плане

Трассы как объекты можно создавать различными способами.

При вызове команд создания трассы появляется окно, в котором необходимо указать название трассы, задать пикетаж и все основные настройки.

Создание смещенных трасс
Создание смещенных трасс

Пикетаж может вводиться в формате как пикетов (плюсовка), так и пикетажного значения (расстояние от нулевого пикета).

Редактор трассы
Редактор трассы

Для проектной трассы подойдет имеющийся в шаблоне преднастроенный стиль «Проектный» (отображение элементов геометрии) и набор подписей «Стандартный» (подписи элементов на трассе).

Уже на этапе создания проектной трассы можно задать ограничения геометрии плана и профиля по категории.

Сколка профиля с плана
Сколка профиля с плана
Свойства вершины угла
Свойства вершины угла
Создание сокращенного съезда
Создание сокращенного съезда
Оформление составных кривых
Оформление составных кривых
Вынос профиля на план (уклоноуказатели)
Вынос профиля на план (уклоноуказатели)
Нарушения геометрии
Нарушения геометрии

При проектировании линейных объектов можно воспользоваться следующими способами создания объектов «Трасса»:

  1. Создание трассы по геометрическим элементам. В программный комплекс GeoniCS ЖЕЛДОР встроен обширный инструментарий для создания и редактирования геометрически сложных трасс.
  2. Трассировка вручную (в том числе по поверхности). Доступен ряд установок, позволяющих уже при указании вершин углов трассы автоматически вписывать криволинейные элементы — с динамическим изменением их размеров при перетаскивании элементов объекта-трассы за «ручки». Редактировать данные также можно через окна свойств, таблицы и специальные редакторы.
  3. Создание смещенной трассы. Аналогично действию команды AutoCAD Подобие.
  4. Создание трассы по существующим элементам, 3D-полилинии, трассировка с руководящим уклоном.
  5. Создание съездов, а также железнодорожных объектов «Стрелочный перевод» и «Излом».
  6. Создание трассы на основе нескольких трасс.
  7. Использование изыскательских трасс (после обработки данных средствами модулей «Съемка» и «Выправка»). Трассы могут использоваться при оформлении топоплана (для выноса незакодированных габаритов, междупутий и т.п.) подпрофильной таблицы (в качестве геометрии плана, для вывода проектных сдвигов и т.п.).
  8. Использование изыскательских трасс (после обработки данных средствами модулей «Съемка» и «Выправка»). Трассы могут использоваться при оформлении топоплана (для выноса незакодированных габаритов, междупутий и т.п.) подпрофильной таблицы (в качестве геометрии плана, для вывода проектных сдвигов и т.п.).

II. Создание профиля проектируемой трассы

Сколка профиля с плана
Сколка профиля с плана
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля

Решение задач этой стадии также возможно несколькими способами.

  1. Создание и редактирование профиля вручную.
  2. Создание профиля по плану трассы.
  3. Создание профиля по элементам, 3D-полилинии. Имеется геометрический конструктор для линий профиля (аналогичен геометрическим элементам в плане).
  4. Оформление проектного профиля. При оформлении доступен ряд утилит, позволяющий автоматизировать получение данных по пересечкам (их оформление на линии профиля с необходимыми подписями), получение ситуации с плана трассы, геометрии самой трассы, графиков сдвижек, а также разнообразной информации по объектам, относящимся к пути.
Сколка профиля с плана
Сколка профиля с плана
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля

При изменении элементов трассы и профиля автоматически обновляются данные на линии профиля и в подпрофильной таблице.

Подготовленные чертежи после косметической коррекции (при разбиении объектов GeoniCS образуются примитивы AutoCAD) можно выводить на печать.

Сколка профиля с плана
Сколка профиля с плана
Табличный редактор профиля
Табличный редактор профиля
Оформление профиля
Оформление профиля
Юрий Курило,
главный специалист
Валентина Чешева,
директор направления «Инфраструктура и градостроительство»,
к.т.н., доктор философии
CSoft
Тел.: (495) 913−2222
E-mail: