CC BY
158
Причем, как высота самих колонн, так и их расположение различно, что также создает определенный ритм (рис. 8).
силуэт, единую цветовую гамму, метрически и ритмически увязан.
пропорционален,
□ □
G
□ □
□□□□□□□□□□□□□□□
□ □энп □□ о пршр"".......... fi-сгг-у j-511115131315 hi|ö||||d||||dd||||dd||||d||||----------------------- |l
рррШНрр рЫпЫЬ □□llrlnllnlloolbolHoooll Папай allanalb □!□ □ □□□ □ п п п п п п пппппппДг
0|0||0|0|0||0|0||0|0| .".".^.".^.IIdIdIoIdIoIdHdHdIdHdIdI D □ па □ □ п а11п III lllalldldlnlplplpll □□□□□□□□□□□□□□
Рис. 8. Анализ метро-ритмического строя фрагмента квартала
Основными членениями проанализировано здание № 29. Градацией оттенков показана пластика фасада (чем насыщеннее цвет, тем более выступает деталь на передний план). За точку отсчета принята поверхность оконного стекла. Наиболее выделяется здание по боковым вертикалям (ризалиты) и горизонталям верхней части (карниз, междуэтажные тяги). Меньший выступ имеют пилястры (рис. 9).
Итогом проделанной работы можно считать выявленную общность принципов построения композиции фрагментов архитектурного ансамбля. Реконструированные части подчиняются историческим по основным параметрам. Рассредоточение таких объектов придает цикличность использованных приемов. Весь комплекс зданий соответствует принятым критериям: композиционно уравновешен, имеет своеобразный
Рис. 9. Выявление пластических членений фрагмента квартала
Применение подобным исследованиям можно найти при выполнении реконструкции исторической застройки. Любое нововведение вносит изменения в сложившийся облик зданий. Поэтому крайне важно учитывать различные архитектурные, объемно-пространственные, колористические и прочие особенности контекста при преобразовании городской среды.
Библиографический список
1. Гаращенко А., Медведев С., Чертилов А. План-панорама кутск: редакционно-издательский отдел упрполиграфиздата, Иркутска. Центральная часть. Памятники истории и культу- 1985.
ры. Иркутск: ЦСН, 2002. 3. Медведев С.И. Иркутск на почтовых открытках. 1899-1917
2. Колмаков Ю.П. Путешествие по улице Карла Маркса. Ир- гг. М.: Галарт, 1996. УДК 625.71.8
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ
Е.В.Волкова1, М.Н.Козлова2, Н.С.Волков3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрен общий подход к процессу автоматизированного проектирования автомобильных дорог, приведен перечень основных современных требований при разработке проекта автомобильной дороги. Анализируются методы проектирования транспортных сооружений с использованием различных автоматизированных систем российского и зарубежного производства, таких как CREDO-дороги научно-производственного объединения «Кредо-Диалог» (г. Минск, Беларуссия), ROBUR научно-производственной фирмы «Топоматик» (г. Санкт-Петербург, Россия), Civil 3D компании Autodesk (США), MX Road компании BENTLEY SYSTEMS (США). Рассматриваются инструментальные возможности и перспективные направления развития этих программных комплексов.
1 Волкова Елена Викторовна, кандидат географических наук, доцент кафедры автомобильных дорог Института архитектуры и строительства.
Volkova Elena, Candidate of Geographical Sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Roads of the Institute of Architecture and Construction.
2Козлова Марина Николаевна, программист кафедры автомобильных дорог Института архитектуры и строительства. Kozlova Marina, Programmer of the Department of Automobile Roads of the Institute of Architecture and Construction.
3Волков Никита Сергеевич, студент, кафедра экспертизы недвижимости Института архитектуры и строительства. Volkov Nikita, Student of the Department of Real Estate Expertise of the Institute of Architecture and Construction.
Ил.3. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: автомобильные дороги; автоматизированное проектирование; программные комплексы; дорожная одежда; обработка данных изысканий; цифровая модель местности; продольный профиль; план трассы.
DESIGNING OF AUTOMOBILE ROADS WITH THE USE OF MODERN SMART TOOLS E.V. Volkova, M.N. Kozlova, N.S. Volkov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
A general approach to the computer-aided design of automobile roads is examined. The list of major modern requirements when designing an automobile road is given. The designing methods for transportation facilities with the use of varied automated systems from Russian and foreign manufacturers, such as CREDO-roads of scientific and production association "Credo-Dialogue" (Minsk, Belarussia), ROBUR of scientific-production firm "Topomatik" (St. Petersburg, Russia), Civil 3D of Autodesk company (USA), MX Road of BENTLEY SYSTEMS Company (USA) are analyzed. Instrumental resources and perspective development trends of these software complexes are under the investigation. 3 figures. 7 sources.
Key words: automobile roads; computer-aided design; software complexes; road pavement; processing of survey data; digital terrain model; longitudinal profile; horizontal alignment.
Процесс автоматизированного проектирования автомобильных дорог представляет собой совокупность правил, определяющих действия инженера по высококачественному решению проектной проблемы в строго определенные сроки и с минимальными затратами при комплексном использовании всех составляющих системы автоматизированного проектирования автомобильных дорог. Та или иная технология, принимаемая при проектировании автомобильных дорог, определяется большим количеством факторов. К ним можно отнести категорию проектируемой дороги, с которой связаны параметры плана и продольного профиля, размеры земляного полотна, конструкция дорожных одежд и искусственных сооружений; требования по обеспечению уровней удобства и безопасности движения; требования по охране окружающей среды; природные условия района проектируемой дороги (дорожно-климатическая зона, тип местности по характеру и степени увлажнения, рельеф местности, специфические особенности сложных природных условий); стадию проектирования (обоснование инвестиций, проектная документация), административно-хозяйственное значение проектируемой дороги и т.д.
В конце прошлого века для решения типовых дорожных задач у проектировщиков были другие программы, а все нестандартные работы они делали вручную. Считалось, что автоматизировать некоторые из них просто нецелесообразно. В то время компьютер рассматривался как средство автоматизации лишь рутинных, вычислительных операций, а вовсе не как инструмент для проектирования. К тому же, компьютерная техника стоила довольно дорого, да и не всем исполнителям ее хватало. Со временем стоимость аппаратного и программного обеспечения начала снижаться, а затраты на оплату труда проектировщиков, наоборот, расти. Вот тут-то система автоматизированного проектирования и оказалась востребованной.
Сейчас в нашей стране ощутимо возросла потребность в строительстве инфраструктурных объектов. Необходимость прокладки новых федеральных трасс, магистралей, местных дорог, мостов и тоннелей
становится все более очевидной. И ключевым моментом в этом процессе, несомненно, является автоматизированное проектирование.
Автоматизация проектных работ рационализирует и ускоряет работы на всех этапах - от геодезических изысканий до детального проектирования и расчетов. Специализированные функции автоматизируют трудоемкие задачи и позволяют спрогнозировать издержки на этапе подготовки проекта.
Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог отличается от других видов САПР прежде всего спецификой проектирования объекта, которая характеризуется следующими показателями: разрозненными наборами данных для различных участков проектируемой дороги; значительной протяженностью проектируемого объекта; различными топографическими, почвенно-грунтовыми, инженерно-геологическими и другими условиями по длине одного и того же проектируемого объекта, что предопределяет необходимость применения разных методов и различной последовательности выполнения проектных работ; необходимостью многостадийной проработки объекта.
Весь процесс автоматизированного проектирования автомобильных дорог можно разделить на несколько основных частей:
• проектирование плана трассы автомобильной дороги;
• проектирование продольного профиля;
• конструирование поперечных профилей земляного полотна;
• расчет и конструирование искусственных сооружений;
• проектирование дорожных одежд;
• оценка проектных решений.
При подготовке цифровой модели местности (ЦММ) установления границ зоны варьирования вариантов трассы из рассмотрения сразу же исключают участки местности, через которые проход трассы автомобильной дороги либо нецелесообразен (ценные сельскохозяйственные земли, болота, оползни, осыпи и т.д.), либо вовсе невозможен (населенные пункты,
промышленные предприятия, заповедные зоны и т.д.), а также устанавливают фиксированные точки и направления, проход трассы через которые обязателен. Рассматривают также участки местности, где в ходе трассирования необходимо решить вопрос возможности их обхода, либо пропуска через них трассы автомобильной дороги.
Выбор направления трассы является комплексной задачей, при решении которой детально рассматривают по основным показателям конкурирующие варианты автомобильной дороги в пределах полосы варьирования трассы (по строительной стоимости и приведенным затратам, транспортно-эксплуатационным расходам, материалоемкости, уровням удобства и безопасности движения).
Определение положения проектной линии продольного профиля является одним из наиболее ответственных, сложных и трудоемких этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии продольного профиля влияет много факторов и условий: топографические, почвенно-грунтовые, геологические, гидрологические условия, климатические факторы, ситуационные особенности проложения трассы автомобильной дороги и т.д. К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и эксплуатации автомобильных дорог.
Земляное полотно относится к числу наиболее объемных и разнообразных по своей конструкции элементов автомобильной дороги. От качества проектирования земляного полотна во многом зависит стоимость строительства автомобильных дорог, надежность в эксплуатации, эксплуатационные расходы, эстетические достоинства дорог и безопасность движения. К одному из основных требований, предъявляемых к земляному полотну, относится обеспечение его прочности в целом и устойчивости отдельных его элементов под многократным воздействием нагрузок от автомобильного транспорта и природных факторов. Конструкцию земляного полотна назначают в соответствии с положением проектной линии продольного профиля, рельефом местности, почвенно-грунтовыми, геологическими, гидрогеологическими, климатическими условиями региона строительства, а также в соот-
ветствии с принятой организацией строительства земляного полотна.
Дорожная одежда, устраиваемая на земляном полотне обычно в виде нескольких конструктивных слоев разной прочности, является одним из наиболее дорогих и ответственных элементов автомобильных дорог, во многом определяет их стоимость и транс-портно-эксплуатационные качества. Конструкцию дорожной одежды назначают в зависимости от технической категории дороги, интенсивности и состава движения, наличия тех или иных местных дорожно-строительных материалов, а также в зависимости от грунтовых, гидрогеологических и климатических условий.
Автоматизированное проектирование автомобильных дорог с использованием различных программных продуктов (CREDO, Robur, Civil 3D, MX Road) оказывается эффективным, поскольку происходит тесная взаимосвязь на всех стадиях проектно-изыскательских работ, начиная от сбора, обработки и представления исходной для проектирования информации и заканчивая созданием проектной документации.
Проектирование плана трассы ведут на основе исходной топографической информации, полученной с использованием современных геодезических инструментов (например, роботизированный электронный тахеометр Trimble из серии RTS). Отличительной особенностью производства изыскательских работ при проектировании является получение топогеодезиче-ской информации в пределах полосы варьирования трассы, ширина которой может быть особенно значительной на ранних стадиях проектирования, когда рассматриваются конкурирующие направления будущей дороги.
Возможности обработки геодезических данных полностью встроены в современные программные средства проектирования. Поддерживается широкий круг задач - импорт полевых журналов, задание и преобразование системы координат, редактирование результатов съемки, автоматическое создание фигур съемки и поверхностей (рис. 1). Обеспечивается сквозное проектирование: точки, фигуры съемки и поверхности могут использоваться на протяжении всего процесса проектирования, что исключает необ-
Рис. 1. Цифровая модель местности до и после триангуляции, выполненная в программе МХ Road
ходимость ручного преобразования систем координат и переноса данных из геодезического приложения в приложение для проектирования. Введение в проект данных съемки приведет к автоматическому обновлению элементов проекта.
В связи с бурным развитием геодезической техники изменились и технологии ведения изыскательских работ. Например, в практику подготовки исходной основы все больше и активнее внедряется лазерное сканирование. Значительно выросли объемы обрабатываемых данных, что потребовало оптимизации базовых алгоритмов. Сегодня программные комплексы для проектирования автомобильных дорог легко обрабатывают цифровые модели местности, содержащие до нескольких миллионов точек.
Современные программные комплексы (CREDO, Robur, Civil 3D, MX Road) содержат традиционные модули для работы с планом, профилем и поперечниками, блоки по расчету дорожных одежд, оценки проектных решений и визуализации проекта. Эти инструментальные средства являются многофункциональными программными продуктами, обеспечивающими сквозной технологический процесс от обработки данных изысканий до выноса проекта в натуру и его инженерного сопровождения. Удобные, продуманные графические интерфейсы позволяют выполнять сложные построения легко и просто.
Стимулом для широкого внедрения программ автоматизированного проектирования послужила возросшая потребность в проектировании загородных автомобильных дорог с разделительной полосой и городских улиц с газонами, тротуарами и локальными проездами.
В основе современных программ автоматизированного проектирования лежит полноценная объемная модель объекта в виде трех проекций: план, продольный и поперечные профили (рис.2).
Модели сложных поверхностей поддерживают динамические связи с исходными данными — горизонталями, характерными линиями, моделями коридоров и объектами профилирования. Поверхности используются в качестве основы при создании профилей,
сечений и коридоров. Любые изменения исходных данных приводят к автоматическому обновлению поверхностей и ссылок, что способствует экономии времени и сокращению количества ошибок. Когда меняется план - пересчитываются и все профили. Редактируется профиль - смещаются все поперечники. Изменяются поперечники - данные тут же отображаются и на плане. В результате всегда получаются абсолютно точные и согласованные ведомости и чертежи. Набор инструментов для профилирования позволяет моделировать поверхности для проекции профиля любого типа. Графические и табличные функции управления профилированием удобны в использовании. Функции профилирования используют динамическую взаимосвязь между моделями коридоров и трассами/профилями.
Многие современные программы ориентированы на сложные инфраструктурные объекты, в том числе и реконструируемые. Они содержат блоки задач по конструированию и расчету дорожных одежд, учету существующих конструкций дорожных одежд и фрезерованию или выравниванию покрытия, проектированию малых искусственных сооружений, визуализации проектных решений.
Формирование строительной документации и передача ее подрядчикам — финальный этап большинства проектов. На эти задачи часто тратится слишком много времени, и именно этот этап подвержен ошибкам. Для окончательного оформления и выпуска выходной документации во многих программах по автоматизированному проектированию автомобильных дорог включены графические инструменты.
Библиотека стилей существует во всех программных продуктах по автоматизированному проектированию автомобильных дорог и позволяет контролировать практически все элементы внешнего вида чертежей. Некоторые из них (например, Civil 3D и MX Road) учитывают стандарты, принятые в различных странах. С помощью стилей осуществляется управление цветами, типами линий, высотой сечения рельефа, маркированием и т.п. Также есть возможность создания собственных стилей, чтобы обеспечить оформление
Рис. 2. Проекции объемной модели объекта (план, продольный и поперечный профили) в программе ЯоЬиг
чертежей по государственным стандартам и стандартам предприятий.
Одним из неоспоримых преимуществ любой трехмерной системы проектирования является возможность создавать модели визуализации. Возможность Эй визуализации модели — основа для подготовки наглядных презентаций, передаваемых инспекционным органам и инвесторам. Все современные программные продукты позволяют немедленно увидеть в трёхмерном представлении любые изменения, производимые с существующей или проектируемой местностью (рис. 3). Можно рассмотреть местность с любой точки зрения, пролететь над автомобильной дорогой или прогуляться по виртуальным улицам, одновременно записав соответствующий видеофильм. Такие фильмы с высочайшим качеством объёмной визуализации создают эффект виртуальной реальности, позволяющий рекомендовать их для публичной защиты проектов и привлечения инвестиций.
ел
новляются. Проектный коллектив работает в действительно единой среде. В скором времени программный комплекс <^оЬиг» позволит работать с одним объектом двум и более исполнителям. Например, несколько партий изыскателей смогут одновременно редактировать каждая свой участок одной и той же цифровой модели местности, и в то же время видеть изменения на смежных участках. Программа автоматически проверит и обеспечит стыковку всех данных. Их синхронизация может осуществляться как по локальной сети, так и через сеть Интернет. При наличии скоростного канала связи участники проекта, находящиеся в разных городах или даже на изысканиях в поле, смогут работать точно так же, как рядом, в одном помещении.
Это позволит значительно повысить производительность работы, обеспечить высокое качество проектов и строительной документации, а также наглядно продемонстрировать результаты.
Рис.3. Визуализация, выполненная в программе Robur
Одной из перспективных направлений развития программных продуктов для автоматизированного проектирования автомобильных дорог является поддержка коллективной работы над проектом. Многолетний опыт сопровождения программного комплекса показал, что зачастую на заданном участке трассы работу выполняют несколько разных исполнителей, а затем все результаты «сливаются» в одном общем проекте, что может являться причиной ошибок и несоответствий. AutoCAD Civil 3D предоставляет возможность коллективного проектирования с безопасным обменом данными на протяжении всего производственного цикла. Все члены коллектива будут скоординированы и смогут вовремя получать необходимые данные. Работа ведется с одной и той же моделью, поэтому каждый член коллектива работает согласованно на всех этапах. При изменениях в основной модели все связанные с ней чертежи автоматически об-
Современные системы автоматизированного проектирования автомобильных дорог обладают универсальной технологией, которую используют во многих странах мира, предлагают универсальный механизм адаптации выходных чертежей к местным требованиям, предполагающий настройку стилей отображения объектов в пространстве модели и в чертежах.
В целом, система автоматизированного проектирования автомобильных дорог развивается в одном направлении с современными прогрессивными тенденциями дорожного проектирования. В последнее время значительно возросли требования пользователей и к интерфейсу современных программ для автоматизированного проектирования. Интерфейс многих не уступает современным графическим пакетам. Это позволяет проектировщикам сократить объемы работ, связанных с оформлением чертежей. А выполнение всех графических задач стало еще удобнее.
1. http://www.topomatic.ru
2. http://www.autodesk.ru
3. http://credo-dialogue.com
4. http://www.emt.ru
Библиографический список
5. http://www.bently.com
6. http://www.infars.ru
7. http://www.eftgroup.ru
