9 - 2004

Применение программного комплекса МХ при проектировании систем рельсового транспорта

Игорь Иванов, Александр Михайлов, Олег Попов, Вячеслав Подвербный

В настоящее время программный комплекс МХ (модуль MXRAIL), разработанный компанией Bentley Sysems, Inc., является одним из самых популярных в мире программных продуктов, предназначенных для проектирования систем рельсового транспорта. О популярности программы свидетельствуют выполненные с ее помощью объекты (среди которых проект туннеля под проливом Ламанш), география ее распространения и сертификаты престижных выставок. В России и СНГ это программное обеспечение используют ОАО «Мосгипрот ранс», ОАО ИПИИ «Иркутскжелдорпроект», ОАО Дорожный проектно-изыскательский НИИ «Иркутскгипродор нии », Челябинский ПИИ «Челябжелдорпроект» и многие другие организации.

Программа MXRAIL предназначена для проектирования новых, реконструкции и капитального ремонта существующих сооружений всех видов рельсового транспорта (рис. 1 и 2), включая:

• железнодорожные линии любых типов (скоростные, промышленные);

• трамвайные линии;

• линии метрополитена;

• станции любой сложности.

Рис. 1. Проект железной дороги

Рис. 1. Проект железной дороги

Рис. 2. Проект железнодорожного туннеля

Рис. 2. Проект железнодорожного туннеля

Модуль MXRAIL построен на традиционных методах, которые развивались в железнодорожной отрасли на протяжении многих лет. Функциональные возможности программы разрабатывались с учетом международного опыта и требований специалистов в области проектирования железных дорог разных стран. Поэтому в программе заложены возможности проектирования линий с разной колеей, использования различных видов переходных кривых, применения разных норм расчета превышения внешнего рельса. Компания Bentley Systems продолжает эту практику, непрерывно совершенствуя продукт с учетом запросов пользователей.

Отличительной особенностью пакета MX является мультисреда. Пакет MX можно использовать как самостоятельное приложение Microsoft Windows или как приложение к двум наиболее популярным средам САПР — AutoCAD и MicroStation. MX-модели, созданные в одной среде, могут быть открыты и использованы в другой среде без какой-либо конвертации. Благодаря этому пользователи получают широкие возможности взаимодействия и обмена данными с партнерами, которые могут использовать любые из вышеназванных сред, в том числе за счет платформенно-независимой базы данных. Применение MX в AutoCAD и MicroStation дает новые возможности 3D-моделирования, которые обеспечиваются использованием последних достижений объектно-ориентированной технологии.

Главной особенностью 3D-моделирования, которое лежит в основе MX и отличает его от других программ, является использование струн . Струна — это трехмерная линия любой формы, которой отображаются элементы трехмерной модели съемки или трехмерной проектируемой модели. Каждая струна имеет наименование и связана с определенными характеристиками модели. Например, в MXRAIL струны представлены осевыми линиями пути или междупутья, оголовками рельсов, бровками и подошвами земляного полотна, линиями балластной призмы, линиями пересечения откосов и дна кюветов и т.д.

Функциональные особенности и возможности модуля MXRAIL лучше рассматривать на примере наиболее сложного случая — реконструкции железных дорог.

Исходная съемка может быть представлена файлами разных форматов (DXF, DWG, собственными форматами MX), поэтому возможен импорт данных из разных программ, включая Autodesk Land Desktop и отечественные RGS, CREDO. Съемка пути (рис. 3) может быть представлена как ее осью, так и данными по левому и правому рельсам. Следует подчеркнуть, что исходные данные могут быть представлены несколькими 3D-моделями, например цифровой моделью местности (по ней осуществляется построение триангуляции) и моделью, содержащей подземные инженерные коммуникации.

Рис. 3. Исходная съемка пути

Рис. 3. Исходная съемка пути

Рис. 4. Оценка деформации железнодорожной линии

Рис. 4. Оценка деформации железнодорожной линии

Проектирование начинается с проверки цифровой модели, анализа деформаций пути в плане и продольном профиле. По данным съемки оси или одного из двух рельсов (по выбору) с использованием встроенного аппарата регрессионного анализа производится восстановление положения оси пути в плане, отвечающее двум критериям:

• требуемым геометрическим параметрам — нормам проектирования (назначаются пользователем в виде параметров проекта или индивидуально на конкретном участке);

• максимально возможному приближению (привязке) новой восстанавливаемой оси к существующей оси.

Этот же принцип положен в основу проектирования продольного профиля в случае реконструкции. При этом наличие съемки по двум рельсам позволяет наиболее полно использовать возможности MXRAIL, оценить все деформации и дефекты пути в вертикальной плоскости, в том числе отклонения от требуемого превышения внешнего рельса на кривых. Следует подчеркнуть, что информацию о деформациях в плане и продольном профиле (рис. 4) пользователь получает непосредственно на рабочих экранах и окнах в графическом виде. Одновременно при анализе съемки существующего пути предоставляется информация о мгновенных значениях радиусов кривых в плане. MXRAIL позволяет быстро строить продольный профиль в виде ломаной линии без вписывания вертикальных кривых. Если разница уклонов в переломах (вершинах) продольного профиля превышает заданное значение, в такие вершины вписываются вертикальные кривые. Все это дает большую гибкость в подборе параметров плана и продольного профиля в проектах реконструкции, максимально облегчает визуальный контроль принимаемых решений.

Проектирование возвышения наружного рельса (рис. 5) может производиться автоматически на основе расчетных данных или назначается пользователем в каждом конкретном случае. Таким образом, MXRAIL является не только инструментом проектирования, но и средством анализа геометрических дефектов пути и земляного полотна.

Рис. 5. Проектирование возвышения наружного рельса над внешним

Рис. 5. Проектирование возвышения наружного рельса над внешним

Рис. 6. Проектирование стрелочного перевода

Следует учесть, что применение струн позволяет очень точно контролировать положение оси в плане и продольном профиле, которая задается генеральной струной по отношению к струнам, отображающим другие оси, сооружения, здания, элементы обустройства. Это позволяет контролировать требования по габаритам, упрощает методику проектирования в стесненных условиях.

В MXRAIL реализовано автоматизированное проектирование стрелочных переводов и пересечений (рис. 6), что можно отнести к одному из важнейших достоинств этой программы. Проектирование стрелочных переводов и пересечений сводится к следующим операциям:

• выбор типа стрелочного перевода или пересечения в библиотеке;

• указание геометрической точки привязки стрелки или пересечения (одна из характерных геометрических точек стрелочного перевода или пересечения);

• указание пикетажного положения точки пути, к которой привязывается стрелка или пересечение;

• перетаскивание методом drag-and-drop иконки, отображающей тип выбранной стрелки из окна библиотеки на рабочий экран.

Все указанные операции выполняются в графическом режиме с минимальном числом операций ввода числовых параметров с клавиатуры. Библиотеки стрелок могут быть разными и разрабатываются в соответствии с национальными стандартами. Они подключаются самими пользователями, для чего в составе программы имеется специальный редактор. Российская библиотека стрелок и пересечений разработана ОАО ИПИИ «Иркутскжелдорпроект» и ОАО «Востсибтранспроект», причем эти работы предшествовали сертификации программного комплекса в Российской Федерации (сертификат соответствия РОСС NL.СП11.Н00115 Госстроя России № 0180084).

После указания типа стрелки или пересечения и точек привязки программа осуществляет трехмерную привязку как в плане, так и в продольном профиле. При этом MXRAIL может осуществлять привязку стрелочных переводов и пересечений на кривых и переходных кривых с учетом продольных уклонов и превышением внешних рельсов, что часто встречается в зарубежной практике.

Проектирование земляного полотна осуществляется с помощью «Мастера земляных работ», в основу которого положены редактируемые библиотеки шаблонов откосов земляного полотна. Редактируемые библиотеки откосов включают широкий спектр геометрических решений (откосы с бермами, откосы с переменным заложением, откосы с водоотводными канавами).

Проектирование балластной призмы может выполняться для нескольких путей при проектировании (реконструкции) станции. В результате проектирования балластной призмы формируются отчеты по объемам ее конструктивных слоев и генерируются чертежи поперечников балластной призмы и земляного полотна.

Пример применения MX при реконструкции станции с удлинением пути

Ниже приведен проект реконструкции участка ВСЖД с удлинением пути на станции Утай, выполненный ОАО ИПИИ «Иркутскжелдорпроект» (рис. 7).

Техническое описание станции Утай: станция Утай Восточно-Сибирской железной дороги расположена на 4777 км. Протяженность станции около 2 км. Главные пути — I, II, подъездной путь — 7, приемо-отправочные пути — 4 и 5. II путь бесстыковой на железобетонных шпалах, скрепления типа КБ. На путях I, 4 и 7 шпалы деревянные, скрепления типа ДО. Путь 5 на железобетонных шпалах, скрепления типа ЖБР. Рельсы типа Р65 длиной 25 м. На ПК 939+21,50 находится круглая труба диаметром 1 м.

Рис. 7. Проект реконструкции станции Утай с удлинением пути

Рис. 7. Проект реконструкции станции Утай с удлинением пути

Рис. 7. Проект реконструкции станции Утай с удлинением пути

Рис. 7. Проект реконструкции станции Утай с удлинением пути

Обращающиеся локомотивы: пассажирские поезда ВЛ 60К, ВЛ 80 всех индексов, ВЛ 65, электропоезда ЭР 9П, 9М, 9Т; грузовые поезда ВЛ 60К, ВЛ 80 всех индексов, ВЛ 85, ТЭ 3, ТЭМ 1.

Контактная сеть смонтирована на железобетонных опорах, тип контактных подвесок по главным путям — ПБСМ-95+МФ-100, полукомпенсированная.

Программные продукты компании Bentley с успехом используются инженерами более чем в 60 странах мира при проектировании и реконструкции автомобильных и железных дорог, аэропортов, гидротехнических сооружений и строительных площадок. ПО МХ достаточно распространено и на территории стран бывшего СНГ. Об успехе программного комплекса МХ свидетельствует тот факт, что в конференции «Передовые САПР-технологии для транс­порт­ного строительства», прошедшей в ноябре прошлого года и посвященной в том числе и МХ, приняли участие представители более чем 50 организаций. География участников просто поражает: Англия, большинство регионов России, Украина, Республика Беларусь, Узбекистан, Казахстан. В этом году 27-28 октября компания ЕМТ (www.emt.ru) вновь организует в Москве теперь уже 3-ю международную конференцию «Передовые САПР-технологии для транс­порт­ного строительства».

В течение первого дня конференции будет представлена технология сквозного проектирования на примере проекта транспортного узла. Специалисты компании ЕМТ в режиме реального времени покажут выполнение проекта «с нуля» — от обработки инженерных изысканий до получения проектной документации. Работы будут выполняться коллективно — одновременно на пяти рабочих местах, объединенных технологией Arenium.

Будут использоваться следующие программные продукты и технологии:

• Arenium — технология для обеспечения коллективной работы над проектом;

• RGS — обработка инженерно-геодезических изысканий;

• CADGEO — обработка инженерно-геологических изысканий;

• MXROAD — проектирование новых автомобильных дорог любых технических категорий, городских улиц и магистралей, примыканий и пересечений в разных уровнях; МXURBAN — реконструкция городских улиц и дорог с учетом инженерных коммуникаций;

• MXSITE — проектирование планов жилой застройки и промышленных зон;

• MXRAIL — проектирование и реконструкция железнодорожных путей;

• GeoniCS — проектирование топопланов, рельефа, генпланов.

Во второй день конференции пройдут технические семинары и доклады:

• использование ПК MXRAIL при реконструкции железнодорожных путей;

• применение ПО UFOS при расчетах устойчивости откосов;

• использование ПК MXROAD+ МXURBAN при реконструкции городских улиц и дорог;

• применение ПО «Светофор» и «Знаки»;

• доклад о перспективах развития программных продуктов семейства МХ.

В течение двух дней для участ­ников конференции будет открыта демонстрационная зона, где они смогут ознакомиться с представленными программными продуктами и получить консультации специалистов.

Компании ЕМТ (www.emt.ru) и Bentley приглашают всех желающих принять участие в конференции.

Игорь Иванов

Канд. техн. наук, начальник отдела комплексных САПР в ПГС и транспортном строительстве ЕМТ.

Александр Михайлов

Канд. техн. наук, доцент Иркутского государственного технического университета.

Олег Попов

Заместитель главного инженера ОАО ИПИИ «Иркутскжелдорпроект».

Вячеслав Подвербный

Докт. техн. наук, профессор Иркутского государственного университета путей сообщения.

В начало В начало

«САПР и графика» 9'2004