3 - 2015

Опыт использования технологии BIM для проектирования дорог

Скорость работы, возможность принимать экономически выгодные решения на ранних стадиях проекта, точное бюджетирование, управление издержками при проектировании, строительстве и эксплуатации — вот компетенции, которые в условиях кризиса становятся решающими для успеха компаний, работающих в области дорожного проектирования и проектирования инфраструктуры. В связи с этим мы ожидаем, что в текущем году еще большую популярность будут приобретать программные продукты, поддерживающие технологию информационного моделирования (BIM). Переход на технологию BIM уже не первый год является в нашей отрасли мировым трендом. Многие компании, внедрившие BIM, уже на собственном опыте могут говорить о его эффективности на всех этапах жизненного цикла сооружений. Так, по данным опроса, проведенного международной консалтинговой компанией McGraw Hill Construction среди участников рынка инфраструктуры, 44% опрошенных компаний указали на общее улучшение показателей проекта после внедрения BIM, такое же число компаний сообщило о сокращении количества переделок в проекте.

Чем именно привлекательно информационное моделирование? Технология, в основе которой лежит трехмерная информационная модель, позволяет более эффективно решать задачи концептуального проектирования: дает возможность в короткий срок определить принципиальную трассировку дороги, оперативно рассмотреть варианты проектных решений, сравнить их между собой, в том числе по объему земляных работ, протяженности трассы и ее стоимости. Инструменты BIM позволяют исключить коллизии, обнаружение которых на этапе строительства может существенно сказаться на фактической стоимости объекта, уже на этапе проектирования оптимизировать график строительства и стоимость эксплуатации. Работая в BIM, можно объединять многочисленные объекты в рамках единой модели, синхронизировать действия архитекторов, конструкторов, инженеров, железнодорожников и генпланистов. При проектировании пересадочных узлов инструменты информационного моделирования дают возможность планировать взаимодействие транспортных артерий разного типа и распределять транспортные потоки.

Среди пользователей программных продуктов Autodesk есть ряд компаний, удачно применяющих технологию BIM. Это как российские предприятия, в частности компании «Казанский ГипроНИИавиапром» и «КБ высотных и подземных сооружений» (Санкт­Петербург), так и зарубежные клиенты Autodesk — например компания COWI, лидер рынка в области проектирования инфраструктуры Норвегии.

Электродепо «Лихоборы»: 60 вариантов силами одного специалиста

«Казанский ГипроНИИавиапром» применил 3D­проектирование на основе информационной BIM­модели для разработки депо московского метрополитена. Работа началась с создания эскизного проекта и схемы генерального плана. С помощью программы для информационного моделирования инфраструктуры AutoCAD Civil 3D были выполнены «черная земля» (поверхность до начала строительных работ, полученная геодезической съемкой), вертикальная планировка, «красная земля» (проектируемая), коридоры автомобильных проездов, парковые пути и часть инженерных сетей. В Autоdesk Revit создавались инженерные сети внутри зданий и архитектурная часть.

Все объекты (планы, 3D­модели, сети) были собраны в единую модель площадки в программе для концептуального проектирования Autodesk InfraWorks, с помощью которой также было выполнено демонстрационное видео. Изначально площадка в InfraWorks была создана в виде концепции, из «кубиков», которые заменялись моделями по мере наполнения архива проектной и строительной документацией. Все элементы модели были увязаны друг с другом. Если в проект вносились изменения, таблица с длинами, углами, всеми расчетными данными менялась автоматически, в то время как в 2D ее бы пришлось пересчитывать вручную (рис. 1).

Рис. 1. Все проектируемые объекты депо были объединены

Рис. 1. Все проектируемые объекты депо были объединены

Рис. 1. Все проектируемые объекты депо были объединены
в 3D-модели InfraWorks

3D­модель была нужна и для демонстрации решений заказчику на всех этапах проектирования, оценки различных вариантов проектировочного решения уже на начальной стадии, а также представляла собой трехмерный навигатор по архиву проекта.

Благодаря инструментам информационного 3D­модели­рова­ния «Казанский ГипроНИИавиапром» смог в кратчайшие сроки выполнить 60 вариантов генерального плана, восемь вариантов паркового пути и выбрать из них оптимальные. Эта работа была осуществлена силами одного специалиста, при том что в случае работы в 2D (по старой технологии) группе специалистов на решение этой задачи, по оценке компании, понадобилось бы в два раза больше времени (рис. 2).

Рис. 2. Проектирование инженерных сетей началось

Рис. 2. Проектирование инженерных сетей началось
с создания сводного плана

Трехмерный кадастр Санкт­Петербурга

Технология информационного 3D­моделирования позволила «КБ высотных и подземных сооружений» быстро справиться с нетривиальной задачей. Ему предстояло разработать трехмерный кадастр Петербурга, состоящий из 3D­ГИС с наложенной атрибутивной информацией. Применяемая ранее система двумерного кадастра не могла в полной мере описать сложную инфраструктуру города. Поэтому на данном проекте бюро решило впервые использовать новую для себя технологию.

За основу была взята существующая двумерная ГИС города Санкт­Петербурга, выполненная в формате MapInfo. С помощью программы AutoCAD Map 3D эти данные были преобразованы и отфильтрованы для загрузки в Autodesk InfraWorks, с помощью которого была автоматически получена трехмерная модель городской застройки с сохранением всех атрибутов (рис. 3).

Рис. 3. Трехмерная модель Санкт-Петербурга в InfraWorks

Рис. 3. Трехмерная модель Санкт-Петербурга в InfraWorks
в первом приближении

Трехмерная модель города была создана примерно за неделю силами минимальной проектной группы, состоявшей, по сути, из одного человека. Модель содержала достаточный объем исходных данных для начала работ по формированию 3D­кадастра, она позволяла проводить анализ данных на видимость, высотность и т.п., выполнять зонирование территорий, оценивать предпроектные и проектные решения. Также модель можно было передавать в другие программные комплексы как основу для проектирования или художественной визуализации (рис. 4­11).

Рис. 4. При наведении курсора мыши на «серое» здание появлялась подсказка с адресом здания

Рис. 4. При наведении курсора мыши на «серое» здание появлялась подсказка с адресом здания

Рис. 5. Модель после настройки стилей

Рис. 5. Модель после настройки стилей

Рис. 6. InfraWorks 2014 позволяет реалистично отображать воду. В видеоформате она красиво переливается, играет на солнце

Рис. 6. InfraWorks 2014 позволяет реалистично отображать воду. В видеоформате она красиво переливается, играет на солнце
и идет мягкой волной

Рис. 7. Алгоритм отображения деревьев в InfraWorks таков, что при значительном удалении они исчезают

Рис. 7. Алгоритм отображения деревьев в InfraWorks таков, что при значительном удалении они исчезают

Рис. 8. Только после импорта наиболее известных зданий центра Санкт-Петербурга город стал похож сам на себя

Рис. 8. Только после импорта наиболее известных зданий центра Санкт-Петербурга город стал похож сам на себя

Рис. 9. Вид модели после прокладки дорог, наложения спутниковой съемки и полуавтоматического распределения фасадов

Рис. 9. Вид модели после прокладки дорог, наложения спутниковой съемки и полуавтоматического распределения фасадов

Рис. 10. Полученная модель — это и 3D ГИС, основа для проработки ТЭО различных проектов, анализа существующей и проектируемой инфраструктуры

Рис. 10. Полученная модель — это и 3D ГИС, основа для проработки ТЭО различных проектов, анализа существующей и проектируемой инфраструктуры

Рис. 11. Модель позволяет проводить анализ затененности в зависимости от времени суток или года

Рис. 11. Модель позволяет проводить анализ затененности в зависимости от времени суток или года

Применение BIM в Норвегии

Один из проектов, выполненных компанией COWI на основе BIM, — это реконструкция железной дороги дневного движения в пригороде Осло. Это самая старая железная дорога в Норвегии, построенная в 1854 году. Перед компанией стояла задача реконструировать 20 км двойной колеи, 6 км одиночной колеи, создать новую поверхностную часть железнодорожного полотна и подвесной контактной системы, пять новых мостов, 37 стрелочных переводов и многое другое. Также от СOWI требовалось составить точный план­график строительных работ.

Главной проблемой, с которой столкнулась компания, было отсутствие документации по проекту. Для ее решения требовалось собрать всю имеющуюся информацию о состоянии объекта, затем самостоятельно провести более детальные изыскания на всем его протяжении — мобильное сканирование и топографическую съемку. Следующим шагом COWI начала моделировать существующую систему. На основе трехмерной модели были проверены потенциальные коллизии систем. Эти проверки на коллизии позволили аргументировать различные проектные решения перед заказчиком. Еще одна проблема проекта, с которой помогла справиться работа в информационной 3D­модели, — это координация стройки на густонаселенной городской территории. Компанией был создан точный график ведения строительных работ, учитывающий расписание различных важных городских инфраструктурных объектов (рис. 12).

Рис. 12. Проект реконструкции дороги в пригороде Осло (Норвегия)

Рис. 12. Проект реконструкции дороги в пригороде Осло (Норвегия)

Рис. 12. Проект реконструкции дороги в пригороде Осло (Норвегия)

Рис. 12. Проект реконструкции дороги в пригороде Осло (Норвегия)

Другой проект, выполненный COWI на основе BIM­технологии, — это шоссе E6. В его рамках компании предстояло спроектировать 5 км железнодорожной двойной колеи, 10 км шоссе с движением в четыре ряда, 650 м тоннеля с двусторонним движением и 11 км автодороги местного масштаба. На COWI также лежала задача организовать совместную работу различных проектировочных компаний, занимающихся этими объектами, скоординировать ее с Общественной администрацией дорог и Национальной администрацией железных дорог Норвегии. Так в рамках единой информационной модели были объединены автомагистрали, дороги местного значения и железнодорожное полотно. Трудности данного проекта заключались в необходимости смоделировать длинный участок пути (11 км), огромном объеме данных, необходимости работать совместно с несколькими организациями, в том числе с другими консультационными группами, каждая из которых предлагала свое проектное решение для каждого участка дороги (рис. 13).

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

Рис. 13. Объединенный проект по шоссе E6/линии железной дороги Dovre (Норвегия)

На данном проекте BIM­тех­нология проявила себя как идеальное решение для совместной работы. Она позволила аргументированно принимать проектные решения, выбирать лучший вариант, избегая непродуктивной конкуренции между проектными группами.

***

Российские компании, занятые в области проектирования инфраструктуры и дорожного проектирования, уже научились получать преимущества, работая c BIM. А опыт западных компаний показывает, что технология BIM может быть интегрирована в их производственные процессы еще глубже.

САПР и графика 3`2015