12 - 2016

3D-моделирование станционного комплекса мелкого заложения

Ксения Афанасьева
Руководитель группы отдела автоматизации проектирования, ОАО «Ленметрогипротранс»
Вячеслав Гуляев
Эксперт отдела внедрения САПР в ПГС, InterCAD
Марина Кириллова
Руководитель отдела внедрения САПР в ПГС, InterCAD
Наталья Приставкина
Эксперт отдела внедрения САПР в ПГС, InterCAD
Иван Сиваков
К.т.н., начальник отдела автоматизации проектирования, ОАО «Ленметро­гипротранс»
Дарья Филиппова
Эксперт отдела внедрения САПР в ПГС, InterCAD
Марина Ушкова
Консультант, InterCAD

Предложенная статья описывает комплекс работ, проведенных группой специалистов ОАО «Ленметрогипротранс» и компании InterCAD, результатом которых стала разработка трехмерной модели станционного комплекса «Рассказовка».

В августе 2016 года рабочая группа, состоящая из сотрудников ОАО «Ленметрогипротранс» и специалистов из компании InterCAD, приступила к работе по созданию трехмерной модели станционного комплекса мелкого заложения «Рассказовка» (Москва, Калининско­Солнцевская линия). В сжатые сроки предстояло подготовить трехмерную модель, разработать и опробовать технологию совместной работы, проверить наполнение библиотек оборудования, обнаружить и устранить возможные ошибки проектирования. В дальнейшем полученную модель предполагалось использовать как базовый проект для создания четырех других станций метрополитена. Со стороны компании InterCAD в рабочую группу входили сотрудники отдела внедрения САПР в промышленном и гражданском строительстве: Марина Кириллова (руководитель), Вячеслав Гуляев, Дарья Филиппова, Наталья Приставкина и приглашенный эксперт Марина Ушкова.

Основное преимущество, которое дает создание трехмерной модели здания или сооружения (габаритной модели) на базе уже готовой рабочей документации, — минимизация рисков при строительстве объекта, поскольку все изменения в рабочую документацию вносятся до начала стройки. Следует сразу отметить, что в данном случае речь не идет о построении эксплуатационной модели, BIM­модели или математической модели. Габаритная модель, подготовленная для ОАО «Ленметрогипротранс», по сути, являлась виртуальной стройкой по разработанным и утвержденным чертежам, она позволила обнаружить и устранить ряд геометрических коллизий в рабочей документации до начала этапа строительства и монтажа оборудования.

При планировании работы большое внимание было уделено методологии и последовательности действий. По нашему опыту, последовательность работ при построении модели в идеале должна повторять этапы процесса строительства. Например, конструкции имеют большее значение, чем элементы систем освещения, датчики охранной и пожарной сигнализации и т.п., поэтому в модели в первую очередь должны быть построены перекрытия и потолки. Некоторые элементы инженерных систем различного назначения (например, светильники) монтируются на готовые конструкции без привязок и обозначения уровня. Это оправданно, когда на этапе моделирования происходит корректировка документации на конструкции по факту выявленных коллизий, что влечет пересмотр проектных решений смежных специальностей.

Разработка 3D­модели осуществлялась на основе плоской чертежной документации стадии РД, и для создания элементов такой модели мы рекомендуем использовать только рабочую документацию ответственной за элемент специальности. К примеру, отображение стен присутствует на чертежах всех марок, однако монтаж стен должен происходить только по кладочным планам марки АР (АС). Точно так же элементы трехмерной модели должны быть созданы на основе документации «ответственной» специальности. Следует использовать только полные комплекты исходной рабочей документации: со всеми планами, разрезами и узлами.

Создание 3D­модели осуществлялось в соответствии с принятой технологией работы ОАО «Ленметрогипротранс». В качестве основы проекта был использован шаблон, настроенный с учетом Стандартов организации1 , а также применялись библиотечные компоненты компании заказчика. Заметим, что расширение этих библиотек осуществлялось исключительно силами сотрудников заказчика.

Станции метрополитена относятся к категории технически сложных сооружений. Станционный узел включает большое количество технологически связанных сооружений: вестибюли, посадочные платформы, эскалаторы и лестничные марши, технические этажи, кабельные и вентиляционные каналы и сооружения, помещения для обслуживания пассажиров и персонала, помещения под оборудование. Кроме того, станционный узел — это сложный комплекс инженерных сетей и оборудования, который требует особого внимания со стороны проектной организации.

3D­модель станционного комплекса «Рассказовка» включает трехуровневую станцию, два подземных вестибюля и подземные переходы до уровня поверхности. Специалистами компании InterCAD были смоделированы:

  • основные несущие и ограждающие конструкции по комплектам КЖ, КМ;
  • внутренние стены и перегородки с учетом отделки, а также двери и закладные в конструкциях;
  • оборудование, арматура воздуховодов, арматура трубопроводная, воздуховоды, трубопроводы (с фитингами), лотки, кабельные конструкции (кронштейны, лотки, кабель­каналы, подвесы и т.д.).

Разработка модели осуществлялась с использованием вертикальных решений Autodesk на платформе AutoCAD для трехмерного проектирования (рис. 1):

  • конструкции — Autodesk AutoCAD Architecture 2016;
  • архитектура — Autodesk AutoCAD Architecture 2016;
  • инженерные сети — Autodesk AutoCAD МЕР 2016;
  • сборка модели — Autodesk Navisworks 2016.

Рис. 1. ПО, используемое для разработки станционного узла

Рис. 1. ПО, используемое для разработки станционного узла

 

Процесс создания трехмерной модели был разделен на три этапа:

  1. Подготовка исходной информации.
  2. Создание 3D­моделей по комплектам РД.
  3. Сборка единой 3D­модели.

На первом этапе был проведен анализ полученных исходных данных, выявлены отступления в документации от принятых стандартов организации (рис. 2).

Рис. 2. Исходный DWG-файл

Рис. 2. Исходный DWG-файл

Также была выполнена подготовка DWG­файлов в соответствии с технологией, разработанной специалистами компании InterCAD, для дальнейшего их использования в качестве основы для моделирования (рис. 3).

Рис. 3. Подготовленный DWG-файл для моделирования

Рис. 3. Подготовленный DWG-файл для моделирования

Рис. 3. Подготовленный DWG-файл для моделирования

На втором этапе — создание 3D­модели — за основу для организации и хранения файлов была взята структура проекта AutoCAD MEP, разработанная специалистами ОАО «Ленметрогипротранс» (рис. 4). Кроме того, был разработан принцип именования файлов.

Рис. 4. Структура проекта AutoCAD MEP

Рис. 4. Структура проекта AutoCAD MEP

В процессе работы были реализованы дополнительные задачи, имеющие важное значение для стабильной работы проектировщиков. Так, «обкатку» прошли:

  • технология работы на предприятии заказчика;
  • шаблоны заказчика;
  • библиотечные элементы заказчика.

На заключительном этапе была выполнена сборка единой 3D­модели (рис. 5) следующим образом:

  1. Сборка 3D­модели осуществлялась с использованием инструментов AutoCAD MEP на основе файлов­моделей, соответствующих комплектам документации, с получением Видов. Виды были использованы для создания сборок по каждому разделу и для удобства просмотра файлов в Autodesk Navisworks. Виды были созданы на основе файлов, привязанных к соответствующим уровням проекта, и обновлялись автоматически в фоновом режиме.
  2. Сборка Видов в ПО Autodesk Navisworks. Сборка единой 3D­модели станционного комплекса осуществлялась на основе Видов, созданных в AutoCAD MEP. В Autodesk Navisworks загружались сборки моделей по дисциплинам файлов формата DWG с дальнейшим сохранением в отдельный неизменяемый формат файла NWD.

Рис. 5. 3D-модель станционного комплекса

Рис. 5. 3D-модель станционного комплекса

Рис. 5. 3D-модель станционного комплекса

Рис. 5. 3D-модель станционного комплекса

Для проведения анализа элементы сборок модели были поделены внутри файла на наборы по функциональным элементам и системам.

Проверка модели на коллизии осуществлялась между основными разделами по наборам с установленными параметрами «на пересечение».

Элементами проверок по типу геометрии выбраны:

  • конфликты поверхностей элементов;
  • конфликты элементов, имеющих осевые линии.

В ходе работы специалисты компании InterCAD провели проверку модели на наличие конфликтов между элементами модели как внутри одной дисциплины, так и между смежными специальностями (рис. 6).

Рис. 6. Анализ пересечений в 3D-модели

Рис. 6. Анализ пересечений в 3D-модели

Рис. 6. Анализ пересечений в 3D-модели

Поиск физических коллизий — пространственных пересечений — был выполнен в Autodesk Navisworks посредством автоматической проверки модели. Полученные результаты переданы заказчику для оценки и доработки качественных и количественных характеристик проекта.

Для выявления интеллектуальных коллизий созданная модель была передана заказчику для проведения ручной проверки специалистами проектных подразделений.

По результатам анализа модели станционного комплекса специалистами ОАО «Ленметрогипротранс» до начала проведения строительно­монтажных работ по выявленным коллизиям были скорректированы отдельные чертежи рабочей документации, что позволило повысить качество выпущенной документации.

Совместная работа с ОАО «Ленметрогипротранс» стала примером интенсивного взаимодействия заказчика и системного интегратора. Существующие и вновь разработанные технологии работы были в кратчайшие сроки адаптированы к задачам и подтверждены в реальных проектах, в результате чего была создана комплексная 3D­модель станции.

Готовая 3D­модель была выполнена по чертежам стадии РД, что позволило реализовать ее главную цель — выявить геометрические коллизии и внести изменения в документацию до начала строительства и монтажа оборудования. Модель была наполнена минимально необходимыми элементами для оценки рисков, возможных при строительстве станции, и, по сути, отражает последовательность работ, приближенных к реальному процессу строительства. Одновременно были достигнуты и дополнительные цели — опробованы технология, шаблоны и библиотечные элементы.

Мы благодарим коллег из ОАО «Ленметрогипротранс», работа с которыми не первый год обеспечивает специалистам InterCAD значительный прирост профессиональных умений вследствие решения нестандартных задач и дает чувство удовлетворения от проделанной работы. 

Ссылки на публикации:

  1. Чиковская И., Данилова Л., Лянда А. Переход на трехмерную технологию проектирования станций Санкт­Петербургского метрополитена на основе вертикальных решений компании Autodesk, Inc. // САПР и графика. 2012. № 9. С. 108­112.
  2. Афанасьева К. Организация совместной работы при переходе на трехмерное проектирование объектов метрополитена в ОАО «Ленметрогипротранс» // САПР и графика. 2013. № 9. С. 107­109.
  3. Васильева Е. Петербургская подземка в 3D­перспективе. Опыт внедрения трехмерного проектирования метрополитена // Метро и тоннели. 2013. № 4. С. 4­8.
  4. Храпкин П., Антонов А. Применение Tekla Structures в проектировании объектов метрополитенов. Опыт Финляндии // Метро и тоннели. 2015. № 3. C. 2­4.

1. ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», СТО 04­2014 Правила выполнения чертежей.

2. ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», СТО 08­2015 Правила применения единой технологии проектирования в AutoCAD