САПР в проектировании транспортных сооружений

И.А.Иванов, А.А.Григорьев, А.Л.Кыштымов, А.В.Соловьев, Н.А.Кякин

Для справки

Как правило, сопряжение мостового перехода с существующей сетью городских дорог образует сложный транспортный узел, который усложняется еще больше при наличии на участке сопряжения железной дороги. Такие транспортные узлы характеризуются большим объемом автомобильных и железнодорожных пассажирских и грузоперевозок.

Размещение всех элементов развязки на подходах к крупным городам довольно затруднительно, а в городских условиях это усугубляется многочисленными коммуникациями. Дополнительные трудности создает расположение трассы основной дороги на кривой с переходными кривыми. В этом случае «академические» схемы развязок приходится существенно перекраивать для достижения приемлемого распределения транспортных потоков и обеспечения безопасности движения.

Зачастую рельеф на участке мостового перехода достаточно сложный, поэтому при вертикальной планировке прилегающей территории и обеспечении поверхностного водоотвода на транспортной развязке возникают определенные трудности.

В городских условиях, безусловно, требуется разработка схемы движения общественного транспорта и размещения остановочных пунктов, схемы конструктивных элементов для безопасного и удобного пешеходного движения.

Разрешению этих трудностей способствуют системы автоматизированного проектирования. В особо сложных случаях проектной организации приходится расширять функции широко распространенных программных продуктов за счет собственных разработок.

При проектировании сложного транспортного узла обрабатывается большое количество разнообразной информации, поэтому эта сложная работа выполняется отдельными блоками одновременно на нескольких автоматизированных рабочих местах. Блоки впоследствии объединяют в единую цифровую модель проекта.

Как преодолеваются эти трудности, показано на примере работы ОАО «ИркутскгипродорНИИ» над проектированием развязки на левобережном подходе мостового перехода через реку Ангара (Иркутск).

Мостовой переход через Ангару (Иркутск) и его левобережная и правобережная транспортные развязки предназначены для перераспределения транзитных транспортных потоков из северных районов Иркутской области и Якутии на федеральные автодороги М-53 Новосибирск—Иркутск и М-55 Иркутск—Чита.

Расположенный на террасах долины Ангары и прилегающих возвышенностях, Иркутск является важным транспортным узлом на Транссибирской железнодорожной магистрали, судоходной Ангаре и подходящих с разных сторон автомобильных дорогах. Город Иркутск пересекает федеральная автомобильная дорога «Байкал», с разных сторон к нему подходят основные дороги области: Иркутск—Усть-Ордынский и Усть-Ордынский—Качуг, Иркутск—Оса—Усть-Уда, Иркутск—Листвянка. Эти автомобильные дороги общего пользования вливаются в улично-дорожную сеть право- и левобережной частей города. Все транзитные автомобильные потоки идут через город, перераспределяясь по городским магистралям и существенно перегружая их.

Строительство мостового перехода через Ангару позволит разгрузить от транзитного транспорта центральную часть города, улучшить сообщение между право- и левобережными районами, снизить интенсивность движения по существующим переходам. Мостовой переход вместе с транспортными развязками на правом и левом берегах — не только транспортная артерия, разгружающая существующие транспортные потоки, но и важная градообразующая ось, удачно вписанная в планировочную структуру городской застройки.

Сопряжение левобережного участка мостового перехода с существующей сетью городских дорог образует сложный транспортный узел, включающий участки Восточно-Сибирской железной дороги, окружной дороги и основную городскую автомагистраль района по улице Лермонтова. Транспортный узел характеризуется большим объемом автомобильных и железнодорожных пассажиро- и грузоперевозок. Условия для размещения развязки достаточно стесненные.

Транспортная развязка на левом берегу запроектирована на пересечении трассы мостового перехода, окружной дороги и улицы Береговой. Для проезда под мостом использован первый береговой пролет моста.

Ввиду небольшого расстояния между транспортной развязкой на улице Лермонтова и проектируемой развязкой на подходах к мосту, они рассматриваются как единый транспортный узел. В связи с этим в проекте строительства транспортной развязки левобережных подходов предусмотрена реконструкция правоповоротного и отнесенного левоповоротного съездов существующей развязки. Для обеспечения троллейбусного движения запроектировано разворотное кольцо. В проектируемой развязке предусмотрено устройство пяти съездов: правоповоротные — с минимальным радиусом кривых 150 м для движения с расчетной скоростью 60 км/ч и левоповоротные — с радиусом кривых 60 м и скоростью 40 км/ч.

Схема транспортной развязки принята по типу «Труба» (рис. 1) имеет, однако, значительные отличия от стандартной схемы, а именно:

• трасса мостового перехода в районе транспортной развязки расположена на кривой радиусом 400 м с переходными кривыми;
• в схеме транспортной развязки наличествует отнесенный лево-поворотный съезд смежной транспортной развязки;
• въезд на мост с улицы Береговой (рис. 2) выполнен как левоповоротный кольцевой съезд (в отличие от стандартного правоповоротного полупрямого).

Проект развязки создан с применением систем автоматизированного проектирования CREDO на базе цифровой модели местности (ЦММ), построенной методом оцифровки планшетов и впоследствии уточненной с помощью натурной съемки.

Одна из основных целей проекта — комплексная вертикальная планировка и организация рельефа — была достигнута в среде CREDO путем создания цельной проектной поверхности, включающей в себя все элементы и сооружения дороги.

В ходе разработки проекта были выполнены:

• проектирование продольных и поперечных профилей по основной дороге и съездам развязки (рис. 3);
• плавное сопряжение проезжих частей съездов с основной дорогой с учетом отгона виража на основной дороге и съездах;
• обоснование расчетов геометрических параметров съездов, в частности достаточности длин переходных кривых для размещения отгона виража и совмещенных участков проезжих частей съездов и магистрали (рис. 4); обеспечение поверхностного водоотвода на сооружениях развязки;
• вертикальная планировка прилегающей территории в границах красных линий;
• разработка схемы движения общественного транспорта и размещения остановочных пунктов, схемы пешеходного движения (рис. 5);
• расчет объемов работ.

Кратко технологическая последовательность проектирования заключается в следующем (в скобках указаны системы комплекса CREDO на каждом этапе):

1. Создание ЦММ (CREDO_DA, CREDO_ER).
2. Разбивка оси основной дороги. Разбивка закруглений и осей по разделительной полосе, разворотной площадке, полосам движения, уширений на виражах (CREDO_PRO).
3. Привязка осей съездов к кромке проезжей части основной дороги. Назначение расчетных параметров плана съездов. Расчет длин совмещенных участков на примыкании, длин переходных кривых. Разбивка осей съездов (CREDO_PRO). Экспорт в систему CAD_CREDO.
4. Проектирование продольного и поперечного профилей основной дороги (CAD_CREDO и собственные программы ОАО «ИркутскгипродорНИИ»). Экспорт проектного решения в CREDO_MIX.
5. Построение проектной поверхности проезжей части с переменным поперечным уклоном, с виражом и отгоном виража на кривой (CREDO_MIX).
6. Проектирование продольных профилей съездов с привязкой на совмещенных участках к отметкам кромки проезжей части основной дороги. Построение поверхности проезжих частей съездов. Вертикальная планировка в местах сопряжения проезжих частей (CAD_CREDO, CREDO_MIX). Особое внимание было уделено обеспечению плавного сопряжения проезжих частей съездов с основной дорогой с учетом отгона виража на основной дороге и съездах.
7. Построение поверхностей остальных элементов поперечного профиля тротуаров, обочин, откосов, пешеходных дорожек с помощью инструментов CREDO_ER) от «основных поверхностей»: поверхностей проезжих частей съездов, основной дороги, существующей поверхности земли.
8. Вертикальная планировка поверхности в границах полосы отвода, планирование водоотвода, назначение местоположения искусственных сооружений, проектирование водоотводных канав (CREDO_ER).
9. Графическая часть проекта. Генерация чертежей поперечных профилей с заданным интервалом по магистрали и съездам (программный продукт ОАО «ИркутскгипродорНИИ»). Подсчет объемов работ (CREDO_MIX).

Работа по формированию проектной поверхности выполнялась одновременно на трех рабочих станциях CREDO блоками, впоследствии объединенными с помощью инструментов CREDO_TER в единую цифровую модель.

Проектирование в процессе формирования единой цифровой модели проекта имеет ряд преимуществ для выработки оптимальных проектных решений. Использование технологии объемного моделирования позволяет с большей точностью и детализацией выполнять проектирование сложных инженерных сооружений, коммуникаций, водоотвода, вертикальной планировки, ландшафтного дизайна и элементов благоустройства, точно рассчитывать объемы работ. Эти виды работ, наиболее трудные для проектировщиков, являются самыми наиболее характерными в проектах строительства и реконструкции транспортных сооружений и коммуникаций в условиях городской застройки и в сложных транспортных узлах.

Изложенную технологическую последовательность проектирования сложных транспортных развязок можно признать эффективной и типовой и рекомендовать ее к внедрению.

По результатам конкурса производственных проектов, проведенного в рамках III ежегодной международной конференции «Современные технологии изысканий, проектирования и геоинформационного обеспечения в промышленном, гражданском и транспортном строительстве», которая проходила с 13 по 15 ноября 2001 года в Москве, проект транспортной развязки левобережных подходов к мосту через Ангару (Иркутск), выполненный ОАО «ИркутскгипродорНИИ», был удостоен первой премии в номинации «Комплекс».

«САПР и графика» 3'2002