9 - 2003

Применение программного комплекса МХROAD при проектировании автомобильных дорог

Владимир Муляр, Игорь Иванов, Алексей Соловьев

Исходные данные

Проектирование плана и продольного профиля в МХROAD

Особенности проектирования

Примеры использования ПК МХ при проектировании развязок

Семейство программных комплексов (ПК) МХ было создано английской компанией Infrasoft (в 2003 году она вошла в состав корпорации Bentley Systems, Inc. — одного из ведущих разработчиков ПО для гражданского строительства) для решения проектных задач в транспортном и гражданском строительстве. Эти программы широко используются во всем мире для проектирования и реконструкции автомобильных и железных дорог, городских улиц и дорог, генеральных планов жилых застроек и промышленных зон, аэропортов, объектов горной промышленности и добывающих отраслей, а также гидротехнических сооружений.

Принцип работы ПК МХ основан на применении уникальной технологии струнного проектирования. С помощью струн и большого набора инструментария просто и точно создается и редактируется трехмерная проектная модель, выполняется всесторонний анализ этой модели и автоматически генерируются необходимые чертежи и ведомости.

ПК МХ работает с единой базой данных, что позволяет выполнять комплексные проекты — создавать общую проектную модель пересечения автомобильной и железной дорог, автомобильной дороги, а также генплана.

Комплекс МХ может работать на любой платформе: Windows, AutoCAD или MicroStation. Проекты, сделанные, например, под MicroStation, могут использоваться под Windows и AutoCAD без конвертации данных, при этом все внесенные изменения проекта передаются в соответствующий файл модели.

Семейство МХ состоит из следующих программных комплексов:

MXROAD — проектирование автомобильных дорог;

MXRENEW — реконструкция и капитальный ремонт автомобильных дорог;

MXURBAN — реконструкция и ремонт городских улиц и дорог с учетом инженерных сетей;

MXRAIL — проектирование и реконструкция железнодорожных путей;

MXSITE — проектирование генеральных планов жилых застроек и промышленных зон;

MXDRAW — генерация чертежей.

Исходные данные

В программный комплекс МХ не входят программы по решению геодезических задач. Для импорта результатов данных обработки полевых измерений выполнена интеграция программного комплекса МХ с программой RGS (ПК «Румб», Москва). RGS — это простая в освоении и удобная в работе программа для обработки инженерно-геодезических изысканий. Программа RGS позволяет решать задачи по расчету и уравниванию плановых и высотных сетей, обрабатывать данные съемочных работ, производить расчеты для выноса проекта в натуру, вычислять площади участков, создавать топографические планы и т.д. Все работы, производимые в программе, сопровождаются выводом графического изображения результатов расчета. После конвертации данных из RGS в МХ получается ЦММ, состоящая из струн с именами, принятыми согласно правилам наименования струн в МХ. На рис. 1 приведены результаты конвертирования в МХ данных инженерно-геодезических изысканий проспекта Мира в Москве, выполненных ПК «Румб».

В программном комплексе МХ могут также использоваться данные инженерно-геодезических изысканий, полученные из других программ: Autodesk Land Desktop, Eagle Point, CREDO и др. ПК МХ читает данные из файлов форматов: dxf, txt, inp, xml, dat, sdf.

Перед проектированием можно произвести анализ поверхности (рис. 2).

Программный комплекс МХ позволяет отобразить модель в горизонталях, произвести анализ по высоте и уклону в заданном диапазоне, определить ориентацию склонов, плоские участки или крутые склоны, просмотреть направление стока, построить сечение местности по двум точкам, вывести треугольники триангуляции (рис. 3).

В начало В начало

Проектирование плана и продольного профиля в МХROAD

Проектирование оси трассы можно производить двумя способами: быстрым и детальным. Быстрое проектирование позволяет строить ось трассы в плане по вершинам угла поворота, назначая их графически, задавать координаты с клавиатуры или откладывать вершину угла по азимуту и расстоянию. При этом в настройках задается величина радиуса закругления и переходных кривых, что позволяет автоматически вписывать кривые с этими данными, которые в процессе могут изменяться. Существует возможность редактирования оси: удалять или добавлять вершины углов поворота, менять положение в пространстве не только вершин углов, но и начала и конца трассы, в произвольном направлении или по направляющему азимуту.

Продольный профиль проектируется по точкам перелома уклонов с вписыванием вогнутых и выпуклых кривых. ПК МХ позволяет производить автоматическую привязку начальной и конечной точек красной линии относительно начала и конца трассы; редактировать профиль: изменять радиусы или длины выпуклой (вогнутой) кривой, изменять параметры точек переломов. Кроме того, можно подгрузить сечение дополнительных поверхностей, то есть создать так называемый коллинеарный профиль.

Способ быстрого проектирования удобно использовать при проектировании дорог с несложной геометрией, а также при предварительном проектировании — для обоснования инвестиций или на стадии согласования.

При детальном способе проектирования предусмотрено больше инструментов и возможностей для проектирования, включая методы построения элементами, вершинами и сплайнами. Метод элементов заключается в построении оси с помощью прямой, круговой и переходной кривых. Переходная кривая может быть рассчитана по формуле клотоиды, по кривой Блосс, по кубической или биквадратичной параболе, а также по синусоиде. Метод вершин заключается в построении по вершинам: для плана — по вершинам углов поворота, для продольного профиля — по точкам перелома уклона. Метод сплайнов основывается на построении непрерывной плавной кривой между заданными точками.

Детальный способ проектирования используется при построении оси дороги со сложной геометрией (кривая без круговой кривой, S- и С-образные кривые, серпантины, проектирование двух поворотов без прямой вставки и т.д.), при создании трассы в стесненных условиях, если есть необходимость привязки к конкретным объектам, а также при выполнении особых условий проектирования.

При проектировании плана и продольного профиля можно пользоваться разными методами и способами проектирования. Проектируя, например, методом вершин, можно перейти в метод элементов и запроектировать участок дороги, а затем вернуться к методу вершин. Если была запроектирована ось трассы быстрым способом, то можно внести изменения в детальном способе, и наоборот. Все это ускоряет процесс проектирования, снижая трудоемкость проектных работ.

При детальном проектировании возможно создавать коллинеарный профиль, добавлять сечения других поверхностей, например существующей дороги, отображать пересечение проектной оси с другими объектами, например коммуникациями, или просматривать сечение рельефа с отступом от основной оси.

При создании продольного профиля оси автомобильной дороги учитывается не только поверхность земли, но и геологическое строение территории. Для получения инженерно-геологических данных для МХ используется программа CADGEO (ЗАО «ЕМТ Р»). Данный программный продукт предназначен для обобщения, анализа и интерпретации инженерно-геологических данных. Функциональные возможности позволяют получить нормативные и расчетные характеристики грунтов в соответствии с требованиями нормативных документов, выводить графические материалы в виде инженерно-геологических карт, разрезов, колонок и графиков. Интеграция двух программ дает пользователю возможность принять правильное проектное решение с учетом напластования грунтов.

В начало В начало

Особенности проектирования

Рассмотрим проектирование автомобильной дороги и убедимся, насколько просто это делается в МХ за счет объединения повторяющихся операций в одну функцию.

При построении правоповоротных и левоповоротных съездов необходима точная привязка осей к элементам главных дорог. Это можно сделать при помощи привязки к объекту. Программа автоматически определяет ближайшую точку на элементе и использует ее в построении. При построении продольного профиля удобно использовать коллинеарный профиль (рис. 4), где будут отображены сечения не только поверхности земли, но и поверхности главных дорог, к которым необходимо произвести плавное сопряжение съездов.

Для построения проезжей части применяется библиотека шаблонов проезжей части, где имеются варианты с разделительной полосой и без нее (рис. 5). При необходимости можно создать индивидуальный шаблон, например для левоповоротного или правоповоротного съезда. Нужно отметить, что выбранный тип проезжей части может строиться как относительно всей оси, так и по участкам. При этом происходит автоматическое соединение элементов проезжей части в плане с учетом проектных отметок — линейно либо плавно по реверсивной кривой (рис. 6).

В программе имеются возможности автоматического отгона виража, который выполняется после ввода необходимых значений, и выбора схемы, по которой будет производиться расчет (рис. 7). После окончания операции программа укажет на наличие ошибок и предложит внести корректировки или согласится с полученным результатом (рис. 8).

Проектирование уширения проезжей части выполняется в диалоговом режиме. Последовательно появляются три окна, в которых нужно выбрать и установить соответствующие параметры для уширения. После этого происходит изменение проезжей части по заданным параметрам. Данная функция удобно использовать для быстрого создания полос торможения и разгона перед съездом и после него (рис. 9).

Существует два варианта построения обочин. Первый вариант применяется при проектировании трассы с простыми обочинами — для построения достаточно задать ширину и уклон обочины. Если обочина имеет несколько уклонов или существуют дополнительные элементы (бордюры, тротуары), используется второй способ. Здесь, как и в случае проезжей части, имеется библиотека шаблонов. Можно создавать и индивидуальные варианты обочин. Обочины будут образованы с учетом всех особенностей дороги, повторяя изменения проезжей части. При необходимости можно запроектировать по одной трассе разные обочины и тротуары по участкам или относительно стороны оси.

Для построения откосов земляного полотна используется библиотека конструкций откосов с возможностью редактирования и создания новых элементов. Откосы насыпи задаются отдельно от откосов выемки. Программа, анализируя проектную ось, автоматически определяет, где имеется выемка, а где насыпь, и производит соответствующие построения. Откос повторяет форму бровки, что очень важно, когда строится откос на примыканиях съездов к основной дороге (рис. 10).

Программа МХ не производит расчета дорожной одежды — для получения данных о типе и конструкции дорожной одежды выполнена интеграция ПК МХ с программным продуктом ДОРПРО (фирма ДОРЭКС, Москва). Данная программа предназначена для конструирования дорожной одежды, расчетов на прочность и усталость, вычислений параметров подвижной нагрузки, проектирования устройств осушения; имеется база данных, необходимых для проектирования. При разработке ДОРПРО были учтены все требования и рекомендации ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».

В программе МХ можно задавать разные дорожные одежды не только по длине дороги, но и в зависимости от элемента. Например, если на проезжей части — одна конструкция, на обочине — другая, на тротуаре — третья, то все эти конструкции будут учитываться при подсчете объемов работ.

Объемное моделирование позволяет после окончания проектирования проверить объект. Можно произвести заливку (рис. 11) или нанести текстуру. Это дает возможность выявить точки с резко отличающимися отметками или без отметок. Кроме того, можно создавать изображения будущего объекта для передачи заказчику. При визуализации объекта используется так называемая динамическая перспектива (рис. 12), позволяющая имитировать движение автомобиля по данной дороге и производить контроль качества принятых проектных решений.

В начало В начало

Примеры использования ПК МХ при проектировании развязок

При проектировании объектов со сложной геометрией комплекс МХ выгодно отличается от других программ, обеспечивая качество, простоту и удобство проектирования, значительное снижение трудозатрат, легкость внесения изменений в проект и т.д.

Ниже приведены примеры проектов, включающих развязки, выполненные ОАО «ИркутскгипродорНИИ»:

1. Рабочая документация на строительство мостового перехода через Ангару в Иркутске. Подходы левого берега (ГИП А.А.Григорьев, рук. гр. А.В.Соловьев).

2. Обоснование инвестиций в строительство автомобильной дороги М-53 «Байкал» от Челябинска через Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ до Читы на участке км 1436-1538 (ГИП Л.В.Пуляевская, рук. гр. А.В.Соловьев).

Технические нормативы подходов к мостовому переходу через Ангару:

• категория дороги — магистральная улица общегородского значения регулируемого движения;

• расчетная скорость — 80 км/ч;

• ширина средней полосы движения — 3,5 м;

• ширина краевых полос для движения общественного транспорта — 4,0 м;

• число полос движения — 6;

• ширина разделительной полосы — 6,0 м;

• ширина укрепленной кромки разделительной полосы и обочин — 1,0 м;

• ширина пешеходной части тротуара — 3,0 м;

• наименьший радиус кривой в плане — 400 м;

• наибольший продольный уклон — 30%;

• наименьший радиус кривой в продольном профиле:

- выпуклой — 17 900 м,

- вогнутой — 5000 м.

Элементы транспортной развязки назначены исходя из перспективной интенсивности движения по съездам и на основании условий обеспечения безопасности движения. Кроме того, устройство транспортной развязки осложнено близким расположением Восточно-Сибирской железной дороги, подъездного железнодорожного пути завода ВСЭСС и берегом Ангары. На пересечении с ул. Старокузьмихинской запроектирована транспортная развязка в двух уровнях по типу «Труба» с учетом приоритетного движения с ул. Пискунова в сторону Первомайского микрорайона (рис. 13).

Рассматриваемый участок км 1436-1538 автомобильной дороги М-53 «Байкал» от Челябинска через Омск, Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ до Читы находится в трех районах Иркутской области: Нижнеудинском, Тулунском и Куйтунском.

Трасса проектируемой автомобильной дороги проложена с учетом перспективной застройки г.Тулуна, расположения месторождений полезных ископаемых (каменного угля, подземных вод, ильменитовых песков), археологических памятников, а также очистных сооружений города. План трассы составлен на цифровой модели местности, выполненной с электронных карт М 1:25 000 в программе МХRoad.

Предусматривается строительство транспортных развязок в двух уровнях:

• км 1471 (ПК 347+60) транспортная развязка по типу «Труба» (рис. 14);

• км 1512 (ПК 755+80) транспортная развязка по типу «Труба» (рис. 15).

Транспортные развязки запроектированы согласно нормам СНиП 2.05.02-85. В целях уменьшения общей площади размещения транспортных развязок элементы соединительных ответвлений запроектированы исходя из переменной скорости движения. Правоповоротные съезды запроектированы с учетом обеспечения расчетных скоростей на них не менее 60 км/ч. Радиусы кривых левоповоротных съездов приняты равными 60 м и сопрягаются с участками прямых направлений через переходные кривые. Съезды и въезды на дороги осуществляются вместе с устройством переходно-скоростных полос.

В начало В начало

«САПР и графика» 9'2003