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. 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. 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. 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

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.

«САПР и графика» 9'2000