CC BY
283
УДК 625.71.8
ПРИМЕНЕНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГ НА ПРИМЕРЕ CREDO III
л _ о
© Е.В. Волкова1, А.А. Степаненко2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены достоинства применения программного комплекса CREDO ДОРОГИ в учебном процессе кафедры автомобильных дорог. Приведена технология применения этого программного продукта в процессе автоматизированного проектирования автомобильных дорог, дан перечень основных современных требований при разработке проекта автомобильной дороги. Анализируются возможности и перспективные направления применения комплекса при подготовке современного поколения пользователей, в совершенстве владеющих пакетом CREDO ДОРОГИ III.
Ил. 5. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: программный комплекс CREDO ДОРОГИ; автомобильные дороги; автоматизированное проектирование; цифровая модель местности; план трассы; продольный профиль.
APPLYING MODERN ROAD DESIGN TECHNOLOGIES IN TRAINING PROCESS BY EXAMPLE OF CREDO III E.V. Volkova, A.A. Stepanenko
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper discusses the application advantages of the software package CREDO ROADS in the training process of the Department of Automobile Roads. It presents the application technology of the software program in the computer aided design of automobile roads, lists basic contemporary requirements to the road project development, analyzes possible and promising courses to apply the complex when training the modern generation of users having mastered the software package CREDO ROADS III. 5 figues. 5 sources.
Key words: software package CREDO ROADS; automobile roads; computer aided design; digital terrain model; horizontal alignment; longitudinal profile.
Кафедра автомобильных дорог Иркутского государственного технического университета является одним из первых пользователей программного комплекса CREDO среди вузов страны. Первые версии программы появились на кафедре в 1996 г. В 2000 г. началось использование полного комплекса CREDO версии 10.05. В 2012 г. была установлена новая современная версия CREDO ДОРОГИ III поколения. Она значительно отличается от предыдущих версий расширенными функциональными возможностями и улучшенным интерфейсом.
Программный комплекс CREDO имеет модульную структуру, которая позволяет оптимально сформировать рабочие места для специалистов с учетом потребностей, возникающих при работе. Единая логика и взаимосвязь приложений систем КРЕДО III позволяет выстроить комплексную и эффективную производственно-технологическую цепочку - от подготовки исходных данных для проектирования до передачи проектных решений на строительную площадку, в том числе и для 3D-систем автоматического управления
дорожно-строительными машинами.
Для проектирования транспортных объектов используется система CREDO ДОРОГИ и программы: РАДОН RU, ГРИС, ZNAK, CREDO ДИСЛОКАЦИЯ, МОРФОСТВОР, ОТКОС, МОСТ, РАБС, предназначенные для решения дополнительных задач.
Новая система ДОРОГИ предназначена для проектирования нового строительства, реконструкции и капитального ремонта загородных автомобильных дорог всех технических категорий, городских улиц, магистралей и транспортных развязок.
Общий процесс автоматизированного проектирования автомобильных дорог представляет собой совокупность правил, определяющих действия инженера по высококачественному решению проектной проблемы в строго определенные сроки и с минимальными затратами при комплексном использовании всех составляющих системы автоматизированного проектирования автомобильных дорог.
Программа включает трассирование, проектирование продольного профиля, земляного полотна и
1 Волкова Елена Викторовна, кандидат географических наук, доцент кафедры автомобильных дорог Института архитектуры и строительства, тел.: (3952) 405139, 975065, е-mail: [email protected]
Volkova Elena, Candidate of Geography, Associate Professor of the Department of Automobile Roads, Institute of Architecture and Construction, tel.: (3952) 405139, 975065, e-mail: [email protected]
2Степаненко Анна Александровна, старший преподаватель кафедры автомобильных дорог Института архитектуры и строительства, тел.: (3952) 405139, 89643514325, е-mail: [email protected]
Stepanenko Anna, Senior Lecturer of the Department of Automobile Roads, Institute of Architecture and Construction, tel.: (3952) 405139, 89643514325, e-mail: [email protected]
проезжей части, создание генерального плана дороги, расчет объемов работ, создание проекта выноса трассы в натуру, выпуск спецификаций и чертежей.
Проектирование проводится на основе цифровой модели местности (ЦММ), полученной из систем ТО-ПОПЛАН или ЛИНЕЙНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ. В новую систему ДОРОГИ включены также функции создания ЦММ на основе картографического материала. И если в предыдущих поколениях для проектирования дорог П^ категорий использовалась система CAD_CREDO, а для проектирования более сложных сооружений, например развязок, применялись системы CAD_CREDO и CREDO_MIX, то в системе ДОРОГИ можно решать полный комплекс дорожных задач, в том числе множество специфических инженерных расчетов.
При этом значительно развились алгоритмы и методы проектирования. Для трассирования предусмотрены новые геометрические примитивы, например, гладко сопрягающая кривая на основе сплайна. При проектировании продольного профиля можно использовать как значительно усовершенствованный метод оптимизации, так и метод конструирования профиля с использованием прямых, квадратичных парабол, сплайнов, круговых кривых и клотоид в любых комбинациях. Проектирование земляного полотна стало более гибким и наглядным благодаря применению новой концепции полосного проектирования. Библиотека шаблонов поперечников содержит варианты параметров откосов в зависимости от высоты насыпи и выемки, которые программа подбирает автоматически. Пользователю предоставлен широкий набор численных и визуальных методов анализа проектных решений.
Основные функции, выполняемые новой системой:
создание и редактирование трассы дороги с использованием различных способов трассирования: из геометрических базовых элементов и аппроксимацией для отдельных участков;
формирование ЦММ с использованием существующих картографических материалов, представленных в виде векторных и растровых данных; составных закруглений: с одновременным построением трассы и составляющих ее элементов, переносом уже существующих участков трассы, «склейкой», разделением; прокладка трасс в сложных условиях, например, в горной местности или при реконструкции дорог;
возможность раздельного трассирования прямого и обратного направлений для дорог с разделительной полосой;
распределение данных проектируемого объекта по отдельным разделам проекта, по составу элементов по стадиям выполнения либо в необходимой для пользователя комбинации;
моделирование разнообразных конструкций отгона виража, использование для их анализа графиков кривизны, расчетной скорости, центробежного ускорения, коэффициента поперечной силы;
разбивка пикетажа для городских и загородных дорог с учетом неправильных (рубленых) пикетов,
настройка шага пикетажа;
анализ проекций трассы посредством одновременной визуализации развернутого плана продольного и поперечного профилей с геологией;
расчет линии руководящих отметок с учетом технологии производства работ и выравнивания покрытия на участках ремонта с учетом незаносимости насыпи снегом, возвышения над источниками увлажнения насыпи на участках нового строительства дороги;
проектирование продольного профиля различными методами: с использованием оптимизационных решений, интерактивное конструирование проектного профиля с вписыванием прямых, парабол или сплайнов;
проектирование горизонтальной и вертикальной планировки развязок, автобусных остановок, стоянок и других элементов генерального плана дороги; укладка инженерных коммуникаций и элементов обустройства дороги;
проектирование дорожного полотна с настройками состава и параметров конструктивных полос проезжей части, обочины и разделительной полосы, возможность включения бортов, технологических тротуаров, пешеходных дорожек; описание конструкции дорожной одежды каждого элемента;
проектирование откосов насыпей, выемок и кюветов с автоматическим подбором в зависимости от рабочей отметки соответствующего шаблона, включающего откосы переменной крутизны, бермы, закювет-ные полки и др.;
проектирование элементов продольного водоотвода: кюветы, канавы, банкеты;
расчет объемов насыпи/выемки между поверхностями различными методами: для всей перекрывающейся поверхности слоев, в пределах участка, ограниченного произвольно указанным контуром, в пределах региона или площадного объекта, в полосе вдоль линейных объектов; создание картограммы земляных масс, формирование по результатам расчетов общей ведомости объемов работ или ведомостей по сетке квадратов либо с заданным шагом вдоль трассы;
анализ проекта дороги по видимости в плане и профиле, несоответствию требованиям уклонов и радиусов проектного профиля и др.;
формирование и печать чертежей плана, продольного и поперечных профилей, совмещенных чертежей с использованием библиотеки шаблонов чертежей;
формирование и печать ведомостей: углов поворота прямых и кривых, элементов плана трассы, разбивки закруглений, различных ведомостей по профилю дороги.
Результаты: трёхмерная цифровая модель проекта; чертежи, в том числе плана, продольного профиля, поперечных профилей; ведомости и таблицы в формате RTF.
Весь комплекс CREDO соответствует направлениям обучения в областях проектирования объектов промышленного, гражданского и дорожного строительства, инженерно-геодезических и инженерно-
геологических изысканий, земельно-кадастровых работ, маркшейдерских работ и горного дела. В целом программа призвана помочь учебному заведению:
• быть привлекательным как для абитуриентов, так и для организаций, заинтересованных в качественно подготовленных специалистах;
• способствовать повышению квалификации преподавательского состава;
• решать задачу постоянного профессионального образования и повышения квалификации.
Изучение программного комплекса CREDO студентами кафедры автомобильных дорог Иркутского государственного технического университета начинается на втором и ведется до пятого курса, включая дипломное проектирование.
Студенты знакомятся с программой CREDO с модуля CRED0_T0n0nnAH. В III семестре в рамках дисциплины «Автоматизированная обработка инженерно-геодезических данных» изучаются вопросы обработки материалов полевых геодезических измерений, полученных при прохождении летней геодезической практики. Решается ряд геодезических задач: вычисление координат точек съемочного обоснования, материалов тахеометрической съемки с формированием топографического плана (рис. 1), материалов трассирования участка автодороги с построением продольного профиля.
Рис. 1. Отображение цифровой модели рельефа
Далее идет изучение модуля CREDO_ГЕОЛОГИЯ и CREDO_КОЛОНКА в курсе «Автоматизация обработки инженерно-геологических данных». Студенты выполняют курсовую работу, целью которой является создание геологического разреза по оси автомобильной дороги (рис.2). В процессе работы студенты подробно рассматривают создание выработок разными способами, учатся вносить исходные данные по литологии, гидрогеологии, консистенции и степени влажности грунтов.
Более подробное изучение CREDOJOPOn/ ведется в курсе «Основы автоматизированного проектирования автомобильных дорог». На основе исходного картматериала, обработанного в программе TRANSFORM, создается цифровая модель рельефа местности, формируются площадные и линейные объекты ситуации.
Рис. 2. Отображение цифровой модели геологического строения
На основе полученной цифровой модели студенты выполняют курсовой проект в рамках дисциплины «Реконструкция автомобильных дорог». В ходе выполнения данного курсового проекта студенты проектируют трассу автомобильной дороги по двум вариантам (использование трассы старой реконструируемой дороги и по новому направлению), применяя разнообразные методы геометрических построений по различным критериям (рис.3).
Полученная трасса дороги экспортируется для детального проектирования продольного профиля методом сплайн-интерполяции опорных точек либо методом динамической оптимизации, для конструирования поперечных профилей земляного полотна (рис.4). При использовании существующего варианта трассы реконструируемой дороги проводится выравнивание продольного и поперечных профилей. Далее идет расчет дорожной одежды нежесткого типа, включая вариант усиления. Запроектированные варианты трассы оцениваются по транспортно-эксплуатацион-ным показателям (график коэффициентов аварийности).
В качестве детали проекта может быть выбрана одна из решаемых системой задач - расчет осадки насыпи на слабом основании, проверка устойчивости откосов земляного полотна, расчет стока дождевых, паводковых и талых вод, гидравлический расчет водоотводных устройств, оценка уровня воздействия поверхностного стока на водную среду, расчет мор-фоствора.
Одним из неоспоримых преимуществ программного продукта CREDO является возможность создавать модели визуализации. Возможность 3D визуализации модели — основа для подготовки наглядных презентаций, передаваемых инспекционным органам и инвесторам (рис. 5).
Рис. 3. Пример чертежа плана трассы автомобильной дороги
На практических занятиях студенты знакомятся с другими возможностями программного комплекса CREDO. Это решение задач проектирования карьеров, горизонтальной и вертикальной планировки площадных и линейных объектов. В программе ZNAK и ДИСЛОКАЦИЯ студенты проектируют индивидуальные автодорожные знаки и размещают их по трассе, используя и редактируя библиотеку готовых знаков и указателей направления.
Созданные в разных модулях CREDO чертежи формируются и окончательно дорабатываются в программе AutoCAD.
Работа над выполнением дипломного проекта ведется с использованием различных систем CREDO, это разделы по созданию плана, продольного и поперечных профилей, расчету дорожной одежды, водоотводу, оценке безопасности движения и разработке экологических мероприятий.
Дипломы по проектированию и реконструкции линейных объектов выполняются студентами кафедры уже в течение нескольких лет.
Автоматизация проектных работ рационализирует и ускоряет работы на всех этапах - от геодезических изысканий до детального проектирования и расчетов. Специализированные функции автоматизируют трудоемкие задачи и позволяют спрогнозировать издержки на этапе подготовки проекта. Возможности пакета CREDO делают программный комплекс привлекательным и удобным для использования в учебном процессе. Подтверждением этого является приобретение программного комплекса многими профильными кафедрами.
Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог программного комплекса CREDO обладает универсальной технологией, которую используют во многих странах (Россия, Украина,
Рис. 4. Интерфейс окна профиль
Рис. 5. Визуальная оценка созданных поверхностей - эффект 3D изображения
Белоруссия, Казахстан и др.), предлагает универсальный механизм адаптации выходных чертежей к местным требованиям, предполагающий настройку стилей отображения объектов в пространстве модели и в чертежах.
Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог с помощью программы CREDO ДОРОГИ III поколения развивается в одном направлении с современными прогрессивными тенденциями дорожного проектирования. В последнее время значительно возросли требования пользователей и к интерфейсу современных программ для автоматизированного проектирования. Интерфейс модулей CREDO не уступает современным графическим пакетам, что позволяет проектировщикам сократить объемы работ, связанных с оформлением чертежей. А выполнение
всех графических задач стало еще удобнее.
Использование в учебном процессе пакета CREDO ДОРОГИ дает заметные качественные результаты. В частности, благодаря имеющемуся у нас опыту в процессе выполнения курсовых проектов заметно повысилось качество проектных решений. Студенты, освобожденные от рутинных процедур расчета, больше времени уделяют качеству принимаемых решений.
Одним из путей совершенствования проектирования и реконструкции автомобильных дорог является подготовка поколения пользователей, в совершенстве владеющих пакетом CREDO ДОРОГИ III. В этом мы видим одну из основных задач кафедры при подготовке специалистов-дорожников.
Библиографический список
1. http://www.credo-dialogue.com
2. http://www.autodesk.ru
3. http://www.emt.ru
4. СЭД 5. Справочная энциклопедия дорожника. Т. 5: Проектирование автомобильных дорог / под ред. заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. Г.А.
Федотова и д-ра техн. наук, проф. П.И. Поспелова. М.: Транспорт, 2007.
5. Гладышева О.В., Мигузов А.В. Курсовое проектирование с применением CREDO ДОРОГИ // Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. 2010. №4.
