CC BY
60
ГЕОДЕЗИЯ И МАРКШЕЙДЕРИЯ
УДК 625.1/.5:[658.512.011.56+519.8+528.92:001.891.57]
ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ
Ольга Газисовна Бесимбаева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: bog250456@mail.ru
Елена Николаевна Хмырова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: hmyrovae@mail.ru
Елена Алексеевна Олейникова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, аспирант, ст. преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: panasenkoelena@mail.ru
Рустем Рашитович Ханнанов
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, аспирант, преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: khannanov_rustem@mail.ru
Рассмотрена современная технология автоматизированного проектирования железных дорог в Республике Казахстан. Компьютерная модель объекта транспортной инфраструктуры выполнена с учетом геометрических размеров и конструктивных особенностей реального объекта - участка железной дороги «Жезказган - Саксаульская». Целью данной работы является разработка метода многовариантного проектирования трассы железных дорог с использованием современных информационных систем и цифровых моделей местности (ЦММ). Системное использование средств автоматизации и вычислительной техники позволяет широко применять цифровое и математическое моделирование рельефа и инженерно-геологического строения местности, производить моделирование насыпи железной дороги в трехмерном пространстве, моделирование работы малых водопропускных труб и мостовых переходов и других сооружений. Использование компьютерных программ позволяет на стадии концептуального проектирования прорабатывать несколько вариантов прохождения трассы с конкурентными технико-экономическими показателями, построенных с учетом множества факторов. В результате проведенного исследования был разработан, теоретически обоснован и программно реализован новый подход к организации процесса автоматизиро-
ванного трассирования железных дорог с оперативным анализом проектных решений по профилю в режиме реального времени.
Ключевые слова: ЦММ, цифровая модель рельефа, профиль, трасса, система автоматизированного проектирования, железная дорога, конструкция, трехмерное моделирование.
Введение
Проектирование железных дорог на разных стадиях различаются кругом решаемых экономических и проектных проблем; составом, объемом и точностью исходной изыскательской информации; степенью детализации проектных проработок и их оценки по основным показателям; шириной полосы варьирования и, наконец, конечной целью проектирования. Характерными особенностями проектирования железных дорог на разных стадиях являются постепенное сужение полосы поиска наилучшего положения трассы, возрастание точности исходной изыскательской информации (увеличение масштабов топографических планов, детализация ЦММ и т. д.) и возрастание детализации проектных проработок, категория проектируемой железной дороги. Целью настоящей работы является разработка метода многовариантного проектирования трассы железных дорог с использованием современных информационных систем и цифровых моделей местности (ЦММ) [1].
Система автоматизированного проектирования
В Республике Казахстан проводятся работы по строительству железнодорожных линий Жезказган-Бейнеу и Аркалык-Шубаркуль. Помимо этого, чтобы разгрузить железнодорожный узел Алматы от транзитных грузов, в 2015-2018 гг., по принципу государственно-частного партнерства, планируется построить участок линии в обход станции Алматы со станции Жетыген до станции Казы-бек-Бек. В целом ожидается, что к 2020 г. состояние 81 % железнодорожных путей будет оцениваться как хорошее, 19 % - как удовлетворительное.
Увеличение пропускной способности железных дорог связано с повышением скорости движения пассажирских поездов до 210 км/ч и грузовых поездов - до 120 км/ч при увеличении осевых нагрузок до 30 тонн на ось. Эти поездные нагрузки будет принимать на себя железнодорожный путь. ОАО «КТЖ» при реконструкции и строительстве новых железных дорог в Республике Казахстан использует современное программное обеспечение для оптимального решения задач проектирования железнодорожного строительства.
На проектные решения оказывают существенное влияние: дорожно-климатическая зона района изысканий и проектирования дороги, категория рельефа, инженерно-геологические, гидрогеологические, почвенно-грунтовые и другие условия района проектирования; вид, качество и объем исходной изыскательской информации для проектирования (материалы тахеометрических, фототеодолитных, аэрофотосъемок, наземно-космических съемок, материалы
инженерно-геологических и инженерно-гидрологических обследований, данные экономических изысканий и т. д.).
Материалы топографо-геодезических изысканий для подготовки пред-проектной документации совместно с материалами других видов изысканий должны обеспечить выполнение анализа сравниваемых вариантов (конкурентных направлений) размещения дороги в полосе варьирования, а также представление рекомендаций по предварительному выбору оптимального варианта дороги в пределах притрассовой полосы.
Точность определения планово-высотного положения, плотность и условия закрепления пунктов (точек) геодезической основы должны удовлетворять требованиям производства крупномасштабных топографических съемок (обновления инженерно-топографических планов), в том числе для разработки проектной и рабочей документации предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов (по ГОСТ 21.101-93 и ГОСТ 21.508-93), выноса проекта в натуру, выполнения специальных инженерно-геодезических работ и стационарных наблюдений за опасными природными и техноприродными процессами, а также обеспечения строительства, эксплуатации и ликвидации объектов [2].
В состав топографо-геодезических изысканий для подготовки предпро-ектной документации под размещение железных дорог входят:
- сбор, анализ и компьютерная обработка (оцифровка) существующих архивных фондовых картографических материалов (топографических карт и инженерно-топографических планов в цифровом и графическом видах в масштабах 1 : 100 000-1 : 2 000), в том числе аэро- и космоснимков, землеустроительных, лесоустроительных планов, материалов инженерных изысканий прошлых лет, данных по государственным (опорным) сетям;
- сбор и анализ дополнительных топографо-геодезических, аэрофотосъе-мочных материалов (в цифровом и графическом видах), а также материалов и данных изысканий прошлых лет по направлениям трасс;
- обследование пунктов опорной геодезической сети и в случае необходимости - ее восстановление (создание);
- создание инженерных ЦММ, создание (обновление) инженерно-топографических планов в масштабах 1 : 5 000-1 : 2 000 в зависимости от застро-енности территории;
- камеральное трассирование вариантов прохождения трассы по инженерной цифровой модели полосы местности, созданной на основе инженерно-топографических планов в масштабах 1 : 5 000-1 : 2 000 (в зависимости от за-строенности территории) и полевое обследование (рекогносцировка) намеченных вариантов.
Допустимые невязки измерений в геодезических ходах при изысканиях для строительства линейных сооружений принимаются согласно СП 11-104-97 [2].
Средние погрешности положения пунктов (точек) плановой съемочной геодезической сети, в том числе плановых опорных точек (контрольных пунктов), относительно пунктов опорной геодезической сети не должны превышать
0,1 мм в масштабе плана на открытой местности и на застроенной территории, а на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью, - 0,15 мм.
Средние погрешности определения высот пунктов (точек) съемочной геодезической сети относительно ближайших реперов (марок) опорной высотной сети не должны превышать на равнинной местности 1/10 высоты сечения рельефа, а в горных и предгорных районах - 1/6 высоты сечения рельефа, принятой для инженерно-топографических планов [2].
Допустимые невязки измерений в геодезических ходах при изысканиях для строительства линейных сооружений принимаются согласно СП 11-104-97 [2] (таблица).
Допустимые невязки измерений в геодезических ходах при изысканиях для строительства линейных сооружений
№ Геодезические ходы при изыска- Допустимые невязки измерений
п/п ниях для строительства линей- угловых, линейных высотных,
ных сооружений минуты мм
Ходы съемочной геодезической
сети (магистральные ходы, ходы
привязки к пунктам государст-
1 венной или опорной геодезической сети, ходы планово-высотной привязки аэрофото-
снимков) при изысканиях: - новых железных дорог; 0,3^ 1/4 000 30^[ь
- новых автомобильных дорог 14П 1/2 000 (1/1 000*) 50^[ь
Ходы съемочной геодезической
сети при изысканиях для рекон-
струкции и расширения сущест-
вующих дорог: - базисные и съемочные ходы на 0,3 4П 1/4 000 30^1
железнодорожных станциях, ма-
2 гистральные ходы на перегонах в
населенных пунктах;
- съемочные ходы на железнодо- 14П 1/2 000 50^[ь
рожных станциях, базисные хо-
ды на разъездах, магистральные
ходы на перегонах и автомо-
бильных дорогах вне населенных
пунктов
В таблице 4п - число углов в ходе; >/ь - длина хода, км; (*) - в трудных условиях пересеченной и горной местности.
При развитии съемочной геодезической сети полярным способом с применением электронных тахеометров длины полярных направлений допускается увеличивать до 1 000 м. Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных углов не должна превышать 15''.
Развитие планово-высотной съемочной сети с использованием электронных тахеометров с регистрацией и накоплением результатов измерений (горизонтальных проложений, дирекционных углов, координат и высот пунктов и точек) допускается выполнять одновременно с производством топографической съемки.
Точность топографо-геодезических изысканий во многом определяет различия в технологии и методах автоматизированного проектирования и прежде всего, на начальных этапах проектного процесса при создании цифровых и математических моделей рельефа и геологического строения местности на полосе варьирования трассы, вид проектируемого объекта и его размеры (протяженность) [2].
Автоматизированное проектирование осуществляется с использованием систем прикладных программ всех элементов железной дороги (план трассы, варианты проектной линии продольного профиля, поперечные профили земляного полотна, варианты конструкции дорожных одежд, искусственные сооружения, подсчеты объемов строительных работ и т. д.) [3, 4].
Системное использование средств автоматизации и вычислительной техники позволяет широко использовать цифровое и математическое моделирование рельефа и инженерно-геологического строения местности, моделирование насыпи железной дороги в трехмерном пространстве, моделирование работы малых водопропускных труб и мостовых переходов и т. д.
Производится всесторонняя, глубокая оценка проектных решений по каждому из вариантов трассы и их соответствующая корректировка по многим критериям: объемы строительных работ, сметная стоимость, транспортно-эксплуатационные расходы, приведенные затраты, стоимость отчуждения земель, время сообщения, и т. д.; полная автоматизация подготовки, оформления и тиражирования проектно-сметной документации.
Система автоматизированного проектирования AutoCAD Civil 3D позволяет выполнять любые стадии проектов строительства, реконструкции и ремонта железных дорог всех категорий. Структурно процесс проектирования с помощью данной системы можно разбить на следующие основные этапы [5-8]:
- подготовка цифровой модели местности;
- определение трассы дороги в плане и профиле;
- трехмерное моделирование железной дороги;
- расчет объемов работ и создание выходной документации.
Эффективное применение AutoCAD Civil 3D для подавляющего большинства инфраструктурных проектов немыслимо без подготовленной информации о местности в виде цифровой модели, включающей сведения о границах землепользования, геометрическом положении и характеристиках существующих
объектов инфраструктуры - автомобильных и железных дорогах, инженерных коммуникациях, зданиях и сооружениях и т. п., а также о природных объектах -заболоченных участках, реках и других водоемах, лесных массивах и, конечно же, рельефе.
Цифровая модель рельефа (ЦМР) является базой, на которой строится вся динамическая модель проекта дороги [9]. ЦМР используется для создания продольных профилей линейных сооружений, является целевым объектом для определения проектных откосов и профилирования (рис. 1).
По готовой поверхности существующего рельефа легко определить черные отметки в любой требуемой точке, быстро и точно подсчитать объемы земляных работ.
В функциональных возможностях программного решения имеется набор средств и инструментов, позволяющих сформировать ЦМР по любым исходным данным.
Выбор трассы железной дороги предопределяет ее протяженность, размещение капитальных дорожных сооружений, стоимость выполнения строительных работ, характеристики движения. На стадии концептуального проектирования прорабатывается несколько вариантов прохождения трассы с конкурентными технико-экономическими показателями, построенных с учетом природных факторов: особенностей рельефа, водных препятствий, участков, неблагоприятных для строительства, а также факторов, обусловленных человеческой деятельностью.
Рис. 1. Цифровая модель рельефа, созданная на основе двумерной топографической съемки
С применением САПР AutoCAD Civil 3D стало гораздо легче правильно оценить условия, в реальные сроки принять верные решения по трассе прохождения будущей железной дороги (рис. 2). Возможности динамической среды программного комплекса с взаимосвязанными элементами позволяют оперативно и качественно проработать множество вариантов.
Рис. 2. Проектирование железнодорожных путей
После обоснования принятия трассы железной дороги выполняется комплекс изысканий. И уже по уточненным детализированным данным о местности по полосе топографической съемки с учетом выявленных геологических, гидрологических и метеорологических критериев формируется конечная осевая дороги.
С помощью широкого спектра инструментов трассирования в среде AutoCAD Civil 3D возможно выполнить определение трассы как традиционным и наиболее распространенным методом полигонального или тангенциального трассирования, так и более прогрессивным методом «гибкой линейки», или клотоидного трассирования [10-12]. Возможно преобразование в объекты Civil 3D-трассы обычных примитивов AutoCAD: отрезков, дуг или полилиний с автоматическим вписыванием в вершины углов кривых заданного радиуса.
Набольший интерес в арсенале средств AutoCAD Civil 3D представляют инструменты компоновки, содержащие превосходный набор команд и элементов, позволяющих легко и быстро создать трассу с корректной геометрией, да еще и с автоматической проверкой на соответствие нормативным критериям проектирования [13].
Оформление трасс управляется стилями объектов и наборами меток - динамических аннотаций, отображающих реальные характеристики объекта: пикетаж, геометрические точки, рубленые пикеты, проектные скорости и т. п. Кроме того, возможно создание меток по определенным пользовательским точкам, вершинам углов, элементам геометрии трассы.
Плановое положение трассы необходимо определять и с учетом рельефа местности. В AutoCAD Civil 3D за секунды можно создать профиль поверхности существующего рельефа, который будет динамически обновляться с изменением трассы (рис. 3). Продольный профиль состоит из самого разреза релье-
фа - объекта «Профиль», сетки профиля - объекта «Вид профиля» и «Областей данных» - подпрофильной таблицы.
Рис. 3. Визуализация трехмерной модели спроектированного в AutoCAD Civil 3D-объекта
Настройки внешнего вида задаются стилями этих объектов и соответствуют требованиям нормативных документов, регламентирующих оформление [14].
Проектный профиль автомобильной дороги создается с помощью инструментов компоновки профиля. Как и при определении планового положения трассы, проектирование осуществляется с учетом нормативных критериев. С помощью файлов, входящих в поставку программы, можно выполнять контроль проектных решений на соответствие СНиП 32-01-95. При необходимости можно с легкостью формировать пользовательские файлы проверок, используя специальный редактор [15-17].
Инструменты компоновки продольного профиля позволяют создавать прямолинейные и дуговые элементы с различными типами связей по параметрам (длина, радиус, точка прохождения и т. д.), преобразованию из объектов AutoCAD (отрезок) или через табличный ввод данных. В инструментах содержатся средства управления точками вертикального пересечения, команды редактирования высотного положения участков профиля, увязки с другими трассами и др. [18, 19].
Трехмерное моделирование железной дороги начинается с определения типовых поперечных профилей (конструкций). Конструкции собираются из элементов, присоединяемых к базовой линии (линии трассы). В поставку программного комплекса включена обширная библиотека элементов конструкций, представляющих собой элементы земляного полотна (выход на рельеф, звенья по смещениям, уклонам и т. п.) [20, 21]. Имеются элементы для искусственных
сооружений, подпорных стенок, водоотвода. Элементы конструкций имеют входные параметры (ширина, толщина, поперечный уклон и т. д.) и целевые параметры (возможность определения планового и высотного положения из характеристик других объектов - трасс, профилей, характерных линий и объектов AutoCAD). Многие элементы обладают интеллектуальным поведением. Например, стандартный выход на рельеф можно настроить таким образом, чтобы в зависимости от возвышения проектного профиля над черным устанавливалась разная крутизна откоса, на крутых участках насыпи вставлялось ограждение, а в выемке задавался кювет с определенными параметрами [22].
Мастер кривых участков в Civil 3D 2014 позволяет формировать возвышение наружного рельса на железнодорожных трассах (рис. 4) [23]. Благодаря настраиваемым опциям можно выбрать метод поворота, критерии проектирования и другие параметры, необходимые для обеспечения соответствия проекта тем или иным стандартам.
В результате получается интеллектуальная трасса, которую можно использовать для построения 3D-моделей коридоров. Элементы конструкций содержат в себе наборы кодов. При моделировании дороги создается объект «Коридор». Конструкции с определенным шагом расставляются вдоль трассы в плане и продольного профиля по высоте. Точки конструкций с одноименными кодами объединяются и формируют линии (бровки и подошвы откосов и т. п.). Коды звеньев элементов конструкций задействуются для определения поверхностей по модели дороги - вертикальной планировки (верх дорожной одежды), земляного полотна и др. [16, 20].
got;»»«.«.__г '»» -. ^"_| |
В |5ИМт -I
НО ИI <Щ. <Щ. <81 Щ £1 <И ф
Slar-dard
Рис. 4. Расчет возвышения наружного рельса
Коридоры могут состоять из нескольких базовых линий (совокупностей трасс и профилей) для моделирования сложных транспортных объектов - разъездов с разделенными полосами. Динамическая среда программного комплекса позволяет инженерам-проектировщикам работать с единой моделью железной дороги. При внесении изменений в любую составляющую проекта: трассу, продольный профиль, конструкцию - будут обновляться и общая модель коридора, и все построенные на основе коридора или взаимосвязанные с ним объекты. Для многих проектных организаций именно эта особенность AutoCAD Civil 3D стала ключевой при принятии решения о переходе на использование данной САПР [17]. Ведь не бывает проектов, не требующих исправлений и корректировок. Изменения неизбежны, а их учет в других программных средствах требует от инженеров массы времени и сил - порой проект приходится переделывать чуть ли не заново.
Динамическая среда AutoCAD Civil 3D позволяет автоматически обновлять не только модель проекта, но и выходные чертежи и результаты расчетов. Расчет объемов земляных работ осуществляется по осям сечений и поверхностям черной земли и коридора. Кодам форм элементов конструкций могут быть заданы материалы дорожной одежды. Затем инструментами подсчета объемов определены их объемы для строительства инфраструктурного проекта [19]. По осям сечений также оформляются необходимые для выпуска проекта поперечные профили в требуемом внешнем виде, разбитые на листы для вывода на печать. Механизм автоматизированного формирования выходных чертежей позволяет осуществить нарезку листов плана и продольного профиля трассы по шаблонам. В шаблонах листов имеются компоновки форматов, масштаба печати, рамочного оформления.
Заключение
В результате проведенного исследования был разработан, теоретически обоснован и программно реализован новый подход к организации процесса автоматизированного трассирования железных дорог с оперативным анализом проектных решений по профилю в режиме реального времени.
Материалы топографо-геодезических изысканий, выполненные согласно требованиям производства крупномасштабных топографических съемок, обеспечивают выполнение анализа сравниваемых вариантов (конкурентных направлений) размещения дороги в полосе варьирования.
Исследованные способы моделирования рельефа местности методом конечных элементов обеспечивают считывание информации о рельефе по заданному направлению с быстродействием, необходимым для реализации предлагаемой технологии процесса укладки трассы [20, 24].
Разработанный арсенале средств AutoCAD Civil 3D позволяет быстро создать трассу с корректной геометрией с автоматической проверкой на соответствие нормативным критериям проектирования [25].
Компьютерная модель объекта транспортной инфраструктуры «железнодорожная насыпь» выполнена с учетом геометрических размеров и конструктивных особенностей реального объекта - участка железнодорожной дороги «Жезказган - Саксаульская» Перегон раз. 2 - филиала ОАО «КТЖ».
Предлагаемая методика организации процесса автоматизированного трассирования с практической точки зрения ориентирована на снижение трудоемкости вариантных проработок проектных решений по трассе железнодорожной линии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андрианов О. А. Применение программы «Путь» в проектировании реконструкции и текущем содержании железнодорожного пути // Автоматизированные технологии CREDO. - 2000. - Вып. 2. - С. 40-44.
2. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
3. ГОСТ 23501.0-79. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
4. ГОСТ 23501.1-79. Системы автоматизированного проектирования. Стадии создания [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
5. ГОСТ 23501.2-79. Системы автоматизированного проектирования. Разработка, согласование и утверждение технического задания [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
6. ГОСТ 23501.2-79. Система автоматизированного проектирования (САПР) железных дорог [Электронный ресурс]. - Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
7. Бучкин В. А., Лисицын И. М. Трассирование железнодорожной линии в интерактивном режиме // Транспортное строительство. - 2006. - Вып. 12. - С. 22-24.
8. Геоинформатика транспорта / Б. А. Левин, В. М. Круглов, С. И. Матвеев, В. Я. Цветков, В. А. Коугия. - М. : Российская академия наук ВИНИТИ, 2006. - 335 с.
9. Матвеев С. И., Коугия В. А. Высокоточные цифровые модели пути и спутниковая навигация железнодорожного транспорта : монография. - М. : Маршрут, 2005. - 290 с.
10. Матвеев С. И., Коугия В. А., Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте. - М. : УМК МПС России, 2002. - 288 с.
11. Кулажский А. В., Портнов А. В. Моделирование рельефа при интерактивном трассировании линейных сооружений // Транспортное строительство. - 2010. - Вып. 5. - С. 20-21.
12. Kulazhsky, A. Neural Networks Application in Modeling the Relief of a Land // First International Scientific-Applied Conference «Problems and Prospects of Survey, Design, Construction and Exploiting of Northeast Asia Railways» : Students and Post-graduate Students' Works (Irkutsk, May 15, 2009). - Irkutsk : Irkutsk State Transport University, 2009. - P. 42-49.
13. Пожидаев С. А. Автоматизация расчетов земляных масс в проектах вертикальной планировки транспортных коммуникаций // Вестник БелГУТа: наука и транспорт. - 2002. -№ 1 (4). - С. 66-69.
14. Бучкин В. А., Лисицын И. М. Проблемы визуализации процесса автоматизированного проектирования трассы железных дорог // Повышение эффективности работы путевого хозяйства и инженерных сооружений железных дорог : сборник научных трудов. - 2006. -Вып. 45 (128). - С. 203-204.
15. Лисицын И. М. Проблемы визуального моделирования при автоматизированном проектировании линейно-протяженных объектов // Проблемы развития сети железных дорог : межвуз. сборник научных трудов под ред. B. C. Шварцфельда. - Хабаровск : ДВГУПС, 2006. - С. 97-101.
16. Ботуз С. П., Лисицын И. М. Мониторинг интерактивных систем программного управления и регулирования // Научная сессия МИФИ 2005 «Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. Компьютерные медицинские системы» : сборник научных трудов в 15 т. - М. : МИФИ, 2005. Т. 1. - С. 238-239.
17. Прикладная геоинформатика / А. Д. Иванников, В. П. Кулагин, А. Н. Тихонов, В. Я. Цветков. - М. : МАКС Пресс, 2005. - 177 с.
18. Шварцфельд B. C. Теория и практика проектирования развития региональной сети железных дорог на основе геоинформационных технологий : дис. ...д-ра. техн. наук. - Хабаровск : ДВГУПС, 2001. - 400 с.
19. Никитин А. Я. Геодезический контроль строительства опор мостов // Вестник СГУГиТ. - 2017. - Вып. 1 (22). - С. 70-80.
20. Кашанин Н. В., Сухарев И. И. Исследование точности интерполирования отметок продольного профиля железной дороги различными методами // Вестник СГУГиТ. - 2017. -Вып. 2 (22). - С. 36-43.
21. Особенности наземного лазерного сканирования для мониторинга железнодорожных тоннелей / А. В. Середович, А. В. Иванов, Т. А. Широкова, А. В. Антипов, А. В. Комиссаров // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 1 (12). - С. 28-34.
22. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Леонов Н. Н. Оценка устойчивости железнодорожной насыпи // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 2 (34). - С. 87-93.
23. Nazarov L. A., Nazarova L. A., Kozlova M. P. Earthquake parameters forecast by geodetic observations // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 3 (16). - С. 25-44.
24. Ершова А. А. Геодезические надстройки для AutoCAD. Проблема выбора. Сравнительный анализ // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 2 (18). - С. 43-48.
25. Хмырова Е. Н., Олейникова Е. А., Литвинова М. И. Инновационные решения геодезического обеспечения при строительстве автодороги // Инновации в технологиях и образовании : сборник статей участников IX Международной научно-практической конференции. - 2016. - С. 286-289.
Получено 26.10.2018
© О. Г. Бесимбаева, Е. Н. Хмырова, Е. А. Олейникова, Р. Р. Ханнанов, 2018
TECHNOLOGY OF AUTOMATED DESIGNING OF RAILWAYS WITH THE USE OF DIGITAL AND MATHEMATICAL MODELS OF LOCALITY
Olga G. Besimbaeva
Karaganda State Technical University, 56, Mira avenue, Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Ph. D., Associate Professor, Department of Mine Survey and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: bog250456@mail.ru
Elena N. Khmyrova
Karaganda State Technical University, 56, Mira avenue, Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Ph. D., Associate Professor, Department of Mine Survey and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: hmyrovae@mail.ru
Elena A. Oleynikova
Karaganda State Technical University, 56, Mira avenue, Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Ph. D. Student, Senior Lecturer, Department of Mine Survey and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: panasenkoelena@mail.ru
Rustem R. Hannanov
Karaganda State Technical University, 56, Mira avenue, Karaganda, 100027, Kazakhstan Republic, Ph. D. Student, Lecturer, Department of Mine Survey and Geodesy, phone: (7212)56-26-27, e-mail: khannanov_rustem@mail.ru
The paper considers the modern technology of computer-aided design of railways in Kazakhstan. The computer model of the transport infrastructure object is made taking into account the geometrical dimensions and design features of the real object - the section of the railway "Zhezkazgan - Saksaulskaya". The aim of this work is to develop a method of multivariant design of railway tracks using modern information systems and digital terrain models (DTM). The system use of automation and computer technology allows to use extensively digital and mathematical modeling of the terrain and geotechnical structure of the terrain, to simulate the embankment of the railway in three-dimensional space, modeling the operation of small culverts and bridge crossings and other structures. The use of computer programs allows at the stage of conceptual design to study several variants of the route with competitive technical and economic indicators, built taking into account a variety of factors. As a result of the study, there was developed a new approach to the organization of the process of automated tracing of railways with operational analysis of design solutions for the profile in real time. It was theoretically justified and programmatically implemented.
Key words: DTM, digital elevation model, profile, route, computer-aided design system, railway, construction, three-dimensional modeling.
REFERENCES
1. Andrianov, О. Â. (2000). Application of the program "Way" in the design of reconstruction and the current content of the railway. Avtomatizirovannye tekhnologii CREDO [Journal of Automated CREDO Technologies], 2, 40-44 [in Russian].
2. SP 11-104-97. Engineering geodesical survey for construction. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
3. GOST 23501.0-79. CAD system. Fundamentals. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
4. GOST 23501.1-79. CAD system. Stages of creation. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
5. GOST 23501.2-79. CAD system. Development, coordination and approval of technical specifications. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
6. GOST 23501.2-79. Railway computer-aided design (CAD) system. Retrieved from ConsultantPlus online database [in Russian].
7. Buchkin, V. A., & Lisitsyn, I. M. (2006). Interactive railway laying-out. Transportnoe stroitel'stvo [Transport Construction], 12, 22-24 [in Russian].
8. Levin, B. A., Kruglov, V. M., Matveev, S. I., Tsvetkov, V. Ya., & Kougiya, V. A. (2006). Geoinformatika transporta [Geoinformatics of transport]. Moscow: Russian Academy of Sciences VINITI, 335 p. [in Russian].
9. Matveev, S. I., & Kougiya, V. A. (2005). Vysokotochnye cifrovye modeli puti i sputnikovaya navigaciya zheleznodorozhnogo transporta [Highly accurate digital model of the track and satellite navigation for railway transport]. Moscow: Marshrut Publ., 290 p. [in Russian].
10. Matveev, S. I., Tsvetkov, V. Ya., & Kougiya, V. A. (2002). Geoinformacionnye sistemy i tekhnologii na zheleznodorozhnom transporte [Geographic information systems and technologies in railway transport]. Moscow: Russian Ministry of internal Affairs, 288 p. [in Russian].
11. Kulazhskiy, A. V., & Portnov, A. V. (2010). Terrain modeling in interactive tracing of line structures. Transportnoe stroitel'stvo [Transport Construction], 5, 20-21 [in Russian].
Вестник CTyTuT, Tom 23, № 4, 2018
12. Kulazhsky, A. V. (2009). Neural Networks Application in Modeling the Relief of a Land. Proceedings of First International Scientific-Applied Conference: Problems and Prospects of Survey, Design, Construction and Exploiting of Northeast Asia Railways: Students and Post-graduate Students' Works (pp. 42-49). Irkutsk: Irkutsk State Transport University (IrGUPS) Publ.
13. Pozhidaev, S. A. (2002). Automation of calculations of earth masses in projects of vertical planning of transport communications. Vestnik BelGUTa: nauka i transport [Bulletin of BelGUT: Science and Transport], 1(4), 66-69 [in Russian].
14. Buchkin, V. A., & Lisitsyn, I. M. (2006). Problems of visualization of railway track computer-aided design process. In Sbornik nauchnyh trudov: Povyshenie ehffektivnosti raboty putevogo hozyajstva i inzhenernyh sooruzhenij zheleznyh dorog: Vyp. 45(128) [Collection of Scientific Papers: Improving the Efficiency of Track Facilities and Engineering Structures of Railways: Issue 45(128)] (pp. 203-204). Yekaterinburg: URGUPS Publ. [in Russian].
15. Lisitsyn, I. M. (2006). Problems of visual modeling in automated design of linearly extended objects. Problems of railway network development. Mezhvuz. collection of scientific works edB. C. Sarsfield. Khabarovsk: DVGUPS Publ. 97-101. [in Russian].
16. Botuz S.P., Lisitsyn I.M. (2005). Monitoring of interactive software control and regulation systems. In Sbornik nauchnyh trudov Nauchnoy sessii MIFI 2005: Avtomatika. Mikroehlektronika. Ehlektronika. Ehlektronnye izmeritel'nye sistemy. Komp'yuternye medicinskie sistemy: T. 1 [Proccedings of Scientific session MEPhI 2005: Avtomatika. Microelectronics. Electronics. Electronic Measuring System. Computer Medical Systems: Vol. 1] (pp. 238-239). Moscow: MEPhI Publ. [in Russian].
17. Ivannikov, A. D., Kulagin, V. P., Tikhonov, A. N., & Tsvetkov, V. Ya. (2005). Prikladnaya geoinformatika [Applied Geoinformatics]. Moscow: MAKS Press, 177 p. [in Russian].
18. Shvartsfel'd, B. C. (2001). Theory and practice of designing of regional railway network development on the basis of geoinformation technologies. Doctor's thesis. Khabarovsk: FESTU, 400 p. [in Russian].
19. Nikitin, A. Ya. (2017). Geodetic control of construction of the bridges. Vestnik SGUGiT [VesnikSSUGT], 22(1), 70-80 [in Russian].
20. Kashanin, N. V., & Sukharev, I. I. (2017). A study of the accuracy of interpolation of the elevations of the longitudinal profile of the railway by different methods. Vestnik SGUGiT [Vesnik SSUGT], 22(2), 36-43 [in Russian].
21. Seredovich, A. V., Ivanov, A. V., Shirokova, T. A., Antipov, A. V., & Komissarov, A. V. (2010). Features of ground laser scanning for monitoring railway tunnels. Vestnik SGGA [Vesnik SSGA], 1(12), 28-34 [in Russian].
22. Besimbaeva, O. G., Khmyrova, E. N., Leonov, N. N. (2016). Assessment of railway embankment stability. Vestnik SGUGiT [Vesnik SSUGT], 2(34), 87-93 [in Russian].
23. Nazarov, L. A., Nazarova, L. A., Kozlova, M. P. (2011). Earthquake parameters forecast by geodetic observations. Vestnik SGGA [Vesnik SSGA], 3(16), 25-44 [in Russian].
24. Ershova, A. A. (2012). Geodesic add-ins for AutoCAD. Problem of choice. Comparative analysis. Vestnik SGGA [Vesnik SSGA], 2(18), 43-48 [in Russian].
25. Khmyrova, E. N., Oleynikova, E. A., & Litvinova, M. I. (2016). Innovative solutions of the geodetic support for the construction of the road. In Sbornik materialov IX Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii: Innovacii v tekhnologiyah i obrazovanii [Proccedings of the IX International Scientific and Practical Conference: Innovation in Technologies and Education a Collection of Articles by Participants] (pp. 286-289) [in Russian].
Received 26.10.2018
© O. G. Besimbaeva, E. N. Khmyrova, E. A. Oleynikova, R. R Khannanov, 2018
