Основы автоматизированного проектирования

горизонтали аппроксимационные;

откосы;

 обрывы.

Горизонтали в виде ломаных линий целесообразно применять для отображения искусственно созданных поверхностей: проезжей части и обочин дорог, различного вида планировок. Для естественного рельефа используются интерполяционные или сглаживаемые сплайнами, аппроксимационные горизонтали, которые выглядят более плавными по сравнению с интерполяционными. Однако, если последние проводятся точно через узлы интерполяции, то аппроксимационные горизонтали могут отходить от узлов интерполяции; при этом погрешность может достигать до 1/4 сечения горизонталей. После выбора вида горизонталей, установки курсора внутри контура и нажатия левой клавиши мыши в рабочем окне возникает изображение поверхности с помощью горизонталей.

 

Для отображения откоса необходимо выделить линию верха откоса. Для этого курсором в режиме “захват” показываются начальная и конечная точки верха откоса. В связи с тем, что две точки многоугольного контура можно соединить двумя путями, линию верха откоса определяют движением курсора поперек воображаемой линии, соединяющей начальную и конечную точки. После нажатия левой клавиши мыши происходит построение штрихов откоса. Если они выглядят неудачно, можно внести исправления, используя операцию “Штрихи откоса”.

 

Построение обрывов аналогично построению откосов. Для замены линии контура по низу обрыва на точки следует использовать операцию “Изменить” функции “Контур рельефа”.

 

Для анализа рельефа предусмотрены два способа построения разреза: по любой ломаной линии, проведенной на сформированной поверхности, и просмотр рельефа в трехмерной перспективе.

 

При построении разреза используется операция “Разрез“ функции “Поверхность”. Курсором и левой клавишей мыши фиксируются точки линии разреза. Для завершения ее построения следует дважды нажать клавишу мыши. После этого на экране появляется изображение разреза поверхности земли по заданной линии.

 

Просмотр рельефа в трехмерной перспективе осуществляется с помощью функции “Камера” процедуры “Рельеф”. Операция “Установка” дает возможность назначать в рабочем окне точку стояния камеры, направление обзора, размер объектива и фокусное расстояние. С помощью операции “Солнце” возможно изменять положение источника освещения. Операция “Кадр” позволяет просмотреть перспективное изображение участка поверхности. В случае необходимости с помощью функции “Камера” процедуры “Настройка” можно изменить вид отображения, освещение, окраску, фактуру, вертикальный масштаб изображения.

 

 

 

3. Создание цифровой модели ситуации.

 

Цифровая модель ситуации местности включает в себя площадные (участки земельных угодий, водоемы, населенные пункты, площадки, отдельные здания и сооружения и т.п.), линейные (дороги, водотоки, линии побережья, линии электропередач и связи и др.) и точечные объекты. Создание цифровой модели ситуации производится с использованием процедуры “Ситуация”.

 

Площадные объекты ограничивают ломаным контуром, который может отображаться условным знаком линии контура и условными знаками заполнения. В одном контуре возможно применение до 3 видов условных знаков. Построение линии контура осуществляется с помощью операции “Создать” функции “Площадные объекты”. Создать контур можно одним из 3 способов: 1) на существующих точках (курсор в режиме “Захват”); 2) при одновременном создании точек (курсор в режиме “Указание”); 3) с использованием ранее построенных линий (контуров рельефа, структурных линий, линейных объектов ситуации, границ соседних площадных объектов). Построение заканчивается замыканием контура - захватом начальной точки построения. Операции “Изменить” или “Удалить” позволяют соответственно изменять или полностью удалять линии контура.

 

С помощью операции “Заполнить” возможно размещение до З типов условных знаков внутри контура. После установки курсора внутри контура и нажатия левой клавиши мыши на экране появляется окно “Параметры ситуационного контура”, в котором необходимо указать тип поверхности, вид горизонталей, цвет фона заполнения, условные знаки линии контура и заполнения, порядок их размещения. При назначении типа условного знака линии контура следует пользоваться каталогом, который появляется на экране после установки курсора на строке “Условный знак границы” и нажатия левой клавиши мыши. Последовательность заполнения внутри контура следующая: после установки курсора на строке “Тип заполнения” и нажатия левой клавиши мыши появляется окно, в котором необходимо выбрать порядок размещения условных знаков (в узлах или по диагонали сетки) и плотность заполнения, типы условных знаков, размер сетки и при необходимости угол поворота условных знаков. Заполнив окно и нажав клавишу “ОК”, устанавливают курсор внутри контура объекта, окончательное изображение которого появляется на экране после нажатия левой клавиши мыши.

 

Для создания и отображения линейных топографических объектов используют операцию “Создать” функции “Линейные объекты”. Создавать линии можно: на существующих точках (курсор в режиме “Захват”); при одновременном создании точек (курсор в режиме “Указание”); с использованием линий ранее выполненных построений. Курсором последовательно захватываются или создаются точки линейного объекта. В любой момент построения с помощью клавиши “Esc“ или правой клавиши мыши можно отказаться от текущего шага, а при их последовательном нажатии - вернуться к началу построения. После повторного захвата курсором последней точки построение заканчивается и на экране появляется запрос о выборе условного знака, который осуществляется так же, как для площадных объектов.

 

Точечные топографические объекты получают с помощью операции “Создать точку” функции “Точечные объекты”. Положение точки в плане задают с помощью курсора в режиме “Указание” или путем точного задания координат Х и Y с помощью клавиши “F7”. После ее нажатия в появившееся окно вводят координаты Х и Y, клавишей “Таb” активизируют клавишу “ОК” и дважды нажимают клавишу “Enter”. Сразу же появляется запрос о выборе условного знака точки, который осуществляется в той же последовательности, что и для линейных объектов. С помощью операции “УЗ повернуть” можно поворачивать символ условного знака.

 

Имеющиеся в процедуре “Ситуация” функции “Обмеры” и “Измерения” дают возможность выполнять обмеры прямоугольных сооружений, достраивать четвертую точку прямоугольных сооружений, получать ортогональные проекции точек на базовую линию, измерять расстояния между двумя точками, длину и дирекционный угол линии, площади и периметры ситуационных, рельефных и временных контуров, получать информацию по линиям.

 

После создания цифровой модели местности ее можно дополнить данными проектирования в системах CREDO PRO, CREDO CAD. Это осуществляется с помощью функции “Подгрузка проекта” процедуры “Данные”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Проектирование плана трассы.

 

Принципы проложения трассы дороги

 

 При трассировании  дорог необходимо учитывать значительное  число требований, прежде всего: оптимальное обслуживание социальных  и экономических потребностей  региона, обеспечение эффективной  работы автомобильного транспорта, удобства и безопасности движения, уменьшение до допустимых пределов  уровня неблагоприятного воздействия  на окружающую среду, снижение  затрат на строительство и  эксплуатацию дороги [1, 2, 3, 13, 15]. Следует  отметить, что нередко проектные  решения, в максимальной степени  отвечающие какому-либо требованию, не соответствуют одному или  нескольким другим. Поэтому основной  задачей проектирования является  поиск такого варианта проектного  решения, которое будет разумным  компромиссом в удовлетворении  перечисленных выше требований.

 

Общее направление дороги назначают по результатам экономических изысканий и обоснования схем развития сети дорог. При этом чем выше ожидаемая интенсивность движения и больше доля транзитного движения, тем большее внимание необходимо уделять максимально возможному сокращению длины дороги, выполнению требований обеспечения эффективности работы автомобильного транспорта и безопасности движения. При проектировании местных дорог в сельскохозяйственных и промышленных регионах выбор трассы дороги должен обеспечивать обслуживание возможно большего количества населенных пунктов и других грузообразующих точек при минимизации транспортной работы.

 

Требования обеспечения эффективности работы автомобильного транспорта и безопасности движения при трассировании дорог учитывают путем проложения дороги по-возможности по кратчайшему направлению, применения больших радиусов кривых в плане (не менее 3000 м), вертикальных кривых (выпуклых - не менее 70000 м, вогнутых - 8000 м), продольных уклонов не более 0.03 и расстояния видимости поверхности дороги не менее 450 м. Только в сложных условиях, когда выполнение указанных выше рекомендаций строительных норм может привести к резкому увеличению объемов работ и стоимости строительства, допускается снижение требований к геометрическим элементам плана трассы и продольного профиля дороги. Однако во всех случаях они должны соответствовать требованиям норм [21, 23, 24].

 

 

При проектировании дороги в плане приходится отклоняться от кратчайшего направления в связи с необходимостью прохождения трассы через контрольные точки, за которые чаще всего принимают места пересечения крупных и средних рек, горные седловины, места пересечений с железными и автомобильными дорогами и другими коммуникациями, участки используемых существующих дорог. Также нередко возникает необходимость обхода контурных и рельефных препятствий, которые могут существенно усложнить строительство и последующую эксплуатацию дороги. К контурным препятствиям относятся населенные пункты, крутые излучины рек, озера и болота, территории с неблагоприятными геологическими условиями, санитарные и водоохранные зоны, ценные земельные угодья и т.п. Рельефными препятствиями являются участки сильно пересеченной местности, отдельные возвышенности и котловины, овраги, горные хребты и др.

 

В настоящее время при проектировании дорог особое внимание уделяется вопросам охраны окружающей среды. При проектировании плана трассы для решения этой проблемы необходимо:

 

- прокладывать дорогу  в обход ценных сельскохозяйственных  угодий, заповедников, лесных массивов, водоохранных зон, природных, исторических  и культурных памятников, мест  обитания ценных животных и  других территорий, где строительство  и эксплуатация дороги могут  иметь особенно неблагоприятные  последствия для окружающей среды;

 

- удалять дороги с интенсивным  движением от населенных пунктов  на расстояния, обеспечивающие защиту  населения от транспортного шума  и вредных выбросов автомобилей;

 

- назначать параметры  и сочетания геометрических элементов  дороги, обеспечивающие равномерный  режим движения транспортного  потока, при котором снижается  уровень вредного влияния автотранспорта  на окружающую среду.

 

Уже на этапе проектирования плана трассы необходимо учитывать требования и применять методы архитектурно-ландшафтного проектирования, решая задачи вписывания дороги в окружающий ландшафт, обеспечения зрительной плавности и ясности дороги, зрительного ориентирования водителей [3, 23].

 

Традиционный метод проектирования плана трассы, получивший название “полигональное трассирование”, заключается в том, что сначала трасса в плане прокладывается как ломаная линия, в углы поворота которой затем вписывают только круговые кривые или круговые кривые в сочетании с переходными. Его основным недостатком является невозможность во многих случаях обеспечить качественное вписывание дороги в окружающий ландшафт. Особенно часто этот недостаток проявляется при отсутствии надежного топографического материала, когда трассу дороги прокладывают непосредственно на местности. В результате может быть получено проектное решение, характеризующееся неудачными сочетаниями прямолинейных и криволинейных участков, необеспеченной видимостью, большими объемами строительных работ, ухудшением транспортно-эксплуатационных качеств и безопасности движения Из-за отсутствия достаточно полной информации о рельефе местности исправление таких недостатков во многих случаях невозможно.

 

При автоматизированном проектировании дорог целесообразно применять другой метод, получивший название метода “гибкой линейки”, который предусматривает проложение трассы дороги в плане сразу как плавной линии. Она может состоять из сочетания элементов 3 типов: прямых, круговых и переходных (клотоид) кривых. В некоторых случаях основным является один элемент - клотоида; такая трасса получила название клотоидной. Применение этого метода позволяет оптимально вписывать дорогу в рельеф местности. При его реализации вручную на крупномасштабной карте или топографическом плане проводят плавную линию, а затем с помощью прозрачных шаблонов круговых кривых и клотоид определяют параметры каждого элемента и выполняют расчеты по сопряжению этих элементов, отличающиеся значительной трудоемкостью. Использование компьютерных программ, позволяющих вести укладку трассы, подбор и сопряжение элементов непосредственно на ЭВМ, резко уменьшает трудоемкость расчетно-графических работ при повышении их точности.

 

Программное обеспечение CREDO дает возможность при проектировании плана трассы применять оба перечисленных выше метода. В подсистеме СREDO TER предусмотрено использование метода “полигонального трассирования”. При этом наличие цифровой модели местности и возможность быстрой корректировки трассы путем изменения как положения вершин углов поворота, так и радиусов круговых кривых, и параметров клотоид существенно повышают гибкость этого метода с точки зрения сочетания дороги с окружающим ландшафтом. Подсистема СREDO PRO позволяет применять как метод “гибкой линейки”, так и метод “полигонального трассирования”.