Предмет: «Программное обеспечение автоматизированного проектирования»
Тема: «Обустройство дорог, выполняемое в системах САПР и ГИС»
Выполнил:
Студент группы ЗАД-596
Белякова О.П.
Проверил:
Терюкова Л.И.
Ростов-на-Дону, 2014
Введение
Проектирование – это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще несуществующего объекта. Проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в объекте проектирования.
В основе действий проектировщика лежит некий способ или принцип. И если способ действия машины (компьютера) удается предвидеть достаточно точно, то выбор способа действия человека не является столь же определенным. В настоящее время, когда в проектировании все более активно применяются компьютерная техника и технология, можно говорить о способах и действиях "человеко-машинных" систем. В основе осознанного рационального способа действия человека лежит метод.
Для существования метода необходимы:
правила поведения как описание способа действия;
осознание использования метода как основы действия;
строгое подчинение правилам поведения;
описание ситуаций, в которых целесообразен данный метод.
Анализируя проектную деятельность с позиции частного и общего, можно сказать, что в ее основе лежат:
действия – способы (принципы) – методы.
Проектирование может быть:
ручным – без применения компьютера;
автоматизированным – на основе взаимодействия человека и компьютера, когдаэвристические действия проектировщика дополняются вычислительным возможностями компьютера, реализованными посредством определенных алгоритмов;
автоматическим – без участия человека на промежуточных этапах проектирования.
Проектирование сложных технических объектов, к которым относятся и автомобильные дороги, выполняется, как правило, автоматизировано, то есть с помощью САПР –систем автоматизированного проектирования (CAD – Computer Aided Design).
При проектировании автомобильных дорог применяют блочно-иерархический подход, который заключается в декомпозиции проектных задач на иерархические уровни и установлении связей между этими уровнями. На данном этапе развития существующие САПР автомобильных дорог включают, как правило, следующие уровни:
формирование цифровых моделей местности зоны проектирования;
трассирование автомобильной дороги;
проектирование продольного профиля;
проектирование поперечных профилей и дорожных одежд;
проектирование искусственных сооружений и инженерно-сервисного обустройства дороги;
оценка проектных решений.
1.2. Стадии процесса проектирования
В практике дорожного проектирования установлены следующие стадии работ.
Программа (концепция) развития сети автомобильных дорог, которая разрабатывается для определенной территории (региона, страны) и определяет последовательность развития дорог для обеспечения транспортной потребности населения на период 5-10 и более лет. При разработке программ используются специальные методики, базирующиеся на возможностях, в первую очередь, ГИС – геоинформационных систем (GIS – Geographic Information Systems). В настоящий момент развитие автомобильных дорог в Российской Федерации планируется на основе положений Программы "Транспортная стратегия Российской Федерации на 2002-2010 г.г.".
Обоснование инвестиций (ОИ) является основным предпроектным документом, обосновывающим целесообразность строительства (реконструкции) автомобильной дороги, ее техническую категорию с учетом прогнозируемой интенсивности движения, выбор оптимального проложения трассы и сроков ее строительства, а также стадийность и очередность этого строительства (реконструкции). Разработка ОИ осуществляется, как правило, на объекты, включенные в утвержденные федеральные и региональные целевые программы развития сети автомобильных дорог. При разработке ОИ широко применяют геоинформационные технологии: как ГИС, так и САПР.
ОИ в строительство или реконструкцию дорог включает следующий комплекс инженерных работ:
сбор исходных данных;
рекогносцировочные обследования;
анализ и прогноз транспортных потоков;
проектные проработки с необходимым объемом инженерно-изыскательских работ;
экономические и экологические (ОВОС) расчеты;
определение социально-экономической и экологической эффективности проекта;
текстовые, табличные и графические материалы по обоснованию проектных решений.
Последующее проектирование выполняется на основании решений, принятых и утвержденных в ОИ, обосновывающих хозяйственную необходимость и экономическую целесообразность строительства (реконструкции) автомобильной дороги.
Порядок разработки проектно-сметной документации в одну стадию – инженерный проект или в две стадии – проект и рабочая документация, также определяется в ОИ. В одну стадию проектируют технически не сложные и не капиталоемкие объекты, а также объекты, сооружение которых будет осуществляться по типовым и повторно применяющимся проектным решениям.
Рабочая документации для строительства (реконструкции), как правило, содержит:
рабочие чертежи, разрабатываемые в соответствии с государственными стандартамисистемы проектной документации (СПДС);
ведомости объемов строительных и монтажных работ;
сборники спецификаций оборудования, необходимого для реализации проекта;
сметная документация.
Основанием для выполнения проекта служит Задание на его разработку. В Задании должны быть отражены следующие положения:
основание для проектирования (перечень целевых программ и ОИ);
начало и конец проектируемого участка дороги;
перечень и объем инженерных изысканий, полнота проектно-технических решений, перечень согласующих проект государственных и общественных органов;
основные технические параметры проектируемого объекта (категория дороги, расчетная нагрузка, параметры земляного и проезжей части, тип дорожной одежды, специальные и особые требования;
требования к составу работ, содержанию и оформлению проекта.
Если речь идет о новом объекте проектирования, то выполняется проект строительства автомобильной дороги. В то же время для действующих дорог, в процессе их эксплуатации периодически возникает потребность повторного проектирования с целью их реконструкции, модернизации или ремонта. Следует отметить, что в зависимости от стадии проектирования, капитальности объекта проектирования и глубины проектных преобразований объекта, методы и информационно-инструментальные средства проектирования могут существенно различаться.
Рассматриваемая в данном пособии технология автоматизированного проектирования относится, в первую очередь, к этапу проекта (инженерного проекта) строительства (реконструкции) автомобильных дорог.
1.3. Системы автоматизированного проектирования и их место среди других информационных технологий
Система автоматизированного проектирования – организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации и выполняющая автоматизированное проектирование.
Таким образом, САПР следует понимать и как компьютерную программу, и как организационно-техническую систему в широком смысле.
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий, являясь собственно синтетической дисциплиной, включающей множество информационных элементов: от вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий до передовых методов вычислительной математики и средств моделирования трехмерной виртуальной реальности.
Классификацию САПР осуществляют по разным признакам, например, по приложению, целевому назначению, комплексности решаемых задач, характеру базовой подсистемы.
По приложениям наиболее актуальными и широко развитыми являются:
САПР машиностроения;
САПР радиоэлектроники;
САПР архитектуры и строительства.
САПР автомобильных дорог можно классифицировать как архитектурно-строительная САПР. В тоже время САПР АД необходимо рассматривать как самостоятельную ветвь (подкласс) в этом классе.
Специфика проектирования дорог заключается в том, что это – линейно-протяженные объекты. Очертания дороги, с одной стороны, существенно зависят от рельефа, грунтово-геологических и гидрологических условий местности. С другой стороны,геометрические характеристики проектируемой дороги тесно связаны с планируемой интенсивностью и составом транспортного движения.
Основой формообразования будущей дороги является ее трасса, которая проектируется с учетом физических законов движения транспортных средств. И очертания этой трассы во многом предопределяют технические и транспортно-эксплуатационные качества будущей дороги.
По целевому назначению различают подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, например, под термином CAD обычно подразумевают процедуры геометрического проектирования.
Расчеты прочности, устойчивости, долговечности и других аспектов функциональности объектов проектирования выполняют в подсистеме СAE(Computer Aided Engineering). При проектировании дорог к задачам CAE следует отнести: расчеты дорожных одежд на прочность, морозоустойчивость, сдвиг и изгиб; расчеты осадки земляного полотна на слабых основаниях и устойчивости откосов; гидрологические расчеты отверстий искусственных сооружений; моделирование транспортных потоков и др.
Расчеты, связанные с технологической подготовкой производства, реализуют в подсистеме САМ(Computer Aided Manufacturing). К задачам CAM в дорожной отрасли можно отнести: подготовку разбивочных ведомостей, технологических карт производства работ; разработку схем организации движения транспорта при производстве работ, составление линейно- календарных графиков работ и др.
По комплексности решаемых задач различают отдельные подсистемы и комплексы из изложенных выше подсистем: CAD/CAE/CAM.
Важным компонентом комплексных систем в последнее время становятся подсистемы управления данными PDM (Product Data Management), которые обеспечивают коллективную работу над проектами, целостность данных и способствуют реализации эффективных систем управления качеством.
Способность компьютерных технологий поддерживать функционирование объектов от стадии проектирования до их утилизации в единой информационной системе породила концепцию PLM(Product Lifecycle Management), которая является чрезвычайно перспективной и для будущего дорожной отрасли.
Наиболее точно сущность этой концепции приведена в следующем определении: "PLM – это стратегический подход к ведению бизнеса, который использует набор совместимых решений для поддержки общего представления информации о продукте в процессе его создания, реализации и эксплуатации, в среде расширенного предприятия – начиная от концепции создания продукта и заканчивая его утилизацией – при интеграции людских ресурсов, процессов и информации". Следуя логике этого определения, PLM – это не система (типа CAD) и не класс систем (типа CAD/CAM/CAE), а стратегия производства с применением комплексной компьютеризации, которая базируется на едином представлении информации об изделии (продукте) на всех стадиях его жизненного цикла. Эта информация может (и должна) совместно использоваться всеми участниками расширенного предприятия, к которым относятся основной производитель, поставщики, субподрядчики, заказчики и потребители.
По характеру базовой подсистемы различают:
САПР на базе подсистем машиной графики. К таким САПР можно отнести Plateia(Словакия) на базе AutoCAD, InRoads (США) на базе MicroStation;
Рассмотрим некоторые программы, предназначенные для проектирования обустройства дорог: AutoCAD,IndorCAD/Road, IndorSurvey, IndorGIS
