Трехмерное проектирование для рельсовых отраслей

Правительство России одобрило проекты по строительству высокоскоростных железнодорожных магистралей из Москвы в Казань и в Сочи. В настоящее время идет подготовка к реализации этих проектов, однако уже очевидно, что без п рименения современных IT-решений не обойтись.

Информационные технологии необходимы, прежде всего, для автоматизации проектно-конструкторской деятельности. И будут востребованы информационные комплексные решения, необходимые для рациональной организации процесса.

Стоит отметить, что на территории России технология Trimbl Quantm, которую представляет компания «Бюро ESG», была впервые использована при оптимизации трассы Москва – Санкт-Петербург для скоростных поездов «Сапсан». Сейчас рассматривается возможность по применению этого инструмента к проектированию железнодорожных трасс Москва – Казань и Москва – Сочи.

Программный комплекс Trimbl Quantm разработан для оптимизации и оценки инвестиций в строительство линейных инфраструктурных объектов и теперь может быть использован в новых проектах. Сегодня пакет программных продуктов, направленный на решение задач железной дороги, включает в себя несколько комплексов программ, отвечающих современным стандартам.

В разных вариантах

Функционал программы Trimbl Quantm сводится к поиску наиболее экономически обоснованного решения при проектировании любого линейного объекта инфраструктуры – железной дороги, автомобильной трассы или трубопровода. Он проведет оптимальную транспортную кривую из точки А в точку B, учитывая огромный спектр данных и важные для пользователя критерии, которые предоставляются системе перед началом расчетов, – не только экономических и инженерных, но и экологических, общественных, культурных.

Trimbl Quantm воспринимает импортированные из систем САПР и ГИС данные, при этом пользователь может вводить собственные значения цен на разного рода работы и расходные материалы, обозначать «магниты» – точки притяжения магистрали, которыми обычно выступают крупные города, требующие обеспечения своих инфраструктурных нужд.

Итогом работы программы является набор от 5 до 50 альтернативных вариантов пролегания трассы, сгруппированных в потенциальные коридоры, внутри которых также можно вести оптимизацию. Результат представляется в графическом виде и продольном профиле объекта, программа генерирует пикетную ведомость, а также оценочную стоимость по всем вариантам, включая будущие эксплуатационные расходы.

Очевидно, что такой подход еще на этапе стратегического планирования позволяет прогнозировать и управлять стоимостью объекта, выбирать наиболее адаптированные под окружающую среду варианты. Практика показывает, что экономия средств может доходить до 50%. В Австралии при проектировании железной дороги для шахты Баухиния при выборе оптимизированного проекта трассы по сравнению с первоначальным удалось сэкономить на строительстве порядка 23% от стоимости трассы.

Сфера применения Trimbl Quantm очень широка – эта технология используется при строительстве грузовых и региональных железных дорог, высокоскоростных магистралей, автомагистралей, трубопроводов. Такой инструмент планирования позволяет существенно ускорить разработку проекта трассы (280 км железной дороги для горнодобывающего завода Fortescue Metals Group в Австралии было построено всего за 9 месяцев), дает возможность более детальной проработки важных факторов, в целом совершенствует процесс планирования, поскольку опирается на анализ миллионов вариантов, учитывающих первостепенные для заказчика критерии. Инструмент развивается и обретает новые возможности: следующая версия уже позволит учитывать поперечный рельеф местности, что откроет возможности проектировать серпантинные дороги.

Непреложное требование

Еще одно решение, которое предлагает «Бюро ESG» для железнодорожной отрасли, связано с использованием 3D-САПР. Проектирование на бумаге отживает свой век. Заместитель генерального директора по развитию компании «Росинжиниринг Проект» Андрей КОНОВАЛОВ считает, что только трехмерное моделирование позволяет выжить на рынке и быть более быстрым. В компании «Росатом» есть свой опыт 3D-проектирования: представитель «Росатома» Виталий ЕРМОЛАЕВ рассказывает, что создание 3D-моделей – непреложное требование западных заказчиков. Более того, хорошая «трехмерка» облегчает эксплуатацию, часто только на трехмерной модели заказчику можно наглядно показать возможные пути решения задач и все преимущества проекта. Для железных дорог 3D-проектирование может стать золотым стандартом, поскольку позволяет управлять большим массивом данных, обеспечивать одновременную эффективную работу широкой команды специалистов и отвечает всем современным стандартам.

Компания «Бюро ESG» уже реализовала применение таких технологий для «рельсовых» отраслей экономики – при строительстве метрополитена в Петербурге совместно с НИПИИ «Ленметрогипротранс». Генеральный директор компании Владимир МАСЛАК высоко оценивает возможности новой для метростроения технологии: «3D-моделирование успешно применяется для топологически сложных конструкций: подземных трасс, тоннелей и станций». Именно в 3D особенно удобно осуществлять компоновку составных частей таких конструкций. С помощью укрупненных упрощенных модулей с истинными геометрическими размерами можно наглядно показать, как это все будет выглядеть в реальности. Это особенно удобно, когда требуется презентовать проект, например, инвесторам.

Настоящим инженерным испытанием для новых технологий стало проектирование наземных выходов станции метро «Театральная» в Петербурге. «Один выход должен быть на Театральную площадь, второй – идти в сторону Лермонтовского проспекта, и там тоже непонятно, что можно разрушить, а что нельзя, – рассказывает Владимир Маслак. – При этом приходится учитывать еще целый ряд новых требований, например, то, что по недавно утвержденным правилам подземный переход не может быть длиннее 100 м, в противном случае должен быть предусмотрен траволатор.

С помощью специалистов «Бюро ESG» мы сделали геометрию, затем вписали в нее конструкцию и нашли наиболее приемлемое решение. Главный инженер проекта возил показывать в Смольный несколько вариантов, изображенных на одном чертеже. Так что именно благодаря компоновке станции в 3D, позволяющей наглядно визуализировать различные конструктивные варианты, можно быстро разрабатывать оптимальные и эффективные решения».

В 3D удобно делать и разводку электротехнического насыщения объектов на железной дороге. «При проектировании сантехнической и  электротехнической части с помощью 3D-сборки можно быть уверенным, что какой-нибудь кабельный коллектор не пересечется с воздуховодом, а технические отверстия случайно не придутся на то место, где должны находиться двери, а окажутся именно там, где нужно. Характерно, что проектировщики именно этих разделов оценили преимущества трехмерного проектирования намного быстрее других специалистов», – продолжает Владимир Маслак.

Другая инновационная технология, позволяющая измерить, спрогнозировать или своевременно предотвратить искривление линейных объектов и сооружений – лазерное 3D-сканирование. Современное оборудование и программное обеспечение позволяет не только произвести точные измерения искривлений дорожного полотна, провисания проводов, но и представить их в трехмерной модели. Поэтому лазерное сканирование успешно применяется в процессе реконструкции и модернизации: полученное при сканировании существующих объектов облако точек совмещается с трехмерной моделью проектируемых или модернизируемых частей. При этом выявляются коллизии (пересечения) существующих стен, фундаментов, коммуникаций с проектируемыми, становится очевидной необходимость прокладки новых коммуникаций и модернизации существующих.

Практика и международный опыт показывают, что модернизация и оптимизация процессов проектирования, строительства и эксплуатации объектов – это меры, за которыми стоят реальная экономическая эффективность, повышение качества и срока службы. Специалисты компании «Бюро ESG» готовы найти оптимальное решение для конкретных отраслевых задач.