Основные понятия и положения автоматизации проектирования железных дорог.
С развитием ЭВМ стало возможно автоматизированное проектирование (АПР). Основной проблемой здесь является рациональное распределение функций человека и машины в рамках АПР
В настоящее время процесс проектирования основан на подборе правил, и рассматривается в общем виде как последовательно-цикличное выполнение следующих операций:
- синтез – распознавание ситуации и выделение подмножества приложимых правил из множества известных;
- анализ – применение данного подмножества правил для создания модели объекта;
- оценка – при соответствии полученной модели заданию на проектирование процесс завершается, в противном случае – корректируют выделенное на стадии синтеза подмножество приложимых правил как за счет удаления из него правил, являющихся вероятной причиной такого несоответствия, так и за счет его расширения с вводом дополнительного подмножества правил;
- представление.
Человек как «информационный процессор» может приступить к работе без предварительной формализации всего объема исходной информации, в то время как вычислительная машина может обрабатывать информацию, представленную только в формальном виде и только в объеме, доступном формализации. Человек легко справляется с задачей «распознавания ситуации» на стадиях синтеза и оценки проектного решения, которая обычно создает трудности при ее постановке в автоматическом режиме. При этом отмечают высокую эффективность работы вычислительной техники с фиксированными моделями на стадии анализа.
В соответствии с этим общий подход к использованию методов АПР на различных стадиях процесса проектирования можно свести к следующим основным положениям:
- на стадии синтеза проектного решения обычно предусматривается диалоговый режим работы, обеспечивающий взаимосвязь средств вычислительной техники и проектировщика;
- анализ проектного решения выполняется преимущественно в автоматическом режиме;
- оценка проектного решения не поддается формализации и всегда реализуется в режиме диалога;
- представление проекта (разработка документации, чертежно-графические работы) должно выполняться на максимально доступном уровне автоматизации, что является первоочередной задачей при разработке средств АПР.
На этом подходе основана работа практически всех известных в настоящее время систем автоматизированного проектирования (САПР) новых железных дорог.
38. Автоматизация трассирования железных дорог
Трассирование железных дорог в интерактивном режиме (синтез проектного решения) состоит в последовательной укладке на экране монитора (или на специальном планшете) элементов плана линии – прямых и кривых – с оперативным расчетом продольного профиля поверхности земли по выбранному направлению.
Недостатком такого общепринятого технологического приема последовательной укладки элементов плана от начала к концу расчетного участка – является отсутствие у проектировщика на момент укладки текущего элемента плана представлений о его увязке с последующим элементом и, тем более, с общим начертанием плана линии на всем расчетном участке.
Таким образом, предполагается, что общее проектное решение по начертанию плана линии уже существует (было получено, например, с использованием традиционных технологий), решены вопросы увязки положения вольных и напряженных ходов, размещения раздельных пунктов и другие, и автоматизируется лишь процесс точной привязки данного проектного решения к местности с его анализом, оценкой и корректировкой. В традиционной терминологии это отделка трассы с разработкой проектной документации, чертежей на стадии представления проекта.
Эффективность использования САПР в отношении обшей обоснованности проектных решений по трассе железной дороги (и стоимость конкретной САПР) зависит от уровня поддержки функций анализа проектных решений в рамках данной системы.
Например, решение задач конструирования земляного полотна, расчета водоотводов, вычисления эксплуатационных, экологических и других показателей вариантных проектных решений может быть включено или не включено в состав САПР трассирования. В первом случае комплексный анализ вариантных проектных решений выполняется в оперативном информационном взаимодействии с их синтезом, что обеспечивает и максимальную оперативность оценки таких решений в отношении необходимости и способов их корректировки.
В простейших САПР под трассированием понимают расчет геометрических параметров элементов трассы, формируемой проектировщиком в интерактивном режиме на экране монитора, с определением объемов земляных работ в выемках и насыпях. Другие функции анализа принимаемых проектных решений не поддерживаются и выполняются за пределами таких САПР. Основная задача, решаемая САПР рассматриваемого типа – автоматизация чертежных работ, массовых и трудоемких. Особенно эффективно их применение для плановой компоновки проектных решений при проектировании станций, узлов, развязок, прежде всего – в условиях плотной застройки.
Автоматизированное проектирование трассы новых железных дорог основано на математическом моделировании объекта проектирования – железной дороги – и тех элементов окружающей среды, с которыми данный объект взаимодействует в процессе строительства и эксплуатации.
Основным компонентом модели окружающей среды является цифровая модель местности (ЦММ), включающая цифровые модели ее рельефа (ЦМР) и геологического строения. По ЦММ ведут системное, автоматизированное проектирование всех конкурирующих вариантов трассы.
