Методы «однозначно определенной оси»

РАЗДЕЛ 3. ТЕМА 6.

 Автоматизированное проектирование плана и продольного профиля. Общий методологический подход.

В основе действий проектировщика при проектировании плана и продольного профиля автомобильных дорог всегда лежат определенные способы (принципы). И если способ действия компьютера удается предвидеть достаточно точно, то выбор способа действия человека не является столь же определенным.

В свою очередь метод как научная категория лежит в основе осознанного рационального способа действия. Для существования метода необходимы:

правила поведения как описание способа действия;

осознание использования метода как основы действия;

строгое подчинение правилам поведения;

описание ситуаций, в которых данный метод целесообразен.

Анализируя проектную деятельность с позиций частного и общего, можно сказать, что в ее основе лежат, действия, способы (принципы), методы.

В зависимости от средств реализации творческого процесса различают:

эвристические методы;

алгоритмические методы.

В эвристических методах определяющее значение имеют:

ассоциативные способности;

интуитивное мышление;

способы управления мышлением.

Эвристические методы основаны на использовании общих правил и рекомендаций. Они помогают при поиске различных понятий и утверждений, которые позволяют благодаря случайным или логическим ассоциациям открыть или создать абстрактное соотношение, способное дать решение задачи.

Алгоритмические методы основаны на алгоритмах, которые можно определить как последовательность указаний, касающихся процедур (операций), позволяющих решить задачу. Можно выделить:

логические алгоритмы;

математические алгоритмы.

Традиционный принцип трассирования дорог, который принято называть принципом «тангенциального трассирования», до сих пор является доминирующим в практике проектирования в подавляющем большинстве проектных организаций. Методы, которые основаны на этом принципе, относятся к эвристическим. Суть этих методов заключается в том, что назначают тангенциальный ход, в каждый излом которого последовательно вписывают закругления определенных параметров. И если расчет закруглений содержит определенный математический алгоритм, то способ назначения самого тангенциального хода основывается лишь на интуиции и профессиональном опыте инженера-проектировщика.

Трассирование по принципу «гибкой линейки» содержит огромный потенциал развития, поскольку при этом осуществляют непосредственную укладку трассы автомобильной дороги, а расчет базиса (тангенциального хода для выноса трассы в натуру) не оказывает влияния на формирование эргономических и эстетических свойств самой трассы. По этой же причине тип закруглений может быть сколь угодно сложным в смысле комбинации геометрических элементов трассирования.

Методы трассирования, содержащие этап графической проработки трассы на картах или топографических планах местности, относятся, безусловно, к эвристическим, поскольку содержат операции интуитивного характера. И в этом смысле ряд методов трассирования по принципу «гибкой линейки» также следует относить к эвристическим. Это и проектирование продольного профиля по методу Союздорпроекта и распространенный метод «опорных элементов» для трассирования автомобильных дорог в плане.

Методы «граничных итераций» Е.Л. Фильштейна и «проекции градиента» В.И. Струченкова для проектирования продольного профиля следует по этой же логике отнести к алгоритмическим. Заметим, что переход к алгоритмическим методам стал возможным лишь благодаря переходу к новой математической (геометрической) сущности трассы. И в том и другом случае в качестве математической модели трассы применяют однородную полилинию, состоящую из отрезков прямых. Очевидно, что полилиния, состоящая из отрезков кривых высокой гладкости склейки, будет еще более приемлемой в качестве модели трассы автомобильной дороги. Но и в том и другом случае речь идет о сплайн-функциях.

Суть алгоритмических методов состоит, как правило, в том, что создается область возможных решений и далее осуществляется процесс поиска наилучшего решения по некоторому критерию оптимизации. Если распространить этот принцип на трассирование автомобильных дорог в плане, то это означает, что проектировщик должен обосновать зону (полосу) варьирования трассы, задать условия (целевую функцию или функционал) оптимизации и применить некоторый математический аппарат оптимизации.

С позиции надежности конечного результата, как показывает практика, выбор трассы посредством назначения зоны варьирования с последующей оптимизацией положения проектируемой трассы является более эффективным, чем назначение одного или нескольких вариантов трассы на основе эвристического подхода.

Методы трассирования.

Методы «однозначно определенной оси».

Методы «однозначно определенной оси» реализуют, как правило, на основе принципа «тангенциального трассирования». Феномен широкой применимости этого принципа можно объяснить тем, что для проектировщиков этот принцип привычен и потому более понятен, методы на его основе просты в расчетах и обеспечивают предельную экономичность полевого этапа работ.

Рассматривая детально этот принцип трассирования, можно заметить, что при «тангенциальном трассировании» трасса характеризуется ломаной линией, в изломы которой вписаны кривые. Отрезки прямых представляют собой касательные к кривым, поэтому можно говорить о ломаной как о тангенциальном ходе (полигоне). Полевое трассирование состоит, при этом, в последовательном вешении прямых линий тангенциального хода, отыскании и закреплении его вершин, измерениях углов поворота и расчетах пикетажного положения главных точек трассы (НК - начало кривой, КК - конец кривой, СК - середина кривой и т.д.) при заданных значениях радиусов закруглений. Рациональным в таком подходе является то, что ошибки, возможные при вписывании тех или иных кривых, не оказывают влияния на достоверность расчетов последующих кривых.

С принципом «тангенциального трассирования» практически однозначно связано то обязательное условие, что геодезические изыскания выполняют по «пикетному методу». Его суть заключается в следующем: при измерении линий теодолитного хода с помощью мерной ленты на этой линии закрепляют, как правило, пикеты (стометровые отрезки) и характерные точки трассы (водоразделы, лога, пересечения с автомобильными дорогами и инженерными коммуникациями и т.д.) и главные точки трассы. На каждом последующем отрезке ломаной пикетажное положение точек трассы устанавливают с учетом величины домера для каждой вписанной кривой в соответствующий угол поворота трассы. Далее перпендикулярно закрепленным точкам осуществляют съемку поперечных профилей на ширину полосы отвода. Таким образом, тангенциальный ход предопределяет очертания трассы и является основой для всех последующих геодезических работ. Естественно, что изменение или корректировка этой основы на этапе камеральных работ практически невозможна.