Введение
На сегодняшний день на стадии эксплуатации автомобильной дороги остается важным вопрос актуальности развития методики оценки транспортно-эксплуатационного состояния (ТЭС). Показатель ТЭС характеризуется с одной стороны техническим уровнем (степень соответствия нормативным требованиям постоянных геометрических характеристик дороги), а с другой эксплуатационным состоянием (степень соответствия нормативным требованиям переменных параметров и характеристик дороги, изменяющихся в процессе эксплуатации в результате воздействия транспортных средств, метеорологических условий и уровня содержания). В связи с увеличением межремонтного срока эксплуатации автомобильных дорог вопрос обеспечения нормативных требований показателей эксплуатационного состояния встает довольно остро. С одной стороны, возникает тезис об увеличении частоты мониторинга показателей эксплуатационного состояния, с другой – усовершенствование методики оценки.
BIM-технология (Building Information Modelling) зарекомендовала себя, как инструмент повышения качества проектирования, строительства и эксплуатации объектов капитального строительства. В нашей стране данная технология именуется, как технологии информационного моделирования (ТИМ). Дословно англоязычная аббревиатура переводится как Информационное Моделирование Зданий. Стоит отметить, что подход к реализации проектов сосредоточенных объектов строительства и проектов линейно-протяженных объектов строительства разный. Возникает вопрос: «Корректно ли применять к объектам инфраструктуры термин „BIM“ / „ТИМ “?». В настоящее время в профессиональных кругах, когда речь заходит об использовании ТИМ в объектах инфраструктуры, все чаще встречается термин «ИнфраТИМ» или «InfraBIM».
ТИМ в РФ сегодня
Сейчас в нашей стране внедрение технологии ТИМ активно набирает обороты. Катализатором послужило постановление правительства №331 от 5 марта 2021г, которое в свою очередь обязывает применять технологию информационного моделирования на всех стадиях жизненного цикла объекта капитального строительства, финансируемых за счет бюджета. В России на сегодняшний день активно происходит апробация ТИМ в ряде пилотных проектов. На стадии проектирования выполняется создание информационной модели, представляющей собой 3д-элементы, наполненные атрибутивной информацией. Основными преимуществами применения ТИМ является создание, и организация работы в среде общих данных (СОД), возможность оценить качество проектных решений на предмет пересечений и устранения пространственно-временных и др. На этапе строительства актуальная нормативная документация предусматривает создание строительной модели. На данном этапе модель со стадии проектирования актуализируется и уточняется: выполняется исполнительная съемка с использованием МЛС (Мобильное Лазерное Сканирование), осуществляется актуализация атрибутивной информации непосредственно в элементах модели (паспорта, эксплуатационных характеристики, условия и т.д.). После чего строительная модель передаётся эксплуатирующей организации для создания эксплуатационной модели.
Согласно постановлению правительства РФ №1431 эксплуатационная модель содержит в себе реквизиты разрешения на ввод объекта в эксплуатацию, материалы, отражающие фактическое выполнение работ по техническому обслуживанию объекта капитального строительства, о проведении текущего ремонта автомобильной дороги, а также сведения, содержащиеся в журнале эксплуатации. Первое на что стоит обратить внимание – нет требований к содержанию в модели пространственных данных в виде трехмерной модели, полученной при приемочной диагностики при вводе объекта в эксплуатацию. Также на сегодняшний день является действующим документ ГОСТ Р 57311-2016 «Требования к эксплуатационной документации объектов завершенного строительства». В данном документе установлен состав эксплуатационной модели:
× Исполнительная 3D модель (включая атрибуты);
× Проектная и рабочая документация;
× Исполнительная документация;
× Эксплуатационная документация.
В данном документе четко прописано наличие в эксплуатационной модели пространственных данных в виде 3D-модели. Помимо этого, указана необходимость двустороннего взаимодействия эксплуатационной модели с геоинформационными системами, системами автоматизированного проектирования, системами оценки стоимости владения активами и др. Важным условием двустороннего взаимодействие является исключение дублирования информации и ручного ввода.
BIM-uses
Применение технологии информационного моделирования подразумевает работу с информационной моделью. Основным условием корректного использования технологии является наличие BIM-uses или ТИМ-сценариев. ТИМ-сценарий – это методика, как совокупность процессов, использования информационного моделирования для конкретных целей. Предполагается, что в ТИМ-сценарии будет заложен алгоритм определения показателей эксплуатационного состояния. Стоит понимать, что ТИМ на этапе эксплуатации представляет собой систему взаимодействия различного программного обеспечения. Как отмечалось ранее, необходимо обеспечить двустороннее взаимодействие эксплуатационной модели с геоинформационной системой. Для описания и нормирования взаимодействия следует разрабатывать ТИМ-сценарии.
Перспективный подход к определению поперечной ровности покрытия автомобильной дороги с использованием ТИМ
Технология информационного моделирования представляет собой процесс передачи и актуализации информации с предыдущего этапа жизненного цикла дороги на следующий. Принимая этот факт во внимание, напрашивается вывод, что в эксплуатационную модель, после приемки объекта в эксплуатацию, уже должны быть включены показатели транспортно-эксплуатационного состояния. Если рассматривать процесс ТИМ на стадии эксплуатации, опираясь на ГОСТ Р 57311-2016, можно предположить, что показатели ровности будут присутствовать в эксплуатационной модели в виде атрибутивной информации, прикрепленной к пространственным данным в виде облака точек или трехмерной модели покрытия автомобильной дороги (Рис.1).
Показатель поперечной ровности можно оценить по упрощенной методике. Суть методики заключается в визуальном определении участка автомобильной дороги с полосами наката. Затем участок разбивается на кратные измерительные. Измерительные участки в свою очередь разбиваются на створы (прим. 5 штук на 100 метров протяженности). В каждом створе на гребни выпора укладывается рейка, после чего измерительным щупом измеряется глубина колеи (просвет между нижней точкой колеи и рейкой). Показатели каждого створа суммируются и делятся на их количество. Тем самым подсчитывается средняя глубина колеи обследуемого участка.
С помощью САПР IndorCAD (Индорсофт, г.Томск) имеется возможность сымитировать приложении двухметровой рейки путем размещения на гребнях выпора характерной трехмерной линии. Также с помощью стандартного инструментария САПР можно выполнить измерение просвета между нижней точкой колеи и рейкой. Это позволяет также оценить показатель поперечной ровности, основываясь на актуальной нормативной документации.
Существуют предпосылки к оптимизации процесса определения поперечной ровности. Стоит отметить, что оптимизировать процесс путем автоматизации в САПР способен практически любой специалист-дорожник, владеющий САПР. Не обязательно знать языки программирования. Сейчас на рынке ПО доступны разработки компании Autodesk – модуль Dynamo. Аналогичный модуль может предложить компания Bentley System с модулем Generative Components. Эти два модуля в свое время разработал отечественный специалист. Функция данных модулей – визуальное программирование. Предлагается следующий ТИМ-сценарий. С помощью визуального программирования существует возможность оптимизировать процессы путем их детального описания с помощью специальных «Узлов». По сути получается небольшая программа внутри САПР. Каким образом можно автоматизировать процесс определения показателя поперечной ровности? Имея облако точек, существует возможность моделирования поверхности. Далее следует выделить оси и кромки в виде трехмерных характерных линий. Затем следует смоделировать вторую поверхность, опираясь на характерные линии. В результате можно сравнить эти две поверхности программным путем и выявить гребни выпора. Затем возможно также программным путем разбить выявленные участки на равные створы. В каждом створе возможно получить разность отметок, что и будет являться глубиной колеи. После чего показатель поперечной ровности можно получить по всему исследуемому участку.
Возвращаясь к сравнению ПП №1431 и ГОСТ Р 57311-2016 в части наличия или отсутствия пространственных данных в том числе и покрытия автомобильной дороги стоит принимать во внимание, что имея модель покрытия, процесс определения поперечной ровности можно представить следящим иначе. Во-первых, можно будет сравнивать уже три поверхности. Первая – это поверхность, полученная по исполнительной документации, вторая – это поверхность, полученная в результате предшествующего обследования автомобильной дороги, третья – актуальная поверхность покрытия, полученная в результате текущего обследования. Во-вторых, появляются предпосылки к выявлению динамики прогрессирования колеи.
Эксплуатация автомобильной дороги осуществляется с помощью использования геоинформационных систем (ГИС). На сегодняшний день существует несколько отечественных геоинформационных систем. В системе «IndorRoad» существует модуль «Остаточный ресурс». Исходными данными для расчета остаточного ресурса по показателю ровности необходимы следующие данные: состав и интенсивность транспортного потока, показатель ровности по годам эксплуатации. Предполагается, что существует возможность двусторонней автоматической синхронизации данных, полученных в САПР – показатель поперечной ровности, полученных с пунктов интенсивности движения – состав транспортного потока и интенсивность движения (Рис.2).
Заключение
Применение технологии информационного моделирование на этапе эксплуатации в первую очередь обосновывается получением актуальных данных, с помощью которых возможно скорректировать принятый план содержания автомобильной дороги. Помимо прочего появляется возможность моделирования процессов проведения ремонтных мероприятий и эксплуатации в целом. Использование ТИМ в России на этапе эксплуатации автомобильных дорог сегодня является чем-то между представлением цифрового двойника и модели записи, на основе которых возможно принимать более конструктивные решения в рамках эксплуатации автомобильных дорог.