Компания АО «Росжел­дорпроект» начиная с 2012 г. разрабатывает про­ектную документацию в цифро­вом формате с привязкой к высо­коточной координатной системе (ВКС) в составе Комплексной системы пространственных дан­ных инфраструктуры железно­дорожного транспорта (КСПД ИЖТ). Пилотным стал проект модернизации пути на перегоне Академическая - Вышний Воло­чек высокоскоростной магистрали Санкт-Петербург — Москва Ок­тябрьской железной дороги, ре­ализованный в 2013 г. В 2014 г. на ней по проектам реконструкции (модернизации) пути с привязкой к В КС оздоровили участки пути обшей протяженностью 43 км.

Разработка проектной доку­ментации в ВКС с построением цифровой модели пути (ЦМП) на­чалась в 2015 г. с выходом распо­ряжения ОАО «РЖД» от 08.04.2015 № 905р «О применении высоко­точной координатной системы при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте объек­тов инфраструктуры ОАО «РЖД». 

На участках, оборудованных ВКС, этот документ предписывает про­ектировать план и профиль пути, а также элементы инфраструкту­ры в ЦМП. Для его выполнения АО «Росжелдорпроект» потребо­валось приобрести электронные тахеометры повышенного класса точности и доработать програм­мный комплекс собственной раз­работки САПР КРП для формрования цифровой модели пути в формате XML.

Алгоритм работы по проекти­рованию следующий:

• по результатам измерений, полученных при инженерных изысканиях, в ходе камеральной обработки данных формирует­ся цифровая модель местности (ЦММ) (рис. 1);
• на основе ЦММ создается ЦМП с описанием в формате XML всех характерных линий железно­дорожного пути (рис. 2);
• разрабатываются проектные решения в САПР КРП с их пред­ставлением как в электронном виде, так и на традиционном бу­мажном носителе.

Следует отметить, что с по­строением ЦМП в проектной до­кументации реализуется возмож­ность получения положения всех характерных точек железнодорож­ного пути (головок рельса каждой нити, бровки и подошвы балласт­ной призмы, земляного полотна, точек перелома откосов земляного полотна, подошвы насыпи, водо­отводных канав и др.) в любом не­обходимом месте.

Начиная с 2015 г. с построени­ем ЦМП было выполнено 355 про­ектов модернизации пути общей протяженностью более 2,8 тыс. км, реконструированы участки То­больск - Сургут - Коротчаево и Мга — Гатчина — Веймарн, а также построена железнодорожная ли­ния Журавка — Миллерово.

На участках, где нет ВКС, изыс­кания и проектирование проводят­ся с привязкой к местной системе координат, поскольку заказчик из-за ограниченных финансовых ресурсов и сжатых сроков на про­ектирование и строительство за­частую не включает в техническое задание создание ВКС.
На участках, где ВКС уже созда­на по заказу Центральной дирек­ции инфраструктуры, все проекты выполняются с привязкой к ней в формате ЦМП. В соответствии с требованиями ОАО «РЖД» вся проектная и рабочая документация должна представляться в железно­дорожной системе координат ВКС. 

Это вносит некоторые сложности в процесс проектирования, поскольку согласно действующим норма­тивным документам все согласо­вания границ землепользования, переустройство сторонних инже­нерных коммуникаций, сводный генплан и границы полосы отвода выполняются в местной системе координат. В европейских странах такой проблемы нет, поскольку там используется единая государствен­ная геодезическая сеть, не имею­щая режима ограничений.

По объектам энергетики с 2016 г. с привязкой к ВКС было выполнено 17 проектов.

Действующие нормативные документы по проектированию не требуют определения геоде­зических координат напольных устройств связи, железнодорож­ной автоматики и телемехани­ки (ЖАТ) с составлением масш­табных планов. Распоряжением № 2080р от 18.08.2015 «Об утверж­дении инструкции по ведению технической документации ЖАТ» в редакции распоряжения от 06.10.2017 № 2034р с учетом тре­бований Методических указаний И-324-15 предусмотрено состав­ление однониточного и двухни­точного схематических планов с указанием ординат напольных устройств, считаемых от оси пас­сажирского здания (поста ЭЦ).

В связи с этим при проектиро­вании привязка напольных уст­ройств ЖАТ в координатах ВКС в настоящее время не выполняется. 

Очевидно, что для проектирова­ния, строительства и технического обслуживания всех объектов же­лезнодорожной инфраструктуры в едином координатном пространс­тве требуется откорректировать указанные документы.
Следует отметить, что при нали­чии геодезической координатной сети стоимость инженерно-геоде­зических изысканий снижается на 7— 10 %. В итоге цена проектных ра­бот при выдаче ЦМП не возрастает.

Во время инженерных изыс­каний с построением цифровой модели местности и проектирова­ния с выдачей цифровой модели пути, описывающей все объекты инфраструктуры, в АО «Росжел- дорпроект» используются более 250 программных продуктов оте­чественного и зарубежного произ­водства. На их основе можно стро­ить ЗЭ-модели и использовать их в дальнейшем в технологиях ин­формационного моделирования (BIM-технологиях) при строи­тельстве и эксплуатации объектов инфраструктуры ОАО «РЖД».

Большинство проектов по ли­нейным объектам инфраструктугы выполняется с использованием собственных постоянно совер­шенствующихся средств автоматизации проектирования (САПР).

Система автоматизированно­го проектирования путевой инф­раструктуры (САПР ЖД) служит для трехмерного проектирования на основе ЦММ с построением проектных поверхностей и произ­вольных сечений по существую­щей модели (рис. 3).

Система автоматизированного проектирования контактной сети (САПР КС) автоматизирует тру­доемкие расчеты и расчетно-гра­фические процедуры (рис. 4).

С помощью системы авто­матизированного проектирова­ния СЦБ и связи (КАСПР СЦБ) включающей в себя порядка 40 модулей, проектируются тех­нические средства связи и желез­нодорожных систем автоматики и телемеханики, в том числе мик­
ропроцессорных (рис. 5).

Сегодня во всем мире особое внимание уделяется В1М-тех- нологиям. При их применении процесс проектирования также начинается с получения задания. 

В нем должны быть сформули­рованы требования к информа­ционной модели, отражающие цели моделирования, уровень детализации составных моде­лей объектов инфраструктуры, формат обмена данных, указа­на система координат, в которой выполняется проектирование.

К сожалению, сегодня возни­кают сложности для заказчика, проектировщика и будущих экс­плуатационников в части грамот­ного изложения в техническом задании требований к проекти­руемой модели. Причина тому - отсутствие необходимых норма­тивных документов и стандартов, регламентирующих эти требова­ния в области железнодорожного В1М-проектирования.
Следует отметить, что сейчас ни одно отдельно взятое програм­мное обеспечение не позволяет полностью выполнить проект в та­ком формате, поэтому приходится решать вопросы по взаимной увяз­ке различных программ.

На основе данных, полученных во время инженерных изысканий и проведенных обследований, со­здается трехмерная цифровая мо­дель местности с отображением существующей инфраструктуры и указанием геологического строе­ния участка проектирования, мест залегания и пересечения инженер­ных коммуникаций, в том числе подземных. На рис. 6 представле­на ЦММ станции Аксарайская II, ставшая пилотным проектом.

При проектировании созда­ется сводная цифровая инфор­мационная модель объектов инфраструктуры, состоящая из отдельных цифровых инфор­мационных моделей объектов и цифровой модели местности, соединенных между собой таким образом, чтобы внесение изме­нений в одну из моделей не при­водило бы к изменению в других. 

Основное назначение сводной модели — поддержка процесса увязки технических решений, поиск и устранение несоответс­твий.

Одной из проблем создания информационной модели являет­ся отсутствие библиотек типовых элементов объектов железнодо­рожной инфраструктуры, которые надо создавать либо в процессе проектирования, либо по отде­льному договору. Модели объек­тов (рис. 7) должны содержать все необходимые для них атрибутивы (геометрические размеры, техни­ческие и стоимостные параметры и др.). Сейчас это одна из самых затратных частей проекта.
 

Цифровые модели отличают­ся уровнями детализации. LOD (Levels of Detail) — прием в про­граммировании трехмерной гра­фики, заключающийся в созда­нии нескольких вариантов одного объекта с различными степенями детализации. Он служит для уни­фикации технических требований к точности и полноте описания всех элементов информационной модели на каждой стадии жизнен­ного цикла.

Уровень детализации моделей для площадных объектов опреде­ляется в соответствии со сводом правил СП 333.1325800.2017 «Ин­формационное моделирование в строительстве. Правила формиро­вания информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла» (рис. 8). Для линейных объектов такие требо­вания пока не установлены.

По мнению специалистов АО «Росжелдорпроект» при проек­тировании нового строительства объектов инфраструктуры необ­ходимо предусматривать полную детализацию объектов.

При реконструкции или капи­тальном ремонте полной детали­зации подлежат объекты, конс­труктив которых затрагивается при выполнении проектных и стро­ительно-монтажных работ. Эле­менты остальных объектов могут отображаться на уровне условных моделей, полученных при прове­дении инженерно-геодезических изысканий без их детализации.
Например, при реконструкции пути пассажирские платформы до­статочно показывать в виде трех­мерной модели, полученной при инженерной съемке (LOD 200) без указания конструктива и атрибу­тивных параметров. При ремонте или реконструкции самой плат­формы потребуется дополнять сводную модель инфраструктуры информационной моделью плат­формы с полным атрибутивом.

Таким образом, на этапе все­го жизненного цикла ВIМ-модели степень детализации, уровень проработки элементов сводной модели и ее наполнение информа­цией (атрибуты, параметры) будут повышаться.

Построение цифровой ими­тационной модели инфраструк­туры железнодорожного транс­порта на протяжении всего жизненного цикла представлено на рис. 9. Очевидно, что для ре­шения такой задачи на объектах инфраструктуры ОАО «РЖД» очень важно, чтобы эти модели находились в едином коорди­натном пространстве, созданном В КС в составе КСПД ИЖТ.