◆系统概况
     狄诺尼集成交互式道路与立交设计系统EICAD 3汇集了近十年来公路与城市道路设计领域的理论创新成果;全面贯彻了全三维化设计的新理念,设计过程中可实时观察道路模型的三维状态;实现了一套智能化自定义实体及其底层联动机制,通过夹点编辑和双击编辑功能,设计命令大大减少,而设计功能更加丰富,可大幅度提高设计效率。


EICAD 3包括了数字地面模型、道路平纵横、互通立交、平交口、挡墙、交通工程、3DRoad和图表生成与管理等功能模块。EICAD 3系统以“标准图库管理”、“工程数据管理”两个模块为核心,由“道路平纵横设计”、“数字地面模型”、“平交口设计”等外围模块完成道路各专业设计功能;通过“图纸集管理”、“路线图表”、“路基图表”等模块实现图表样式定义、成图成表和打印输出。

 

 

★创新道路设计领域的“建筑信息模型BIM”理念
      EICAD 3软件是狄诺尼科技为公路与城市道路工程行业打造的建筑信息模型(Building Information Modeling)解决方案。建筑信息模型(BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息;能够在项目建成前以数字化方式探究其关键物理特性和功能特性。该软件能够创建协调统一、包含丰富数据的模型,供您在设计工作的方案阶段开展分析,并且更好地对实际外观、性能及成本进行可视化及模拟,同时更加准确地编制设计文档。


构建智能化实体及其内部关联
      EICAD 3能够帮助设计者创建一系列包含智能动态数据的实体对象,如:道路中线、竖曲线、设计模板和道路模型等等。通过设定这些智能实体之间的关联,便于设计者在各个设计阶段更加快速地进行方案设计修改。根据规范符合性检验和方案合理性分析等测试结果,在众多个比选方案中选择出最优的方案,做出更明智的决策;在方案或设计进行了修改时能更加快速有效地同步生成三维可视化的模型效果。从而,帮助设计者缩短设计、分析和实施变更所需的时间,以便您更加充分全面地评估各种方案建设和运营的情形,并优化项目性能。


高交互式和可视化地创建道路模型
      基于BIM的设计思想,道路工程项目的设计目的并非仅仅追求得到一套纸质的设计图纸。而是精确地、完整地向业主、施工方及相关单位和人员传达设计方案的全部内容。在信息技术高度发展的当今,我们可以借助一套数字化的仿真模型用以更加完整和准确地传递设计方案。自可行性研究开始,初步构建一个数字化仿真模型的基本轮廓;经过方案必选、初步设计和施工图设计,这个模型逐渐完整、完善,逐次逼近,并最终成型。


EICAD 3将道路几何设计过程演变成为一个道路三维建模的过程。EICAD 3为设计者提供了一套道路建模的软件工具。可将水平和垂直几何图形与定制化设计模板组件相结合,为公路和其他交通运输系统创建参数化定义的动态三维模型。您可以利用软件部件库中的部件(包括车道、土路肩、分隔带、人行道、边沟,等等),或根据设计标准创建自定义的部件以供建模需要。通过视觉互动或更改用于定义道路典型路段的输入参数,您可以轻松修改模型。每个设计模板都具有独特的特点,以便您在三维模型中确定各项已知特征。


出色的可视化性能
      EICAD 3帮助设计者创建出色的可视化效果,让业主和社会公众能够超前体验项目。直接从模型创建可视化效果,获得多种设计方案,以便更好地了解设计对于周围环境的影响。将模型发布到Google Earth™地图服务网站,以便在真实的环境中更好地了解项目。使用3DRoad软件为模型生成照片级的渲染效果图和虚拟现实的场景漫游,对EICAD 3道路模型进行仿真,让项目相关人员更全面地了解项目在竣工后的外观和性能。


突破内存限制的64位操作系统,支持大型工程设计项目
      随着激光扫描雷达、低空摄影测量、高分辨率卫星图像等技术大量地、低成本地应用普及,以往32位操作系统的个人电脑逐步被基于x64位操作系统的小型工作站所取代,设计者可以不再受4GB内存的限制,一次处理更大规模的数据量。EICAD 3支持64位操作系统,因此可以处理更大规模的项目,提高内存密集型任务的性能和稳定性。

 

◆数字地面模型
      EICAD3.0数字地面模型模块是一个专门用于采集地形散点和等高线数据,构成三角网格,实现纵横断面剖切、地面高程坡度查询等数模应用的子系统。该模块旨在为道路工程设计者提供一套高效、智能化、自动化的地形数字化及应用解决方案。软件能够在最短的时间内完成地形数字化、构网和实时剖切计算,极大的提高了数字化地形的应用效率。


该模块主要用于土木工程设计中地形数据的采集、处理、分析,道路几何设计,道路全景三维表现等方面。其功能涵盖:地形数据及约束信息的提取和导入、纠错检查、自动排序、参数化边界优化、高速构网、三维动态浏览、实时剖切、地形图自动三维化等功能模块。该模块在构网效率、数据处理能力、数模应用等方面大幅度地提高,并实现了与平纵横设计模块无缝链接。我们始终坚持和贯彻“动态、实时”的设计目标。面对海量数模,用户亦能得到实时剖切、动态拖动显示的操作体验,所有数模应用命令均在瞬间完成。

 

 

支持大型数据集、多种显示模式的数模实体
      EICAD 3创新实现了数模实体,可支持边界、散点、等高线等不同显示设置,大大提高了显示速度。采用EICAD 3,设计者可以根据地形点、等高线、地形特征线等传统测量数据构建数字地面模型的曲面,并可借助曲面还原工具充分利用来自航空摄影测绘、激光扫描和数字高程模型的大型数据集,还能以等高线或三角网的形式来呈现地形曲面以及创建高程和坡面分析。


在某山区高速公路工程设计项目中,EICAD 3利用海量的激光扫描数据集( 数据采集点数超过1000万点)成功地构造了数字地面模型,在保持原始数据不损失的情况下,EICAD 3能够实现地形曲面网格的多级简化和抽稀,以满足不同精度的使用需求。


MeshEditor程序支持快捷、高效的模型编辑
      地形数据量巨大,AutoCAD图形平台往往难以查看和编辑修改,这给设计阶段中对地形数据的修改带来了诸多不便。因此,EICAD 3专门开发了“网格编辑器”程序——MeshEditor,可方便灵活地编辑地形点、等高线和地形特征线的数据内容。


其主要功能包括:
1)查看数模边界、散点、等高线、特征线和特征区域;
2)修改散点坐标和高程、删除散点;
3)修改等高线上各点的坐标和高程、删除等高线;
4)修改地形特征线上各点的坐标和高程、删除特征线;
5)修改地形特征区域上各点的坐标和高程、删除特征区域;
6)输出高分辨率的数模图像。

 

支持道路设计过程中实时剖切
      系统将数模功能融入道路平纵横设计阶段可以在路线设计过程中实时剖切道路纵断面地面线;在纵断面拉坡设计和横断面戴帽设计过程中,支持实时剖切监视断面的横地线。


进行场地整平设计
      场地整平设计是借助数模提供的地形曲面,将整平范围划分为若干方格,计算各方格内土方的填挖体积,并加以累计。EICAD 3系统能够根据地形曲面和场地曲面的空间几何位置关系进行分割计算和汇总统计,帮助设计者快速得到一组填挖平衡的整平标高,使得工程土石方填挖的规模更小、设计方案更加经济。


      通过自动生成的场地整平图纸,标明各网格顶点的设计高程和填挖高度,以指导施工单位进行施工。

 

◆路线平面设计
      多年以来,EICAD软件的路线平面设计理论一直领先于国内外同类型软件产品。EICAD v3.0在原有2.99版的改进型导线法、积木法和扩展模式法的基础上,吸收了国内外道路、轨道和管线等领域新的线路平面设计理论和实现方法。大大强化了全过程动态拖动设计功能;实现了快捷、实时的实体联动。


      在布设各种复杂立交、在众多高压线塔、高架桥桥墩等障碍之间的穿行、在山区道路沿等高线绕行等一些布线困难路段,设计者们往往会遇到各种复杂的线路约束和限制条件,这意味着设计者需要花费更多的时间去考虑符合设计标准、满足驾驶员心理和更加易于操作的最佳避让线形。传统的基于导线、交点和平曲线的布线方法无法灵活、快捷地应对这些问题。


      EICAD 3可以更加灵活地处理这些问题,设计者通过道路中线上的若干夹点,任意拖拽,也可以双击曲线输入准确的设计参数。设计者可以忘记以往那些众多的设计功能命令,随心所欲地拖动调整,如同摆弄桌面上的一根绳索。

 

 

智能化“道路中线”实体
      EICAD3.0路线平面设计中,开发了智能化的“道路中线”自定义实体。用户可以直接拖拽道路中线实体上的各个夹点,以修改交点位置、圆曲线半径、缓和曲线长度、切线长和外距等设计参数,操作过程所见即所得。拖动过程中,按键盘左右方向键,可实现数据自动取整,例如:拖动圆曲线半径的同时按下方向键,半径参数将按10、100m取整;拖动交点位置的同时按下左方向键,将保持前方位角不变,按下右方向键,将保持后方位角不变。

 

 

更加快捷的平面设计和编辑功能
      需要修改道路名称、等级、设计车速和标注设置等信息时,直接双击“道路中线”实体的标注位置即可。需要修改平曲线的设计参数时,用户可以直接拖拽夹点,也可以双击“道路中线”实体的平曲线位置,通过“平曲线设计”对话框输入半径、缓和曲线参数/长度、切线长等参数。


实时联动设计
     “道路中线”实体修改完成后,系统会按指定的起点桩号,自动进行桩号推算,更新桩号标注、平曲线特征点和设计参数的标注,无需另行标注路线。
       设计者可以为“道路中线”实体指定一个数模,在平面设计修改的过程中,系统能够实时联动地对数模进行切割,以及时检查道路纵地线和横地线的情况。


◆纵断面设计
      EICAD 3的纵断面设计基于“拉坡图”和“竖曲线”两个自定义实体完成。“拉坡图”实体中包含了纵断面地面线、拉坡控制点、平曲线示意图、高程标尺等内容;“竖曲线”实体包含了变坡点、直坡线、竖曲线、监视断面和参数标注等内容。


“拉坡图”实体
       拉坡图实体即可与数模关联,实时进行纵地线切割和更新,也可以由地面线数据文件导入。拉坡图中的平曲线示意图实时与“道路中线”关联,一旦道路中线发生修改,平曲线示意图会立即进行更新。


       拉坡图中包含的控制点用于定义纵断面设计过程中所需关注的上跨、下穿和必经点等控制和约束条件。EICAD 3新增加的控制点“净空表达式”和“宽度表达式”,可以进一步描述控制条件。例如:上跨某条道路时,下限控制点的净空输入“4.5+1.25+0.5”,表示:净空要求为4.5米,桥梁上部结构厚度1.25米,预留安全距离为0.5米。宽度表达式输入“0.75+15+15+0.75”,以表示被交路的左右宽度数据。

 


智能化“竖曲线”实体
      EICAD 3基于拉坡图进行竖曲线设计。在各控制点的约束下,动态布设竖曲线。设计者可以直接拖拽竖曲线夹点,可配合方向键锁定前后坡度和参数取整;双击直坡段,可插入一个变坡点;双击竖曲线将弹出“修改变坡点参数”的对话框。EICAD 3保留了以往版本中各项拉坡控制,例如:通过输入前后坡度,来确定变坡点的桩号和高程,并能够实时提示当前可行的最大竖曲线半径,以及规范规定的最小半径。

 


实时变化的监视断面
     “竖曲线”实体中,可以添加和设置任意个监视断面,设定断面的路基宽度、填挖放坡和边沟等横断面带帽参数,软件根据实时剖切得到横地线,按当前监视断面桩号快速生成横断面边坡线。一旦修改了拉坡设计,这些监视断面会实时发生变化。设计者可以立刻了解这些断面的填挖情况。

 

 

◆横断面设计
      EICAD灵活多变的边坡模板是该软件的亮点之一,不同于其它软件条规性的参数设置,EICAD边坡模板中的各种终点控制条件设置,做到边坡线直接交地的智能设计功能。在边坡模板中我可以将可能用到的模板按照条件判断组合在一起,程序会自动逐个模板进行判断,直到戴帽子完全成功为止。


     EICAD 3秉承和进一步发展了边坡模板技术。并将模板技术拓展到路幅设计之中,与原有版本使用HDM文件(横断面宽度描述文件)固定路幅模式不同,EICAD 3支持设计者按模板部件逐一组合形成路基模板,以适应当前复杂的路幅变化情况。在横断面戴帽设计中,EICAD 3突出的技术特点是:注重严密的、通用的、优秀的设计模型算法,突出灵活、直观、简便的人机交互方式。设计模型算法为EICAD软件实现复杂条件下横断面戴帽设计奠定了理论基础,使得工程构筑物与地形条件完美结合提供了保证。设计者直接在CAD图形环境中,创建和修改路基模板和边坡模板,实现了模板实体的向导方式创建、可视化编辑、实时预览,并提供了更加丰富的条件判断功能。大大简化了边坡模板反复调试修改的过程,而且丰富了路幅和边坡的类型,将设计过程非常直观地展现在设计者面前。


路基模板实体
      路基模板由一组彼此相连的路基部件组成,基本的路基部件包括:分隔带、行车道、硬路肩、土路肩、非机动车道、人行道等。用户也可以自行定义和拓展路基部件。每个路基部件还含有:名称、颜色、内外侧路缘石、绘图和标注选项等参数。

 


     设计者可以输入路基部件的宽度表达式。例如:“2.5”表示部件宽度固定为2.5米;“3*(3.75+$JK)”表示三个车道,每个车道宽为3.75米,另加当前桩号的加宽值;还有一种更加便捷的表达方式:“关联偏置线实体”,即指定一个图层上,与部件颜色相同的所有曲线实体。当设计者修改了平面图中的偏置线时,路基部件的宽度会自动与之求交,从而实现了宽度的关联变化。


     无论道路宽度变化多么复杂,设计者只需绘制好各条平面偏置线,软件独有的“关联实体”定义方式,可以在带帽设计时能够自动搜索到各部件的宽度,这样可以解决公交港湾、交叉口渠化、立交端部等宽度频繁变化所带来的困扰。


     设计者可以输入路基部件的高度表达式。例如:“$Hs + 0.2”表示起点高程加0.2米。“$Hs - $B * $I_R”:表示起点高程 - 部件宽度 × 右侧路拱横坡,带帽时路拱横坡按超高实体定义的计算结果带入。


超高实体
      路拱横坡度按照道路弯道变化产生超高,超高设计时往往需要反复调整超高值的大小、缓和段的长度。以往需要通过数据文件(*.CG文件),进行描述,其编辑和修改过程效率低下,而且不直观。EICAD 3专门设计提供了一种超高实体,将超高变化直观地绘制出来,设计者可以通过夹点拖拽的方式,修改超高值的大小和缓和段起终点的位置,也可以通过数据表格进行定量修改或导入数据。各项参数一经修改,超高实体会联动标注出渐变率,供设计者检查。

 


边坡模板实体
      与原有版本相似,EICAD 3采用边坡模板来控制横断面的边坡戴帽设计。但是EICAD 3不再使用外部的模板文件(*.TYP文件)来定义边坡,而是采用在CAD图形环境中创建边坡模板实体的方式。这样戴帽过程均在CAD环境下完成,提高了系统交互性能和设计效率。边坡模板实体由一组彼此相连的边坡线段组成,基本的边坡段包括:填方边坡、挖方边坡、护坡道、碎落台和边沟等。用户也可以自行定义和拓展边坡段。


      与路基模板实体相似,EICAD 3支持一种“关联实体”的边坡线段,即在CAD图形中指定一条2D或3D的曲线,边坡线段可按固定坡度延长至曲线平面投影位置,也可以按3D曲线的标高控制边坡终点的高程。应用这样的功能,设计者可以先借助EICAD 3道路模型“求相交线”的功能,得到两条道路边坡的相交线,然后以该相交线作为边坡段的“关联实体”,这样边坡可以直接延伸到交线。


      与原有版本相比,EICAD 3的边坡终点控制条件更加丰富。能够进行更为智能和更加复杂的逻辑判断。从而可以大大减少戴帽所需的模板数量。


道路模型实体
      EICAD 3的将所有的横断面戴帽所需的信息保存在“道路模型”实体中,不再依赖任何外部数据文件。系统将横断面戴帽设计过程,演变成为一个创建道路三维模型的过程。创建道路建模功能可以将道路中线、竖曲线、超高、路基模板和边坡模板结合起来,为公路和城市道路创建出一个参数化定义的动态三维模型。


      设计者点取道路模型实体,直接点击鼠标右键,即可使用横断面设计、更新道路模型、道路模型查询等功能,通过直观的交互或改变用于定义路基和边坡模板的输入参数即可轻松修改道路模型。每个模板均有自己独特的智能交地设计特点,便于快速获得道路三维模型。

 


      用例场景一:当设计者为在道路平面图中增加一个公交港湾,或者是为分隔带的增加了一个开口带。此时,选择该道路模型,在右键菜单中,点取“更新道路模型”,即可看到模型发生了相应的变化。


      用例场景二:当设计者调整了某个竖曲线的设计高程,或者修改了一处超高渐变段的长度。此时,选择该道路模型,在右键菜单中,点取“更新道路模型”,即可看到模型发生了相应的变化。


◆图表生成
      EICAD 3中丰富多样的功能可以帮助您自动创建平面图、纵断面图、横断面图和各类数据表格,数据表格包括:直曲表、逐桩坐标表、单元要素表、断链表、平曲线加宽超高表、竖曲线表、土石方数量表、公里土石方数量表、路基设计表、清表土工程数量表、挖台阶数量表,等等。EICAD图纸集管理器将自动捕获图表输出过程,图纸集管理器会按照用户设定的图纸编号进行分类和管理。


智能“图框”实体
      EICAD 3提供了一种十分智能的“图框实体”,该实体用于各设计单位自定义图框的样式,能够实现自动更新所有图纸的设计日期,施工标段、业主单位等信息;能够任意拖动和修改图框尺寸;连续打印时可以自动输出打印窗口的坐标。


 

图纸集管理
      图纸集能够根据设计人员预先定义的图纸集模板(以XML文件形式定义),对项目所需出版的图表进行集成化管理。图纸集模板包括:分册、图表组和图表文件三级进行管理。例如:一个图纸集中包含“第一分册”、“第二分册”等,在“第一分册”内包含“SI-3路线平、纵面缩图”、“SI-4主要经济技术指标表”等图表组,在“SI-3路线平、纵面缩图”图表组中可以包含若干个图表文件(*.DWG)。


      系统首先根据图纸集模板生成图表目录树(如图);各图表输出命令完成后,自动将图表记录添加到图纸集中;双击目录树中的某个文件,可以打开该文件;右击某个文件可以进行文件改名,删除文件,打印文件。


图纸集管理功能使得用户可以快速查看项目图纸、连续打印图纸,便于图纸归档管理。给设计项目管理和设计档案管理带来了极大的便利。


使用图纸集,您可以:
1)自动更新某个图表的页码;
2)自动更新图纸集中所有图框的出版日期;
3)自动更新图纸集中所有图框的工程名称、业主信息等设计图签内容;
4)自动化地连续打印某项、某分册或整个图纸集;


◆结语
      EICAD 3是一款实现由传统二维设计向三维设计跨越式发展的,里程碑式的公路与城市道路设计软件。支持设计者使用交互方式,创建动态的三维道路模型;从三维模型输出设计成果,包括土方计算、平面图纸、报表和可视化成果;智能的模板设计机制,灵活的设计各种复杂的横断面,体现了一种全新的三维造型式的道路工程设计思想,实现了一种三维可视化、高动态实体关联和联动的设计手段。


      狄诺尼科技的软件研发团队将在现有成果的基础上,不断挖掘、创新,未来的版本中将不断深入,将EICAD 3解决方案延伸至更加丰富、更加专业的设计功能。狄诺尼科技的软件研发团队承诺为您提供长期的软件技术支持。为用户提供数据转换、图表和设计功能定制等扩展服务。

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