Dynamisches Querprofil im OKSTRA-Prototyping - AKG Software ...

Dynamisches Querprofil im OKSTRA-Prototyping
Von Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Feser
Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen
– vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) – hat AKG den
Forschungsauftrag „OKSTRA Dynamisches Querprofil: Fachliche Modellierung“
bearbeitet. Mit der Forschungsarbeit wurden die theoretischen Grundlagen gelegt.
Zur Basis des Dynamischen Querprofils gehören die Querprofilbausteine. Dies
sind Bauelemente, die im OKSTRA-Katalog mit Geometrie und Parametern definiert
sind, so dass nur der Bausteinname und die Parameter bei einem Transfer
übertragen werden müssen. Bei einem erweiterten Modell hingegen muss zusätzlich
die Bausteingeometrie übergeben werden. Der Prototyp realisierte den
Datenaustausch auf dem OKSTRA-überbasierenden Bausteinkatalog. Dabei wurde
die Praxistauglichkeit des Prototyps verifiziert.
Querprofile dynamisch über Softwaregrenzen
hinweg zu exportieren, war der Wunsch vieler
Anwender. Bisher konnten nur die Ergebnisse
der Querprofilkonstruktion übertragen werden. Bei
Änderungen der Aufgabenstellung oder bei sonstigen
Modifikationen musste das gesamte Querprofil
neu erstellt werden. Ein weiterer Nachteil war, dass
Konstruktionen nur innerhalb einer Anwendung
übertragen werden konnten.
Dynamisch bedeutet zum einen die Anpassung
an Veränderungen von Ausgangsdaten in Bezug
auf Achsen, Gradienten, Gelände, Breiten oder
Querneigung. Dynamisch bedeutet aber auch
die Anpassung von Querprofilen an neue fachliche
Anforderungen. Eine Anpassung an geänderte
Ausgangsdaten ist beispielsweise bei einer
Änderung der Fahrbahnbreite notwendig. Eine solche
Anpassung wäre dann z. B. das Abändern einer
Böschung durch eine Stützmauer (siehe hierzu
Abb. 1 und 2).
Erstellung eines Prototyps
Das Konzept des Prototyps wurde von AKG unter
der Mitwirkung der Softwarefirmen IB&T GmbH,
RIB Software AG und OBERMEYER Planen +
Beraten GmbH erstellt. An der Umsetzung des
Prototyps in eine Software beteiligten sich AKG
und OBERMEYER Planen + Beraten. Anlässlich
des 3. OKSTRA-Symposiums in Münster wurde
dann dieser Prototyp, der in den beiden Systemen
VESTRA und ProVI integriert wurde, in vier
Phasen vorgeführt.
Erstellung eines Dynamischen Querprofils
Aus einem VESTRA-Querprofil mit sechs
Bausteinen wurde das Dynamische Querprofil
realisiert. Dazu musste dieses an das Dynamische
Querprofil angepasst werden. Bei der Fahrbahn
fand ein Schichtenbaustein mit einer Abschrägung
Verwendung. Daran wurden das Bankett und die
Böschung gehängt. Die gesamte Konstruktion
der Querprofile entlang der Achse wurde im
Dynamischen Querprofil abgelegt (siehe hierzu
Abb. 3).
Im weiteren Verlauf wurde das Projekt aus
VESTRA mit Achsen, Gradienten, Geländeprofilen,
Deckenbuch, Statischem Querprofil und dem
Dynamischen Querprofil exportiert. Im OKSTRA-
Format wurden dann die in Abb. 4 gezeigten Profile
in ProVI importiert und dargestellt.
In ProVI kamen daraufhin alle Entwurfsobjekte
wie Achsen, Gradienten, Geländeprofile, Deckenbuch
und auch die Querprofilbausteine aus dem
Dynamischen Querprofil an. Ebenso wurden die
einzelnen Querprofilbausteine samt den dazugehörenden
Parametern übertragen und erfolgreich in
der fachlichen Anwendung von ProVI umgesetzt.
Dies hat zur Folge, dass im ProVI-Querprofil jeder
Baustein verändert werden kann. Durch einfache
Parameterkorrekturen an den Querprofilbausteinen
hat der Anwender beispielsweise Einfluss
auf Böschungsneigung oder Bankettbreite.
Änderung des Dynamischen Querprofils
Zusammen mit dem Dynamischen Querprofil wurden
die Bausteine und Parameter, mit denen das
Querprofil konstruiert wurde, übertragen. Nun
kann das Querprofil, je nach Anforderung, dem
Datenaustausch leicht angepasst werden. In Abb. 5
ist dargestellt, wie beim Querprofil die Mulden in
die Böschung eingefügt wurden. Hierfür wird die
Querprofilbearbeitung von ProVI verwendet und
die Mulde als neuer Querprofilbaustein eingesetzt.
Alle anderen Querprofildaten bleiben erhalten.
Daraufhin wird das Dynamische Querprofil
wiederum mit dem OKSTRA von ProVI
nach VESTRA übertragen (siehe hierzu Abb. 6).
VESTRA übernimmt sodann das Querprofil
in die Querprofilbearbeitung. Anders als in
ProVI ist der Baustein „Mulde“ kein eigener
Baustein, sondern im Baustein „Böschung“ enthalten.
Die Fachanwendung VESTRA erkennt
den Sachverhalt automatisch und erstellt aus den
Bausteinen „Mulde“ und „Böschung“ einen einzelnen
VESTRA-Baustein. Die Gegenüberstellung
der Querprofilbausteine mit den Parametern in
VESTRA und im OKSTRA ist in Abb. 9 dargestellt.
Hierbei wird die Intelligenz der Fachprogramme
deutlich: Komplexe Bausteine werden beim Imoder
Export aus den OKSTRA-Bausteinen erstellt.
Änderung der Ausgangsdaten
Eine zentrale Anforderung an das Dynamische
Querprofil besteht darin, sich an Ausgangsdaten automatisch
anzupassen. Diese Daten haben Einfluss
auf das Dynamische Querprofil und wurden in un-
Dipl.-Ing. (FH)
Bernhard Feser
ist Geschäftsführer
der AKG Software
Research GmbH
und Geschäftsführer
der AKG Software
Consulting GmbH für
den Bereich Produkte.
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serem Beispiel verändert (siehe dazu Abb. 7). Die
Gradiente wurde über das Gelände gehoben, so
dass der Straßenkörper im Dammbereich liegt. Des
Weiteren wurde die Querneigung auf ein Dachprofil
geändert. Durch die Änderung der Ausgangsdaten
ergeben sich für das Querprofil neue Böschungen.
Erneut erfolgte hier ein Export der Daten aus
VESTRA in den OKSTRA. Transportiert wurden
dabei die veränderten Ausgangsdaten und das
Dynamische Querprofil. Erneut fand ein Import der
Ausgangsdaten in ProVI statt. Aus den geänderten
Ausgangsdaten und dem Dynamischen Querprofil
konnte dann wieder das Querprofil berechnet werden
(siehe hierzu Abb. 8).
Die mehrfache Querprofilübertragung mit dem
Dynamischen Querprofil von OKSTRA und die
mehrfache Veränderung im Querschnitt stellen die
Funktionsfähigkeit dieses Datenaustausches unter
Beweis.
Statisches und Dynamisches Querprofil
Im OKSTRA wird zwischen einem Statischen
und einem Dynamischen Querprofil unterschieden.
Beim Statischen Querprofil handelt es sich
um die Ergebnisse, wie sie aus dem Dynamischen
Querprofil oder anderen Verfahren berechnet werden.
Das Statische Querprofil beinhaltet Profillinien
(Datenart 66), Profilflächen (Datenart 54) als
Objekte und weitere Informationen, das Dynamische
Querprofil dagegen die Konstruktionsvorschrift
für die Querprofile. Letzteres erstellt aus den
Querprofilbausteinen Querprofile und daraus als
Ergebnis Statische Querprofile. Das Statische und
das Dynamische Querprofil werden im OKSTRA
zu jeder Trasse mit übergeben. Damit lässt sich nachprüfen,
ob die Dynamischen Querprofile auch im
Zielsystem wieder korrekt berechnet wurden. Dies
hat sich gerade beim Erstellen des Prototyps als besonders
hilfreich erwiesen. Abweichungen in den
Berechnungen, Unklarheiten in den Definitionen
der Datenmodelle oder Bereiche, an die zuvor
nicht gedacht wurde, konnten sofort sichtbar gemacht
werden. Hier zeigte sich, dass ein umfassendes
Datenmodell wie der OKSTRA Möglichkeiten
zur Kontrolle von Daten bietet, die eine einzelne
Schnittstelle nicht mitbringt. Das hilft zu verhindern,
kleinere Unstimmigkeiten zu übersehen, wie
z. B. die unterschiedliche Berechnung der Mulden
oder die Definition der Schicht-Abschrägung in
Abb. 10.
Abb. 1: Dynamisches Querprofil: Änderung von Ausgangsdaten durch die Veränderung der Fahrbahnbreite.
Das Querprofil passt sich der neuen Fahrbahnbreite automatisch an.
Abb. 2: Dynamisches Querprofil: Änderung der fachlichen Anforderung. Aufgrund einer neuen Gegebenheit
muss anstatt der Böschung eine Stützmauer verwendet werden.
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Abb. 3: In VESTRA erstelltes
Dynamisches
Querprofil
aus OKSTRA-
Querprofilbausteinen
Abb. 4: In ProVI importiertes
Dynamisches
Querprofil, das in
VESTRA erstellt
wurde
Abb. 5: In ProVI
wurden Mulden
in die Böschungen
über OKSTRA-
Profilbausteine eingebaut,
was zeigt, wie
sich eine Änderung
des Dynamischen
Querprofils leicht erreichen
lässt.
Abbildung 6: In
VESTRA importiertes
Dynamisches
Querprofil mit
den Mulden, die
im Dynamischen
Querprofil in ProVI
eingefügt wurden
Abb. 7: In VESTRA
wurden die Ausgangsdaten
für das Querprofil
verändert. Aus
dem Einschnitt wurde
durch Abänderung der
Gradiente ein Damm
und die Fahrbahn änderte
sich mit einseitiger
Querneigung auf
Dachprofil.
Abb. 8: In ProVI wurden
die veränderten
Ausgangsdaten wie
Gradiente und Querneigung
übergeben. Aus
den neuen Daten und
dem Dynamischen
Querprofil wurde dann
das neue Querprofil berechnet.
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Erkenntnisse aus dem Prototyping
Der Austausch von Querprofilkonstruktionen von
einem Querprofilprogramm in ein anderes über
OKSTRA auf der Grundlage des Dynamischen
Querprofils hat gezeigt, dass dies sehr leicht möglich
ist und das Dynamische Querprofil seinen
Anforderungen gerecht wird. Innerhalb des
Prototyps wurden viele Detailprobleme aufgezeigt
und gelöst.
Auch hat sich gezeigt, dass beim Datenaustausch
über Katalogbausteine die meisten Querprofilkonstruktionen
übertragen werden können. Weiterhin
wurde die Erkenntnis gewonnen, dass momentan
eine Geometrie in den Bausteinen nicht übertragen
werden muss. Der Datenaustausch über
Katalogbausteine bietet weit mehr Möglichkeiten
als bisher angenommen.
Weiterhin war zu sehen, dass das Dynamische
Querprofil auch geeignet ist für den Datenaustausch
zwischen unterschiedlichsten Querprofilprogrammen.
Bei diesem Prototyp bestätigte
sich, dass Querprofilkonstruktionen zwischen einem
linienorientierten Querprofilprogramm (ProVI)
und einem flächenorientierten Querprofilprogramm
(VESTRA) sehr gut möglich sind.
Das Dynamische Querprofil ist mithin für den
Datenaustausch von Querprofilkonstruktionen
ganz verschiedener Programme voll einsetzbar.
Als weitere Erkenntnis wurde gewonnen, dass der
OKSTRA mit diesem Dynamischen Querprofil
nicht Weiterentwicklung bzw. Innovation in den
Softwarehäusern einschränkt, sondern zukünftig
auch völlig neue Querprofilkonstruktionen entwickelt
werden können. Die Beschränkung auf die
tatsächlich eingerechneten Bausteine und deren
Parameter bleibt das Know-how für die Erstellung
von Querprofilen bei den Anwendern und ihrer
Software. Der befürchtete Transfer von Know-how
bleibt aus.
Weiteres Vorgehen
Die beschriebene Vorgehensweise bei der
Bearbeitung des Forschungsauftrages „OKSTRA
Dynamisches Querprofil: Fachliche Modellierung“
hat sich als richtig erwiesen. Der hierzu erarbeitete
Bericht wurde um die Erkenntnisse aus
dem Prototyping erweitert. Als erstes sollte das
Ergebnis, dass die meisten Querprofile mit dem
Katalogmodell übergeben werden können, durch
weitere Querprofilbausteine ausgebaut werden.
Dazu haben sich die beteiligten Firmen auch bereit
erklärt. Dadurch, dass dies auf ehrenamtlicher Basis
geschieht, ist leider nur schwer abzuschätzen, wann
die Bausteindefinition abgeschlossen sein wird. Das
Dynamische Querprofil hat sich als einsatzfähig erwiesen
und die Erwartungen voll und ganz erfüllt.
Es wird sich bald in der Anwendung durchsetzen.
Abb. 9: Gegenüberstellung der Querprofilbausteine mit den
Parametern in VESTRA und im OKSTRA
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Abb. 10: Übertragung der Statischen und Dynamischen Querprofile im OKSTRA. Abweichungen können
schnell und einfach festgestellt werden.
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