基于Unity3D的地铁线路三维模型自动生成的研究

地铁线路三维模型的自动生成有助于快速实现三维视景仿真。以线路平面和纵断面数据为基础,研究了线路路径点的坐标计算方法;采用Unity3D和C#程序,结合数据库技术,实现了数据读取与路径生成;采用线渲染器组件和生成Mesh网格的方法,实现了轨道、道岔等模型的创建;并通过Douglas–Peucker算法,实现对轨道三维模型的简化,有效提升了画面渲染速度和帧率;运用碰撞检测、消息广播等技术,实现了虚拟场景漫游和列车运行模拟。基于该研究开发的软件可快速构建地铁线路模型并进行驱动,为地铁运营场景仿真提供三维视景基础。     

基于OpenFlight API的城轨电子沙盘建模方法研究

针对不同轨道线路的线形特点,通过线路中心线数据计算轨道截面关键点的空间信息,以OpenFlight API为基础编程,实现轨道线路三维模型的自动生成.建立地形模型并在轨线合适位置放置车站、信号机及编组机车,沿线布置树木和建筑模型,搭建成逼真的城轨电子沙盘.     

三维激光扫描仪在高速铁路轨道线形测量中的应用

为解决传统轨道检测小车测量作业效率低、成本高、数据形式单一等问题,采用基于自由测站的三维激光扫描仪进行点云数据获取,通过对仪器技术参数及扫描模式分析,对点云平面及高程坐标精度推算,确定了设站模式、作业线路、设站间隔。结合16 km隧道内既有铁路轨道线形测量工程实例,对比了轨检小车与三维激光扫描仪在人员、设备以及作业用时方面的差别;通过对414站扫描设站精度进行统计,推导计算得出点云坐标平面精度可达2.45 mm,高程精度可达1.06 mm。通过自主研发软件提取轨道中线三维坐标,采用稳健平滑滤波进行去噪处理,结果表明,点云中线坐标与静态轨检小车测量结果横向偏差平均值为2.7 mm,高程较差平均值为3.9 mm。     

轨道精调中后方交会点三维严密平差方法研究

研究目的:目前采用的自由设站后方交会点三维坐标计算,是把平面和高程坐标分开分别进行的,这在理论上存在一定的不严密性.针对这一问题,本文在介绍无砟轨道精调方法的基础上,就精调中自由测站后方交会点三维坐标计算问题进行研究. 研究结论:以全站仪自由设站三维后方交会的斜距、水平方向和天顶距为原始观测值,推导了三维后方交会点坐标严密平差计算的数学模型,并通过实验数据验证了模型的正确性和合理性,提高了自由测站后方交会点三维坐标计算的精度,有利于高速铁路轨道平顺性的提高,可在无砟轨道精调中推广使用.     

基于三维激光扫描的既有铁路中线勘测方法研究

线路勘测是既有铁路改造、维护以及与增建二线的重要环节,为解决铁路轨道三维激光点云不完整对钢轨线型提取的精度和影响等问题,提出一种基于钢轨结构特征约束匹配的三维激光点云轨道中心线自动提取新方法,通过将三维激光扫描获取的钢轨断面与标准钢轨相匹配,以标准钢轨中心线对遮挡和缺失的实际扫描钢轨中心线进行表达,从而精确计算钢轨中线三维坐标。对典型铁路场景不同激光扫描密度的3个点云数据集,采用新方法进行铁路中线测量实验,结果表明:在所有数据集中,高程中误差均小于4 mm,水平中误差均小于4 mm。因此,在复杂的铁路场景、三维激光点云被遮挡或缺失的情况下,新方法均能稳健计算铁路中心线,在既有线高精度勘测中具有广泛应用前景。     

武汉市地铁车站结构的三维地震响应分析

选取武汉市一地铁车站结构,采用FLAC3D软件建立其三维计算模型,研究100年超越概率为10%的武汉人工波作用下地铁车站结构的三维地震响应.计算结果表明:离车站结构端部1.5倍车站结构宽度的横断面可简化为平面应变问题考虑;车站结构纵向跨中的横截上结构内力及变形均最大,因而按平面问题计算的结构进行结构设计,结构是偏于安全的;地震荷载对柱端弯矩的影响最大,其次是侧墙,对板的影响最小.该研究成果可为武汉市地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

有轨电车曲线段设备限界计算模型研究

根据有轨电车、线路、轨道等技术参数和直线段下设备限界控制点,采用解析几何方法,导出不同编组类型有轨电车曲线段曲线几何偏移引起的加宽和加高量计算公式。结合《地铁限界标准》(CJJ96-2003)中计算公式,建立水平曲线段设备限界控制点坐标的计算模型。利用Matlab软件中的图形用户界面GUI开发了曲线段设备限界计算软件,并通过实例计算验证了该软件的可行性和有效性,为计算有轨电车曲线段设备限界提供了一种有效方法。     

无缝线路轨道稳定性简便计算方法

无缝线路稳定性分析是无缝线路的理论基础和关键技术。本文在考虑轨道原始弯曲和非线性横向道床阻力的前提下,在轨道变形曲线假设为半波正弦曲线的情况下,应用内外力矩平衡法,进行无缝线路轨道稳定性分析,推导钢轨温度力计算公式。应用多元函数条件极值理论推导最不利的轨道弯曲波长,从而建立简便实用的无缝线路稳定性计算公式。将此模型的计算结果与《铁路线路设备大修规则》中铺设无缝线路允许温差表的要求进行了对比,两者计算结果较为接近。     

西安地铁2号线非典型车站的设计

西安地铁2号线钟楼站是一座非典型的分离岛式车站,明暗挖相结合;车站线间距大,左右线站台分离,站台采用暗挖工法.以满足车站功能为前提,将典型车站的各组成部分进行分解、重构,从而形成一套新的车站空间系统.线路中间根据功能需要布置两层明挖主体,通过暗挖横通道与两侧站台连接.与典型车站相比,车站公共区及设备区的设计均有许多不同之处.     

列车运行三维动态视景仿真

列车运行的三维视景仿真可在设计阶段把新车外观和内饰展现给用户,并为线路规划、列车运行调度等提供依据。对列车运行视景仿真方案进行分析的基础上,建立了地形地貌、轨道、建筑物及车辆的三维视景模型。从提高动态仿真效率和渲染速度的角度出发,采用基于图形与图像的混合建模方法和LOD与纹理映射技术,实现了列车运行的三维动态视景仿真,达到具有较高逼真度的视景效果。     

铁路既有线测量设计一体化技术的研发与实践

针对既有线常规测量方式不能重构既有线、提供中线理论坐标,无法满足CPⅢ铺轨的问题进行研究。采用兼顾轨道平顺性的最小二乘拟合优化法、拟合理论直线边构架既有线理论中线的控制桩法、基于设计要素阀值的曲线整正法、利用法向趋近重合法计算测点中线理论里程、归化里程获取设计接口数据法重构既有线。研制"全站仪数据自动采集系统"以及"既有线勘测设计一体化处理系统",实现提供既有线设计中线理论坐标的目标,形成从外业测量到内业自动化设计的一套完整的理论方法与技术体系,经工程验证后得到推广应用。     

区间测试评估平台的三维交互虚拟场景子系统软件设计

区间信号系统测试评估平台是对铁路区间自动闭塞信号系统进行可靠性、安全性测试及评估的平台。三维交互的虚拟场景子系统是铁路区间信号系统测试平台的一个子系统 ,它为该平台提供了一个虚拟的现场环境。场景子系统划分为 3个子模块 :底层部分、三维模型库、铁路区间仿真部分。底层部分的设计应用了一种支持三维图形重用的动态链接库 (DLL)层次设计方法 ,从而使系统的结构更为合理。基于OpenGL的DLL能提供显示三维图形所必需的各种必要条件 ;能对三维模型库中的基本三维模型进行读取 ,并在OpenGL中重现等。场景子系统的设计中 ,描述了实体的运动层次链接关系和数据结构 ,并实现了三维虚拟场景的建模和铁路区间自动闭塞的仿真。     

客运专线车站设计有关问题的研究

研究目的：研究客运专线车站设计车场布置及有关设计标准,提出客运专线车站设计采用标准的具体建议。研究方法：结合客运专线车站设计存在的问题,车站作业的要求和特点,对车站设计技术标准进行研究分析和总结。研究结果：提出了客运专线站场设计高、普速车场布置方式；对旅客通道站台出入口的宽度给出计算公式；对安全线设置要求提出了建议；分析计算了车站到发线数量确定的参数和方法,分析了车站到发线有效长度的组成因素、道岔型号的选用、道岔配列及铺设要求等设计标准。研究结论：客运专线车站高、普速车场应采用分场分线布置；到发线数量为0．063 3倍的旅客列车换算对数；旅客站台出入口最小宽度,始发站岛式站台为5．0 m,侧式站台为4．5 m,中间站为2．5 m；车站到发线有效长度为700 m；列车控制系统不能满足列车追踪间隔或保证列车运行安全时,建议在车站到发线接车末端设置安全线；道岔应离开竖曲线起终点或变坡点不小于20 m的距离布置。     

基于Revit的铁路线路三维信息平台开发

智能高铁是我国高速铁路发展的趋势,BIM技术融合智能化、信息化等手段,可实现铁路项目的全生命周期管理,提高管理水平和工作效率。根据BIM技术特点,基于Autodesk Revit建立铁路线路三维信息平台,为铁路项目信息化管理提供参考。首先,利用PowerCivil并根据线路平、纵断面等资料,生成线路中心线三维线形,为后续线路三维信息模型建立提供基础条件;随后,将线路中心线三维线形导入Revit平台,利用二维构筑物图纸创建各种构筑物族,再通过Dynamo编写命令将各种构筑物族沿线路里程布置,从而完成线路三维信息平台的构建。研究发现:三维信息平台可满足铁路线路模型三维可视化要求,并将铁路线路设计、施工、运维各阶段的信息进行融合,为铁路项目信息化管理搭建可操作的平台基础。     

面向铁路行业三维场景快速构建一体化技术研究

研究目的:三维GIS技术已在数字城市等领域取得成功应用,铁路行业对其应用需求也日益强烈,相关科研工作也取得了一定的突破,但仍未实现广泛和成功的应用,其主要原因之一是:如何快速、精确构建面向铁路行业呈长距离带状分布的精细三维场景,为其提供一个开展三维应用的数据支撑平台.研究结论:(1)提出了一套面向铁路行业的三维场景快速构建一体化技术;(2)研发了一套三维GIS平台和一系列软件工具;(3)通过在中老铁路三维设计工作中的成功应用,验证了技术体系的可行性,为铁路行业三维GIS应用探索了一条可供选择的解决方案.     

车站站场室外场景3D联锁仿真软件设计

车站站场室外场景3D联锁仿真软件实现了车站联锁控制过程的三维实时动态复示。该软件的设计采用3D MAX软件对各信号设备建模,采用C#编程语言在Unity3D平台下制作转辙机带动道岔转换、轨道电路光带显示及信号机点灯等动画;通过实时接收计算机联锁仿真软件数据驱动车站站场室外3D设备动作,直观地展示排列进路、模拟走车等车站室外作业和几类故障情况的仿真效果,为车站联锁控制系统的教学或培训服务。     

新建铁路平面横向误差计算及线位拟合研究

采用由直线单元、圆曲线单元、缓和曲线单元组成的有序链表来描述新建铁路的设计线位,在此基础上研究新建铁路构筑物中心平面横向误差的计算方法,研究基于最小二乘法拟合直线单元和圆曲线单元再解算出缓和曲线单元的新建铁路线位拟合方法.     

单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间的混合整数非线性规划模型

按上下行列车的发站和到站是否为区段的首末站、列车到站后是否有技术作业等情况将单线铁路成对非追踪平行运行图的区间铺画方式分为32种方案.分析采用这32种铺画方案之一铺画区间列车运行线时与相邻区间铺画方案之间可能的衔接关系以及车站间隔时间的限制条件,建立约束条件,构建用于求解单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间的混合整数非线性规划模型.使用给出的模型和利用Lingo11软件编程对算例进行求解,验证了该模型对求解单线铁路成对非追踪平行运行图最小周期时间有较好的适用性和实用性.     

铁路站场平面辅助设计系统的设计与开发

针对现有的铁路站场平面辅助设计系统存在的道岔与线路、道岔与道岔间配列操作复杂等问题以及相关计算、统计和输出等需要,使用Visual Studio 2008(C++)、Object ARX 2010和Access 2010组合,开发铁路站场平面辅助设计系统。系统充分利用AutoCAD现有的命令和交互方式,实现了线路、各类道岔自动配列连接,警冲标、信号机的自动插入,设备坐标、线路有效长的计算、统计、输出,图幅、标题栏的自动生成,主要实体属性右键菜单更改等功能。介绍系统的功能模块组织,分析铁路站场平面基本设备图元以及实体抽象,详细阐述系统关键功能的设计。系统已经在《铁路站场及枢纽》课程的车站设计综合实验中得以应用。