新建铁路线路计算机辅助设计研究与开发

研究目的:铁路工程建设进入快速发展期,项目规模大,建设标准高,为了满足项目设计的需要,迫切需要更新设计手段,有必要开展以矢量地形图为选线参照物,充分利用三维数据研究开发计算机辅助选线设计系统软件.达到提高生产效率,提高设计质量的目的.研究结论:在综合分析各等级新建铁路线路勘测设计流程的基础上,开发了线路计算机辅助设计软件系统,解决了软件系统开发的数字地面建模、图形与数据联动、线路平纵横联动,铁路Ⅱ线的动态交互设计、线路方案管理、线路设计的实时三维可视化等关键技术.开发成果的应用表明,利用这些技术开发的线路计算机辅助设计系统可以在工程设计中推广应用.     

铁路线路平纵横实时联动设计方法研究

为解决铁路线路设计过程中手工操作繁琐、设计效率较低等问题,提出铁路线路平纵横实时联动设计的整体流程,研究基于AutoCAD平台和ObjectARX2010开发包的数字地面模型、平面交互式选线、纵断面横断面自动化设计、平纵横实时联动编辑优化等二次开发关键技术,实现了平纵横多视口设计、纵断面坡度自动化设计及坡度约束处理、纵断面高程控制点自动设置、平纵实体的多夹点式驱动编辑、平纵横多视口按里程同步显示等多项设计功能。应用实例表明,此方法可简化操作流程,提高线路方案设计及优化效率,为进一步提高选线设计的自动化、智能化水平提供辅助支持。     

铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计要素系统研究

为解决在二维矢量图中进行铁路选线设计工作时缺乏立体感、不直观的问题，基于SuperMap iObjects. Net GIS组件，采用组件式开发技术研制了铁路三维大场景虚拟踏勘及线路设计优化系统。围绕该系统的设计思路，详细介绍了系统的架构、数据库、功能及界面设计；围绕系统开发关键技术，分别阐述了三维场景中线路方案显示及参数化交互技术、基于最小影响域的线路平纵断面及三维中心线自动更新方法、系统与CAD动态联动实现原理、基于WebService的三维地形模型高程计算、GIS三维模型快速生成方法。该系统综合运用了BIM与GIS技术，采用航测影像、卫星影像、激光雷达点云等多种数据源对铁路沿线及周边的三维大场景进行构建，通过系统研发的各个功能模块能在构建的三维大场景中开展线路虚拟踏勘、专业调查、二三维联动设计、GIS三维模型快速布设、成果展示汇报等工作。系统的应用可以满足铁路设计人员三维选线设计的基本需求，能够进一步提高铁路选线设计效率。     

基于数字地球的铁路三维空间选线技术研究

研究目的:基于数字地球建立铁路三维空间选线平台.研究结论:系统充分利用了数字地球软件提供的数字地形及高清影像等基础地理信息资源,建立了三维空间选线平台,并在"安康至张家界"、"郑州至万州"等项目中成功应用,应用表明该系统具有以下特点: (1) 实现了从Google Earth中的实时批量提取数字地形与影像数据;(2) 利用Google Earth的KML技术实现在Google Earth进行铁路平面定线,使Google Earth成为铁路的三维空间选线平台;(3) 建立了一个铁路线路及沿线自然环境的属性信息录入和查询机制;(4) 在传统AutoCAD平台下构建了新建铁路线路平、纵、横设计模块,满足铁路线路精细设计阶段的的各种功能,重点解决了纵断面优化问题;(5)实现了铁路设计成果在Google Earth中的三维可视化.     

基于遥感数据的选线三维地理环境建模方法

遥感技术、数字摄影测量技术可以快速获取选线区域的数字高程模型和影像数据,结合计算机图形学、科学计算可视化快速建立虚拟选线系统的三维真实地理环境,从而在该三维环境中进行选线设计。针对虚拟环境铁路选线系统大规模地形的特点,给出一个与视点相关、视线方向相关、地形起伏幅度相关、格网最小间距相关的连续多分辨率简化网格模型,克服拼接裂缝问题,实现基于四叉树的动态多分辨率三维地形实时显示与漫游。试验结果表明,该方法可以很好地满足虚拟环境选线系统大规模三维地形可视化和实时漫游的要求。     

基于GIS的不良地质三维建模及线路优化设计研究

现代选线设计更为注重地质选线、环境选线的理念,需要对选线区域的地质问题进行有效的可视化表达。基于Arc GIS对三维数据处理及其可视化功能,在建立三维地形环境的基础上,通过获取不良地质的矢量、栅格数据以及钻孔数据,建立不良地质实体模型,并将其叠加到三维地形中得到三维地质选线环境,从而对经过不良地质区域的线路进行更加全面地平立面绕避方案比选,解决单一平面绕行引起的方案缺失问题,使线路设计方案更具科学性。     

基于三维大场景的铁路线路方案优化技术研究及应用

随着正射影像采集、无人机倾斜摄影、点云激光扫描等技术的发展，在GIS平台中构建三维场景的方法日趋成熟，现有的数字化选线软件多为图形、数据分离的二维设计软件，在GIS平台下开发的具备符合线路设计业务且勘察设计流程的软件较为欠缺，因此，从统筹规划、数据筛选和利用服务进行铁路选线的角度出发，开发GIS平台下的人机交互线路方案优化功能势在必行。将目前三维GIS领域的新技术应用于系统开发中，结合铁路选线的常规调整优化作业流程，提出基于GIS三维大场景中的线路方案优化流程、三维单一及二、三维组合场景下的线路方案优化方法。通过集成线路表达参数、平面交点、断链、纵断面等线路走向控制数据，对优化区域内的线路方案进行空间变换及同步调整，为线路设计提供更加直观、全面的环境信息，以及与之契合的线路空间实体。在铁路大场景系统中开发线路方案优化模块，通过对2.3 km线路方案进行功能应用，验证了本文所提方法的科学性和实用性。     

湿陷性黄土地区客运专线选线及线路设计

研究目的：探讨湿陷性黄土地区高速客运专线选线及平、纵断面设计意见。 研究方法：结合郑西客运专线渑池至灵宝段湿陷性黄土分布及施工图设计开展研究。 研究结果：线路应尽量走在黄土塬、宽谷阶地、平缓斜坡以及比较稳定的沟谷地带，尽量绕避陷穴与冲沟发育的沟边和斜坡地带；线路通过湿陷性黄土地区时，应尽量选择湿陷性轻微、等级低、地表排水条件较好的地区通过；线路跨越黄土深沟时，应结合地形、压低设计高度；选线时应对路基与桥梁、路基与隧道方案进行综合比选。 研究结论：深厚湿陷性黄土地区线路应尽量避免以路堤通过；涵洞集中地段应尽量考虑以桥梁通过；应尽量避免长路堑工程；隧道进出口及公路下穿应尽量避免设凹形坡。     

铁路屏幕选线三维联动技术研究

介绍一种新的铁路线路CAD方法,综合应用ObjectARX的自定义实体、响应器通知及约束Delaunay三角网数模等技术,在铁路屏幕选线过程中,实现了平面、纵断面、控制横断面实时联动交互式设计。     

基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质环境建模及线路优化设计研究

风沙地区铁路选线主要受制于地质因素、环境因素，实现沿线区域地质环境建模是减灾选线及线路优化设计的基础。为提高沙害区线路方案设计的效率与水平，借助遥感技术实现铁路沿线风沙灾害信息识别与提取，设计多源异构地质数据的入库规则与存储方式，建立基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质信息库，实现灾害数据的统一管理；利用获取的选线区域矢量、栅格、专题数据，基于GIS建模功能构建风沙区选线地质环境模型，实现不良地质信息的多维表达与空间分析，通过可视化的立体选线方法进行线路方案的优化设计。以格库铁路某沙害区选线为例，建立线路三维地质环境实体模型，通过分析风沙流对平面穿越和立体绕避2个线路方案的危害程度，得到了较为合理的设计结果。研究表明，本方法能够为今后风沙地区铁路选线设计提供一定的技术支撑。