铁路纵断面自动设计与优化方法研究

研究目的:铁路纵断面设计是一项复杂的系统工作,人工设计效率低,易出差错。研究掌握铁路纵断面自动设计与优化方法,可以提高纵断面设计效率和质量,为铁路线路平纵断面方案的优化调整、纵断面技术标准的确定提供快速的参考和指导,为平纵横联动设计奠定坚实的基础。研究结论:应用实例表明:(1)采用坡度模拟、多种约束条件处理的方法进行铁路纵断面自动设计,可以快速获得具有较高价值的纵断面初始方案,为平纵断面方案设计或优化提供快速参考;(2)在自动设计的成果基础上,基于差异演化算法进行纵断面自动优化,可以提高优化速度和优化效果;(3)自动设计、自动优化和自动规范检查,可以显著提高纵断面的设计效率和质量。     

铁路选线三维联动可视化CAD系统的开发与应用

在分析英国的MOSS、美国的InRail与InRoad、德国的CARD/1等选线软件及澳大利亚旷达线路三维优化规划系统的基础上,开发了具有实时平纵横三维联动和动态仿真可视化的计算机辅助选线系统。介绍系统的主要功能及关键技术:快速整体构建数字地面模型算法,夹点驱动平纵断面设计参数与平纵横实时三维联动显示,线路三维可视化与虚拟场景仿真。在武广、郑西客运专线勘测设计中,该系统发挥了重要的作用,已成为客运专线选线设计必不可少的设计平台。     

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。     

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.     

基于三维空间模型的铁路站场平纵横一体化设计软件研究

在分析铁路站场专业现有辅助设计软件不足的基础上,根据铁路站场专业设计工作特点,对铁路站场设计软件的需求分析、框架结构、软件流程等进行研究,提出基于三维空间模型的铁路站场平纵横一体化设计模式。该设计模式以构建铁路站场设备三维空间模型为基础,以站场设备三维数据与设计视角数据动态双向刷新为纽带,实现了铁路站场设计过程中的平纵横联动修改,提高了铁路站场设计效率和设计质量。     

地铁线路数字化设计系统研究

现有的地铁线路设计软件在交互性、易用性和技术水平等方面存在缺陷,导致设计效率不高。基于最新的AutoCAD平台研发了地铁线路数字化设计系统(MLDDS)。介绍软件的功能结构和特点,并从数字地面模型技术、平面线形设计模型、纵断面线形设计模型、平纵智能联动技术四个方面总结软件采用的关键技术。软件有如下显著特点:采用业界领先的数字地面模型技术,实现了地面线内插工作自动化;针对实际设计定制研发的线路平纵断面自定义实体交互简便、性能稳定;平纵断面设计实体相互关联,智能联动,保证了设计的方便性和数据一致性,可大幅提高线路设计工作效率和水平。研究成果可为地铁线路三维设计和BIM应用提供技术基础。     

客运专线无砟轨道线路平纵断面主要技术参数的研究

研究目的:随着我国高速铁路的发展,迫切需要确定适合我国国情的无砟轨道线路平纵断面的主要技术参数,以便作为客运专线无砟轨道铁路线路平纵断面设计提供技术参考。研究结果:研究提出了无砟轨道线路平面圆曲线半径、缓和曲线长度、夹直线及圆曲线最小长度、最大坡度、最小坡段长度、竖曲线半径等主要技术参数的建议值以及选用原则。     

基于GA-MADS混合算法的既有铁路平面线形自动重构

研究目的:既有铁路平面线形重构是铁路养护维修与增改建设计的重要基础,重构结果对列车运行安全、养护改建工程量将产生重要影响.既有方法通常先识别确定交点坐标,再逐交点优化半径缓长,属局部重构,难以实现全局优化;同时对约束的处理还不全面,重构的线形需要经过大量人工调整方可应用.对此,本文提出一种遗传算法混合网格自适应直接搜索...     

基于遗传算法的区间自动闭塞信号机布局优化方法

信号机布局是区间自动闭塞设计的重要任务,它直接影响铁路行车安全和运行效率。为高效地提出高质量的布局方案,在详细分析信号机布局工作的目标和各种影响因素的基础上,提出了两种不同目标下的优化模型。根据目前铁路设计的实践,探讨了利用计算机进行信号机布局工作的基本步骤和应用遗传算法求解该模型的方法,并在列车运行模拟系统的基础上开发了一套信号机布局辅助系统。通过对一条线路的信号机布局进行研究,结果表明采用遗传算法求解信号机布局优化问题是有效的,该辅助系统可在无人工干预的条件下获得良好的布局方案,从而提高信号机布局工作的效率和质量。     

基于区间填挖平衡的线路纵断面快速评估模型

线路工程设计在确立平面走向之后,确立线路的起伏走势是保障工程线路科学合理的另一个重要方面.通过自动桥、隧构件分拆,以区域分割为单元统计土方数量,评估区间的土方填挖平衡及工程的总土方量、概算造价,初步建立了快速的工程线路评估模型,用于量化线位纵断面设计的合理性,为实时的、自动的、智能的纵断面拉坡设计提供了敏捷评估方法.为了优化算法效率,从自动设置桥隧和横断面简化地面线这两种措施实现了评估的高效性,并采用工程实例将人工拉坡与自动设计的纵断面进行检验与比较,为评估工程自动化设计优劣提供依据.     

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。     

基于遗传算法的铁路纵断面优化研究

针对铁路纵断面优化问题,基于遗传算法建立铁路纵断面优化模型。研究结论:在初始铁路纵断面方案基础上,基于遗传算法进行纵断面自动优化,可以提高优化速度和优化结果;以变坡点里程及设计高程为优化设计变量,依据对纵断面设计内涵的分析,构建了遗传算法的多目标适应度函数;在种群多样性评价的基础上,确定选择、交叉和变异算子操作概率的自适应调整方法;在纵断面优化理论的研究基础上,利用VC.NET和ObjectARX2006编制了基于遗传算法的纵断面优化程序。     

高速铁路进站节能坡设计方法研究

在线路纵断面的设计中引入节能坡设计理念,对优化线路纵断面设计、降低牵引能耗值和节省运营支出具有重要意义。根据高速铁路的特点,提出高速铁路进站节能坡的设计方法和计算算法,给出计算流程,确定各影响参数的约束条件。开发进站节能坡设计程序模块,实现多参数化的进站节能坡设计。在此基础上,采用计算机仿真分析方法,对车站坡段坡度、车站中心至节能坡变坡点距离、动车组编组质量、进站制动力使用系数、节能坡进入初始速度5个主要影响因素进行计算和仿真分析,确定各因素对进站节能坡的影响程度,为进站节能坡的设计提供参考和依据。     

地铁线路纵断面设计探讨

地铁线路尤其是地下线路的纵断面设计不同于常规铁路的线路纵断面设计,针对其自身特点,结合天津地铁1、3、6号线等具体工程设计实践,论述车站和区间线路埋置深度、车站站坪及站端节能型坡度设计、竖曲线与最小坡段长度的配合、区间线路纵坡设计,论述最大坡度的设置条件及注意事项,并着重就现行《地铁设计规范》对相邻坡度差最大限值尚无明确规定的问题,从行车平稳性和乘客舒适度、方便设计、有利施工、减少轨道养护维修等方面进行较深入研讨,并提出建议性意见:坡度差限值30‰,困难时35‰。     

铁路钢轨预防性打磨型面及其对车辆运行性能的影响

钢轨缺陷威胁列车的运行安全。在钢轨缺陷形成的初始阶段对钢轨进行预防性打磨能有效防治缺陷的发展,延长钢轨使用寿命,同时也能减少在轨道上运行的机车车辆发生危险事故的几率。采用经验设计法设计了一种适用于铁路钢轨预防性打磨的型面,并阐述了其构造过程。然后用SIMPACK软件及CONTACT数值程序对其进行了列车动力学性能及轮轨接触性能的分析。结果表明,设计的钢轨预防性打磨型面能保证车辆的运行性能,符合预期。在钢轨打磨型面设计上做了尝试,为我国铁路钢轨打磨型面优化设计提供了借鉴。     

铁路信息系统中作业自动化管理系统设计与实现

铁路信息系统中有大量的作业管理工作,随着信息技术不断发展,系统量级与业务复杂度不断增长,传统的人为运维方式已不能满足要求,为此,设计并实现了作业自动化管理系统。该系统采用轻量非代理模式,适用于各种作业脚本执行、流程设计,已经上线使用。使用结果表明:该系统可以提高作业管理效率,提升运维水平,更好地保障铁路信息系统安全稳定运行。