基于BIM和AI技术的铁路桥梁智能布跨研究

针对我国铁路桥梁占比高、标准构件应用范围广、孔跨布置作业繁重的特点，将建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）与人工智能（AI,Artificial Intelligence）技术相结合，进行桥梁智能布跨研究。文章根据桥梁布跨原则，基于信息集，选用Q-Learning算法对Bentley平台二次开发，形成了一套完整的可视化桥梁布跨方案。验证结果表明，该方案可应用于一般铁路桥梁设计中，并从设计层提高BIM数据应用深度与广度，提高桥梁布跨工作效率与质量。     

基于空天地多源数据的铁路三维大场景构建与应用系统

针对常规平面地形图二维场景存在的缺乏立体感、不直观的问题，提出基于多源空间数据的铁路三维大场景构建方案、铁路三维大场景构建技术流程及数据格式标准化、数据预处理、数据轻量化处理和数据组织管理方法。同时，设计研发了铁路三维大场景应用系统，阐述了系统研发目标、总体架构和系统功能。实践证明，所设计的系统可以为铁路设计人员提供一个更加直观、全面、真实的三维空间设计环境，能够满足铁路工程线路三维虚拟踏勘、专业设计验证和方案三维展示分析等勘察设计工作需要，提升铁路勘察设计数字化、智能化水平。     

基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究及应用

结合铁路设计人员对三维大场景应用需求不断提升，以及铁路三维GIS技术研究及三维可视化平台开发在勘察设计多专业综合应用方面尚存在不足的现状，开展了基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究，提出了不同阶段铁路三维大场景的制作方法，构建了铁路勘察设计数据库并开发了后台数据管理系统，研发了大场景铁路线路设计优化与决策系统(简称“大场景平台”),实现了铁路三维大场景网络化构建、多源数据管理以及三维虚拟踏勘、专业调查、线路优化、专业设计验证、成果展示等应用功能。经过铁路工程项目实际应用，大场景平台能够满足铁路勘察设计人员室内开展三维数字勘察与设计优化的应用需求，可明显提高铁路勘察设计作业效率及数字化技术水平，并为设计成果数字化交付打下了良好基础。     

基于WebGL引擎的铁路工程BIM+GIS平台研发及(设计阶段)应用

随着铁路行业BIM设计软件和二次开发插件的不断完善，铁路工程中的BIM设计方法正日趋成熟。为了更好地解决BIM软件自身在整体组装、周边地理信息融合、模型尺度表达、一致分析、全局定位存在的不足，提升设计模型集成和信息共享的效率，解决设计人员对设计区域场景立体感不足、多源信息获取不直观、设计专业间交互欠缺及汇报展示过程效率低等问题，依托某铁路项目，开展了针对铁路工程的BIM+GIS平台研究。平台整体采用B/S模式，后台通过融合多源GIS数据、多专业BIM设计模型数据和项目专业人员角色权限数据的综合数据应用构建方案，实现了多源数据的融合与入库；前端以WebGL引擎为底座，开发实现基于设计阶段的场景应用。在此基础上，平台实现了基于人员角色权限的多源异构GIS数据和多专业BIM模型数据的整合与共享，实现了场景数据基础管理、三维空间分析、三维标注与绘制、定位展示查询和快速建模等功能。通过某铁路实际应用验证表明，该BIM+GIS平台准确还原线路周边地理、地质环境，在方案优化、专业接口优化、专业设计优化、差错漏碰冲突检查及可视化交付方面提高了专业内部和专业间的协同设计效率，减少了设计中的差错漏碰及丰富...     

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。     

HEC-RAS三维河道水力分析计算系统在桥梁优化设计的应用研究

基于计算流体动力学的方法,运用三维河道水力学模型HEC-RAS(River Analyse System)分析阿尔及利贝贾亚高速公路在建项目2号互通桥梁在百年一遇的最大洪峰流量下,不同桥梁孔跨方案在相同地质条件下对桥梁最大冲刷深度的影响,对不同桥梁孔跨方案下三维河道水力学模型计算结果进行分析研究,确定经济合理的桥梁设计方案,为今后国内外同类桥梁设计的方案研究提供了新的研究方法。     

新建成都至达州至万州铁路桥梁BIM协同设计

铁路桥梁设计具有环境关联性强、协作专业多、接口复杂等特性，设计时需要与多个专业主体密切配合，在开展三维设计过程中，需重视协同设计的理念。依托新建成都至达州至万州高速铁路，在桥梁三维设计过程中，使用自主研发的桥梁数字化设计软件，通过协同平台进行流程管理，对新建成达万高速铁路桥梁进行BIM建模。搭建基础、桥墩、简支梁、连续梁、涵洞等常规构件库作为模板，根据桥梁设计过程中数据的识别与转换，快速批量导出常规桥梁模型，对特殊结构如斜拉桥、桥梁挡墙防护等通过手动建模方式实现。结合地形地物以及其他专业模型，对设计成果进行三维可视化检查，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的接口问题，减少施工图纸中错漏现象的发生，降低了工程风险。通过构建数字资产管理平台，为施工管理与运营维护提供数字化信息管理服务，在施工方案三维模拟过程中加入关键技术动态展示，优化施工组织的合理性，构建智慧施工平台，为施工调查、征地拆迁、动态展示等提供数据支撑。在传统三维模型仅展示漫游功能的基础上，探索三维设计在管理运维中的拓展应用，为高速铁路桥梁BIM协同设计思路提供经验。     

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。     

基于BIM+GIS+UE的城市轨道综合交通枢纽三维可视化展示系统的设计与应用

为直观展示城市轨道交通综合枢纽（简称：城轨枢纽）规划和设计成果，促进相关方对工程规划和设计方案达成一致理解，确保城轨枢纽规划与设计的合理性和可实施性，采用建筑信息模型（BIM）、三维地理信息系统（GIS）和开源的虚幻引擎（UE,Unreal Engine）相结合的技术方案，开发了城市轨道综合交通枢纽三维可视化展示系统（简称：三维展示系统）。该系统利用城轨枢纽项目既有的BIM数据和3D GIS数据，基于UE运行环境，完成空间数据预处理与融合、典型场景渲染处理以及环境要素添加，构建效果逼真的城轨枢纽三维实景仿真模型；提供自然采光模拟和监控视频模拟功能，满足车站地下结构引入自然采光的效果分析与评估、视频监控点辅助设计等专项设计要求。三维展示系统提供便捷易用的人机交互界面，方便用户将枢纽规划和设计成果定制和输出为视频、高清效果图和规划影像图，满足现场模拟、设计验证、成果汇报、设计沟通、工程管理等多种应用需求。     

基于信息模型的铁路桥梁协同设计研究与实践

为解决传统设计模式中资料分散、成果表现形式不直观，易造成信息不对称问题，对基于信息模型的铁路桥梁协同设计开展研究。通过研究协同设计平台应用及基于信息模型的协同信息传递方式，形成了应用协同设计平台和数字化设计软件开展桥梁设计的方法。提出应用基于公共数据环境的协同设计平台进行分层级资源配置、文件状态控制、标准化流程驱动的铁路桥梁设计项目管理方法，实现了对设计资源、过程、结果的全过程管理，保证了设计信息的有序、高效传递。提出规范专业间信息交互的数据格式，制定与线路、地质等相关专业的信息交互接口，开发桥梁数字化设计软件，利用接口获取其他专业信息模型中的数据，同时对外提供接口访问桥梁信息模型中的数据，实现了基于模型的设计信息高效传递和利用，保证了信息的准确性和时效性。该铁路桥梁协同设计方法在兴保铁路信息模型设计中进行了应用，采用协同平台进行资源配置和流程管理，使流程清晰可视化、信息流转可追溯；数字化设计软件的应用，省掉了人工识别和填写资料步骤，辅助桥梁设计模型快速创建。通过对设计成果进行三维可视化检查分析，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的衔接问题，降低了工程风险。     

三维钢筋建模统计及自动出样方法研究

应用BIM技术对预应力混凝土桥梁结构配筋进行精细化设计能有效提高设计质量。针对目前交通行业尚未有成熟的桥梁三维配筋系统可供使用,作为BIM技术的载体的三维钢筋模型需设计人员手工绘制,存在效率低且人工干预过多的问题,从快速建立钢筋三维模型、数量统计及自动出钢筋大样三个方面研究和提出了相关解决方法,并基于三维CAD系统Microstation进行二次开发编制工具应用于工程实践,减少了人机交互操作,提高了设计人员建模和出图效率,也为BIM技术在桥梁工程中的进一步应用提供了基础模型。     

基于OSG的铁路站场三维场景层次细节建模研究

研究目的:BIM建模的重要环节是实现三维可视化模型的创建。在铁路站场的设计工作中,实时生成的三维场景模型可为设计成果提供参照,增加设计的准确性。但站场设备众多且庞杂,如何组织数据,快速生成适应站场设计阶段方案修改要求、调度流畅的实时三维可视化模型是创建三维场景模型的难点。研究结论:(1)提出层次细节三维站场模型构建方法,解决了大数据量模型加载时间长、硬件要求高的问题;(2)提出合理的数据管理结构,创建设计数据独立于建模过程的建模方法;(3)基于本文方法完成站场三维场景平台搭建,可实现站场三维快速建模、动态加载和交互式浏览,显著提高工作效率;(4)该研究成果可广泛应用于公路、隧道、水利等其他工程领域的三维层次细节建模及三维场景管理中。     

铁路桥梁BIM程序的设计与实现

针对桥梁工程设计的特点,自主开发一款具有二维交互设计,及三维显示功能的铁路桥梁BIM设计程序。阐述了在建筑信息模型(BIM)模式下桥梁程序开发不易完全抛弃二维设计视图及传统设计的理念。着重介绍了该程序的MVC框架、桥梁设计功能,以及在二维、三维显示视口开发中所使用的OPENGL VBO、四叉树空间索引等技术。通过工程项目应用,表明该程序具备BIM铁路桥梁方案设计功能,三维场景直观生动,并且结合二维视图辅助,使用户能够直接、实时地掌握桥梁结构高程、尺寸等数据,更好地帮助决策合理的桥梁方案。     

城市轨道交通站台门参数化三维建模软件开发与应用

随着城市轨道交通飞速发展,站台门得到广泛运用,其设计工作量以及业主对站台门BIM(建筑信息模型)设计需求与日俱增。为了提高设计质量与效率,研究站台门系统结构组成、安装设计工艺与模型特征参数,利用遍历命名技术与基于模型特征化的三维设计技术,开发了站台门参数化三维建模软件。实现了站台门参数化建模和自动装配,提供了可视化模型,并在5 min内响应设计方案,为站台门BIM设计打下基础。     

地理坐标系下施工便道三维快速设计技术

研究目的:我国铁路所经之处多为人口稀疏区,既有道路难以满足原材料与废弃物的运输需求,常常依靠施工便道。为解决环境险峻处施工便道难以快速设计优化与直观展示的问题,本文提出一种地理坐标系下施工便道三维快速设计方法。研究结论:(1)地理坐标系与投影坐标系之间的转换关系,为参数计算与三维展示提供了前提;(2)施工便道参数化建模方法分为边坡类型判断、轮廓线获取、模型生成三个步骤;(3)设计成果以三维模型、矢量图形、填挖方量以及局部地形修改数据进行输出,并以图层化管理;(4)实现球面三维场景中施工便道模型一键生成与设计方案科学比选,模型的可编辑性能够对设计成果进行优化,地形填挖数据的局部更新与实时控制可实现地形分析的准确性和地形的快速修改与恢复;(5)在某铁路工程高陡边坡桥墩施工时,本文设计方法可实现施工便道方案比选与快速设计。     

“无人机+”测绘技术在铁路工程汇报展示中的应用

现有铁路工程方案汇报多采用二维平面图及三维动画模拟的方式,存在二维平面图展示要素不够直观,三维动画模拟制作过程复杂、比例易失真、无地理精度等问题。为解决以上问题,研究融合"无人机+"的铁路工程方案汇报展示方法及流程:在工程相应阶段,利用无人机搭载不同传感器获取线路方案实景视频、数码相片、倾斜摄影影像等多源数据,再基于DOM与DEM三维渲染、视频与二三维模型融合、倾斜建模处理与三维GIS平台管理技术处理,得到相应的铁路工程汇报展示产品,包括铁路工程AR三维基础场景、视频融合模型的VR产品、以及实景三维模型等。通过项目试验,研究不同展示方法在铁路工程竞标、勘察设计阶段的表现效果、制作成本、制作周期和应用策略等指标。研究表明,相较于传统铁路工程方案汇报展示方法,"无人机+"测绘技术展示效果更直观,能有效解决比例失真、无地理精度等问题。     

基于GIS+BIM的山区铁路施工进度管理系统研究

针对传统山区铁路施工进度采用电子表格管理所导致的标准化低、直观化差等问题,设计基于GIS+BIM的铁路施工进度管理系统。通过设计图形化的进度数据采集方式,为不同施工单位进度填报提供了统一的数据入口;对进度数据进行统计分析,融合工程进度计划数据,动态展示工程进展与计划情况,驱动工点BIM模型在三维场景中展示三维进度。应用表明,该系统能够提高进度数据的统一性和进度展示的直观性,为铁路施工管理数字化提供支撑。     

基于J2EE和JOGL的道路网络三维可视化研究

针对道路网络三维可视化中的难点问题,提出了一种实现方法:利用J2EE平台作为整体框架,基于边折叠算法和分段策略分别建立数字地面网络模型和道路网络模型,并运用数据压缩、多线程、客户端缓冲区等策略对模型数据的存储、传输、缓冲等过程进行了优化.运用该方法实现了道路网络三维可视化,并将其成功运用于高速公路的设计及方案发布过程和高速公路远程建设可视化管理中,结果表明:采用J2EE,JOGL和上述优化策略能够很好地解决道路网络三维可视化中的数据调度、数据压缩、客户端实时渲染等问题;该方法对数字公路的建设和推广有重要价值.     

高速铁路桥梁三维施工进度管理系统研发

针对传统工程进度管理手段的不足,将数据库管理、桥梁三维参数化建模、形象进度表达、人机交互技术运用于高速铁路桥梁施工进度管理,研发高铁桥梁三维施工进度管理系统,形象、直观地展示桥梁施工进度,为管理者提供更好的决策支持.叙述了系统的设计思路与实现方案,并介绍了该系统应用于长昆线施工管理的工程实例.     

基于BIM的三维铁路路基建模应用研究

为推进铁路工程建设信息化发展,铁路设计行业大力推进BIM技术研究。通过对现阶段铁路站前专业BIM技术应用实例和路基二维辅助设计方法的广泛调研,提出一种基于运用自主研发的三维铁路路基辅助设计软件的建模方法,结合川藏线拉林段路基区间,完成建模流程和设计成果的展示。实践表明,三维设计有助于设计人员更为全面直观了解实际工程结构,新增可视化效果,提高设计精确性,为铁路路基设计行业带来新的设计理念和运用基础。