CN102810215B - 一种铁路三维中心线的生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路三维中心线的生成方法，包括步骤：a、建立铁路线路的坡道、弯道数据；b、建立铁路线路的轨旁设备数据；c、建立各铁路线路的起始三维坐标；d、加载步骤a、b、c建立的数据，并自动生成各条铁路线路的关联关系；e、自动绘制出三维铁路中心线路以及各个轨旁设备的位置，同时能够方便地找出与调整建立铁路基础数据时的错误数据；f、生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线以及轨旁设备；g、提供三维场景视点计算库。本发明能够快速敏捷的制作铁路仿真系统使用的线路数据，仿真精度高，同时提供数据纠错以及数据调整功能，这样减小了建立数据时手误导致的最终数据错误。
Description
技术领域
本发明涉及铁路线路以及铁路轨旁设备领域、三维空间解析几何领域，具体是指用软件实现的铁路三维中心线生成模型以及三维视点计算。
背景技术
铁路线路数据，是列车驾驶仿真软件中最基础也是最重要的部分，列车驾驶仿真的逼真程度很大程度上取决于铁路线路数据的真实程度。铁路线路数据也是大部分仿真系统所使用的基础数据，其包括：视景系统仿真系统的视点计算、线路仿真建模的线路依据、教员仿真系统的线路环境、主控仿真系统的牵引计算、动力学仿真系统的力学计算等。
线路数据中包括了很多信息，如：坡度、弯度、道岔、信号机、停车标、车站、应答器等等。其最重要的数据是坡度、弯度、车站、信号机信息。由于如此多的系统都在使用线路数据，那么制作一套通用的线路数据就显得非常重要，而对于快速敏捷地制作此数据的软件以及提供此数据的使用库的研发就显得更为迫切和重要。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的问题，提供一种铁路三维中心线的生成方法，该工具能够方便、快捷地制作仿真线路数据，同时提供数据的查错功能，展示线路走势，并且走势精度达到毫米级别，还能够提供三维视点驱动库、数据调整功能、线路按道岔切分功能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、建立铁路线路的坡道、弯道数据；
b、建立铁路线路的轨旁设备数据；
c、建立各铁路线路的起始三维坐标；
d、加载步骤a、b、c建立的数据，并自动生成各条铁路线路的关联关系；
e、自动绘制出三维铁路中心线路及轨旁设备，同时提供能够方便地找出与调整建立铁路基础数据时的错误数据；
f、生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线以及轨旁设备；
g、提供三维场景视点计算库。
所述步骤a的具体过程为：对整个铁路线路划分成相对独立的线路，并为每条铁路线路编号，对每条编好号的铁路线路依公里标顺序建立坡度表、弯度表，同一条线路的坡度表中的线路号要与该条线路中的弯道表中的线路号一致。
所述步骤b的具体过程为：为每条编好号的铁路线路依公里标顺序建立设备位置以及设备类型等各种属性，线路编号与坡度弯度表的线路号一致。
所述步骤c的具体过程为：为每条编好号的铁路线路设置起始三维坐标位置，线路编号与坡度弯度表的线路号一致。
所述步骤d的具体过程为：加载建立好的坡道数据、弯道数据、轨旁设备数据、线路的起始三维坐标数据，根据各条铁路线路的连接确定每条线的切分位置，此切分位置即为铁路道岔，同时根据此道岔连接的每条切线可以生成出道岔与切线的关系，此关系即为每条线路的关联关系。
所述步骤e的具体过程为：经过步骤d后，根据缓和曲线计算公式以及竖曲线公式计算出每条铁路线路的各个视觉关键点位置并保存到内存字典中，再通过GDI+双缓冲技术将各个关键点实际世界坐标转换成屏幕像素坐标，并按铁路线路编号将每个关键点串联起来形成整个铁路线路走势，同时计算出各个设备像素位置，形成整个铁路线路的各个元素，从而可以通过观察线路走势以及铁路选线的各种规则，对有误的原始数据加以调整。
所述步骤f的具体过程为：经过步骤e后，在已经检查线路走势以及各个设备元素无误的情况下，选择生成三维场景放样数据，根据所作的各种设置将关键点按工业标准的CAD文件格式生成三维铁路中心线以及轨旁设备。
所述步骤g的具体过程为：通过加载建立的各项数据，通过外部传入切分位置编号以及相对于切分位置的偏移，计算出该位置的三维坐标以及相对于三维坐标的三个转角，提供给三维仿真软件驱动视点使用。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
（1）本发明能够快速敏捷的制作铁路仿真系统所使用的线路数据，同时对线路场景仿真精度精确到了毫米级别，可使肉眼无法识别模拟场景与真实场景在线路走势上的误差。
（2）本发明提供了数据纠错以及数据调整功能，这样减小了建立数据时手误导致的最终数据错误。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例：
本发明主要用于实现铁路线路场景仿真时线路数据的敏捷制作以及场景视点驱动，其包含的步骤为：首先，建立坡度、弯度、设备数据；接着加载建立的坡度、弯度、设备数据，同时根据铁路选线规则以及缓和曲线竖曲线计算方法判断建立的数据是否有误同时提供错误提示，根据每条线路的链接点切分每条线路，切分点即为道岔，而两个切分点之间的这一段线路我们称之为大区段，然后生成整条线路的大区段以及大区段与道岔的关系，这个关系可以提供给线路进路搜索使用；然后按照线路长度误差最小将缓和曲线竖曲线划分成一个个关键点，同时要求这些关键连在一起形成的直线与曲线本身无视觉误差；根据这些关键点的大区段编号属性以及大区段内的偏移调用三维视点计算库，生成世界坐标系的三维坐标点以及相对于三维坐标系的三个转角；再根据这些世界坐标通过按比例以及投影映射成设备坐标中的二维像素点，并通过GDI+双缓冲技术绘制出来；同时提供可以修改绘制出来的图形的起始元素数据属性，从而达到可以调整元素数据的目的；最后，调整好建立的数据后，调用三维视点计算库，按关键点生成CAD格式的线路中线数据，供建模人员使用，其中三维视点计算库，是根据大区段、偏移以及元素基础线路数据通过缓和曲线、直线、竖曲线计算方法计算出调用位置的三维世界坐标的一个动态链接库。
具体地说，如图1所示，本发明主要涉及七个步骤，依次为：1、建立铁路线路的坡道、弯道数据；2、建立铁路线路的轨旁设备数据；3、建立各铁路线路的起始三维坐标；4、加载步骤a、b、c建立的数据并自动生成各条铁路线路的关联关系；5、自动绘制出三维铁路中心线路，同时提供能够方便地找出与调整建立铁路基础数据时的错误数据；6、生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线以及轨旁设备；7、提供三维场景视点计算接口。其中：
上述建立铁路线路的坡道、弯道数据的具体过程为：对整个铁路线路划分成相对独立的线路并为每条线路编号，如上行正线可以对其编号为1，下行正线可以对其编号为2等，对每条编好号的线路依公里标顺序建立坡度表、以及弯度表；要求同一条线路的坡度表中的线路号要与该条线路中的弯道表中的线路号一致，同时由于仿真要求较高，要求长度方面的数据精确到毫米，角度方面的数据精确到0.01秒。
上述建立铁路线路的轨旁设备数据的具体过程为：为每条编好号的线路依公里标顺序建立设备位置以及设备类型等各种属性，如名称、公里标、线路号等，同时要求线路编号与坡度弯度表的线路号一致。
上述建立各铁路线路的起始三维坐标的具体过程为：为每条编好号的线路设置起始三维坐标位置，同时要求线路编号与坡度弯度表的线路号一致。
上述加载坡度、弯度、设备数据并自动生成各条铁路线路的关联关系的具体过程为：工具加载建立的坡度、弯度、设备数据，同时根据铁路选线规则以及缓和曲线竖曲线计算方法，判断建立的数据是否有误，同时提供错误提示；根据每条线路的链接点切分每条线路，切分点即为道岔，而两个切分点之间的这一段线路我们称之为大区段，工具将生成整条线路的大区段以及大区段与道岔的关系，这个关系可以提供给线路进路搜索使用。
上述自动绘制出三维铁路中心线路同时提供能够方便地找出与调整建立铁路基础数据时的错误数据的具体过程为：按照线路最小长度误差将缓和曲线竖曲线划分成一个个关键点，同时要求这些关键点连在一起形成的直线与曲线本身无视觉误差；根据这些关键点的大区段编号属性以及大区段内的偏移调用三维视点计算库，生成世界坐标系的三维坐标点以及相对于三维坐标系的三个转角；再根据这些世界坐标通过按比例以及投影映射成设备坐标中的二维像素点，并通过GDI+双缓冲技术绘制出来，同时提供可以修改绘制出来的图形的起始元素数据属性，从而达到可以调整元素数据的目的。
上述生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线以及轨旁设备的具体过程为：在确认线路走势以及轨旁设备位置无误的情况下，可以通过调整数据精度，生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线，以供三维场景的铁路线路仿真放样使用。
上述提供三维场景视点计算库的具体过程为：根据大区段、偏移以及元素基础线路数据，通过缓和曲线、直线、竖曲线计算方法，计算出调用位置的三维世界坐标，由此形成一个动态链接库，即三维场景视点计算库。
如上所述，便可较好地实现本发明。
Claims (6)
1.一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、建立铁路线路的坡道、弯道数据；
b、建立铁路线路的轨旁设备数据；
c、建立各铁路线路的起始三维坐标；
d、加载步骤a、b、c建立的数据，并自动生成各条铁路线路的关联关系；
e、自动绘制出三维铁路中心线路及轨旁设备，找出与调整建立铁路基础数据时的错误数据；
f、生成工业标准的CAD数据格式的三维铁路中心线以及轨旁设备；
g、提供三维场景视点计算库；
所述步骤a的具体过程为：对整个铁路线路划分成相对独立的线路，并为每条铁路线路编号，对每条编好号的铁路线路依公里标顺序建立坡度表、弯度表，同一条线路的坡度表中的线路号要与该条线路中的弯度表中的线路号一致；
所述步骤e的具体过程为：经过步骤d后，根据缓和曲线计算公式以及竖曲线公式计算出每条铁路线路的各个视觉关键点位置并保存到内存字典中，再通过GDI+双缓冲技术将各个关键点实际世界坐标转换成屏幕像素坐标，并按铁路线路编号将每个关键点串联起来形成整个铁路线路走势，同时计算出各个设备像素位置，形成整个铁路线路的各个元素，从而通过观察线路走势以及铁路选线的各种规则，对有误的原始数据加以调整。
2.根据权利要求1所述的一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，所述步骤b的具体过程为：为每条编好号的铁路线路依公里标顺序建立设备位置以及设备类型属性，线路编号与坡度表和弯度表的线路号一致。
3.根据权利要求1所述的一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，所述步骤c的具体过程为：为每条编好号的铁路线路设置起始三维坐标位置，线路编号与坡度表和弯度表的线路号一致。
4.根据权利要求1所述的一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，所述步骤d的具体过程为：加载建立好的坡道数据、弯道数据、轨旁设备数据、线路的起始三维坐标数据，根据各条铁路线路的连接确定每条线的切分位置，此切分位置即为铁路道岔，同时根据此道岔连接的每条切线生成出道岔与切线的关系，此关系即为每条线路的关联关系。
5.根据权利要求1所述的一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，所述步骤f的具体过程为：经过步骤e后，在已经检查线路走势以及各个设备元素无误的情况下，选择生成三维场景放样数据，根据所作的各种设置将关键点按工业标准的CAD文件格式生成三维铁路中心线以及轨旁设备。
6.根据权利要求1所述的一种铁路三维中心线的生成方法，其特征在于，所述步骤g的具体过程为：通过加载建立的各项数据，通过外部传入切分位置编号以及相对于切分位置的偏移，计算出该相对于切分位置偏移之后的位置的三维坐标以及相对于三维坐标的三个转角，提供给三维仿真软件驱动视点使用。
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