CN107609229A - 一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，包括：S1将由多个直线及曲线段组成的磁悬浮线路拟合为一条曲线串；S2在车体一端的车轴线沿曲线串线路移动微小距离后，获取在误差范围内的车体另一端车轴线在曲线串上的位置，并计算两条车轴线上的曲线半径，进而获取车辆在该曲线段的设备限界加宽值，以此绘制出车辆的动态轮廓；S3车体沿曲线串线路多次移动，分别获取车体在曲线串线路上的设备界限加宽，从而分别绘制出对应的车辆动态轮廓；S4得出该曲线地段界限校核结果。本发明的方法采用模拟车辆运动轨迹进而通过运动轨迹对曲线地段限界进行校核，从而解决曲线地段限界校核工作量大、耗时长，无法简便直观的反应限界校核结果的缺陷。

Description

一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法

技术领域

本发明属于中低速磁浮交通限界技术领域，更具体地，涉及一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法。

背景技术

限界校核是保证中低速磁浮车辆运营安全的关键步骤，如果在设计阶段不能及时发现侵限问题，将会造成土建工程的返工或产生运营安全事故。

目前，限界校核基本依靠人工进行图纸测量，且限界校核人员需要具备丰富的限界设计经验。曲线地段限界校核较其他区段更为复杂，曲线地段限界校核工作量约占全部限界校核工作量的70％以上。现有曲线地段的这种限界校核方法特别是曲线地段的界限校核，一方面存在数据处理和工作量大，效率低，耗时长，无法简便直观的反应限界校核结果；另一方面，这种人工测量和依据经验的判断方法，需要非常专业的限界设计人员进行，影响工程进度和工程效率；更为重要的是，这种方式缺乏自动化的设计和校核处理过程，其校核精确性无法有效保证，使得整个界限校核精确性较低，严重时会影响安全生产。

因此，需要提出一种适用于中低速磁浮交通曲线地段限界校核方法，用以解决上述存在的问题，以提高设计效率及运营安全性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其通过优化的设计思路，采用模拟车辆运动轨迹进而通过运动轨迹对曲线地段限界进行校核，从而解决曲线地段限界校核工作量大、耗时长，无法简便直观的反应限界校核结果的缺陷。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其具体包括如下步骤：

S1将由多个直线及曲线段组成的磁悬浮线路拟合为一条曲线串；

S2在车体一端的车轴线沿曲线串线路移动微小距离后，获取在误差范围内的车体另一端车轴线在曲线串上的位置，并计算两条车轴线上的曲线半径，进而获取车辆在该曲线段的设备限界加宽值，以此绘制出车辆的动态轮廓；

S3车体沿曲线串线路多次移动，分别获取车体在曲线串线路上的设备界限加宽，从而分别绘制出对应的车辆动态轮廓；

S4针对车辆动态轮廓分别进行碰撞检测，从而得出该曲线地段界限校核结果。

作为本发明的进一步改进，所述微小距离为车辆每次的运动距离，各次车辆动态轮廓绘制中的微小距离相同。

作为本发明的进一步改进，通过固定步长的方式获取在误差范围内的车体另一端车轴线的位置，具体为：

S31以车轴线A在起始位置点A为起点，在其移动运动距离c后，此时根据车辆定距b大小，估算确定在轨道曲线串上沿移动方向依次布置的具有固定步长的系列点B1,B2,……,Bn；

S32从序列点中的起始点Bn(n＝1)开始，计算ABn两点之间的直线段长度，并计算直线ABn与车辆定距b间误差；

S33判断误差是否不大于允许的误差e，如果是进入下一步骤S34，如果不是，n＝n+1并返回步骤S32，即确定曲线串上更远的下一点重新进行误差计算；

S34确定此时的点Bn为车轴线B的位置，直线ABn长为车辆定距；

作为本发明的进一步改进，车辆运动次数根据曲线串长度、车辆定距以及车辆运动距离确定。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明方法通过将磁悬浮线路处理为一条曲线串，并通过多次等间距移动微小距离，利用软件可对曲线上两点距离进行自动测量读取的特点，通过固定步长方式获取两车轴线位置(直线距离)，并继而计算两条车轴线上的曲线半径得到车辆在曲线串线路上的设备界限加宽，从而分别绘制出对应的车辆动态轮廓，其处理可以通过自动化完成，效率和精确度高；

(2)本发明的方法利用中低速磁浮车辆动态包络线，采用曲线插值算法及图形学几何变换算法，通过模拟车辆在线路上的运动轨迹，通过运动轨迹对曲线地段限界进行校核，解决了曲线地段限界校核工作量大、耗时长，无法简便直观的反应限界校核结果的；

(3)本发明的方法简单易行，将中低速磁浮交通曲线地段的限界校核工作的时间缩短70％以上，准确直观的反映了土建设计是否侵限，便于限界和非限界专业人员使用。结果表达直观，准确率可达100％。

附图说明

图1为本发明实施例的界限校核方法中的磁悬浮线路串生成图；

图2为本发明实施例的界限校核方法中的磁悬浮车辆曲线段平面位置图；

图3为本发明实施例的界限校核方法中的曲线限界校核总流程示意图；

图4为本发明实施例的界限校核方法中的车辆定距确定示意图；

图5为本发明实施例的界限校核方法中的某个点上限界校核流程示意图；

图6为本发明实施例的界限校核方法中的曲线半径计算方法示意图。

所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中a为曲线串长度；b为车辆定距；c为车辆运动距离；d为车辆步进距离；e为允许的误差范围；n的初始值为1；m为车辆运动次数。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例的界限校核方法中的磁悬浮线路串生成图；图2为本发明实施例的界限校核方法中的磁悬浮车辆曲线段平面位置图；图3为本发明实施例的界限校核方法中的曲线限界校核总流程示意图；图4为本发明实施例的界限校核方法中的车辆定距确定示意图；图5为本发明实施例的界限校核方法中的某个点上限界校核流程示意图；图6为本发明实施例的界限校核方法中的曲线半径计算方法示意图。其中a为曲线串长度；b为车辆定距；c为车辆运动距离；d为车辆步进距离；e为允许的误差范围；n为自然数，其初始值为1；m为车辆运动次数。

如图1所示，磁悬浮线路一般由直线段、缓和曲线段、圆曲线段组成，在例如CAD软件系统中为非连续性线段，本发明方案中首先将多段曲线连接成一条曲线串，为下一步真实拟合车辆在线路上的运动轨迹做准备。本实施例中优选是通过利用CAD软件内的接口函数，将多段曲线连接成一条曲线串。

车辆在线路上走行时的平面布置图如图2所示，磁悬浮车辆在线路上运行时，车辆定距b为固定值，而车辆的动态轮廓宽度会根据线路的曲线半径发生调整，调整量为该曲线半径下的设备限界加宽值。本发明在一个较佳实施例中优选采用CAD软件二次开发的方式，利用软件可自动获取曲线上两点距离的特点，等间距(该间距即运动距离)地在线路曲线上绘制车辆的动态轮廓线，通过车辆动态轮廓线核查与周边构筑物的碰撞关系，获得车辆车轴线间距(直线距离)，进而完成曲线上的限界校核。

具体地，本发明实施例的界限校核方法具体过程可以如下：

1)将磁悬浮线路上的多个直线及曲线段转化为一条曲线串，优选是采用利用CAD软件内的接口函数，将多段曲线连接成一条曲线串。

2)根据曲线串长度a,车辆定距b以及车辆运动距离c确定车辆运动次数m。

根据计算确定的车辆运动次数，车体可以在曲线串上进行相应的移动，从而可以实现在对应长度的曲线串上绘制出对应的车辆动态轮廓。

3)绘制车辆每次运动相应的车辆运动距离c后在线路上的动态轮廓。如图5所示，对于轨道上的任意一点A，其具体过程为：

S31以点A(即起始位置的车轴线位置)为起点，移动运动距离c后，此时根据车辆定距b大小，估算确定在轨道曲线串上沿移动方向依次布置的具有固定步长的系列点B1,B2,……,Bn，用以从中选择确定在误差允许范围内的点Bn，以作为移动该运动距离后的车轴线B对应的位置。

在计算机辅助设计软件(CAD)中，曲线串上两点之间距离易于得到，为此本方案中先根据车辆定距b预估一系列点B1,B2,……,Bn，其中B1,B2,……,Bn为股道曲线串上的间隔固定步长的步进点，轨道曲线串上B1,B2,……,Bn与A的距离逐渐增大。然后根据误差以固定步长的方式选择其中的一点Bn，使得其与车轴线A的直线距离为车辆定距b，即可确定该点Bn为车轴线B移动后的位置。

S32从序列点中的起始点Bn(n＝1)开始，计算ABn两点之间的直线段长度，并计算直线ABn与车辆定距b间误差；

S33判断误差是否不大于允许的误差e，如果是进入下一步骤S34，如果不是，n＝n+1并返回步骤S32，即确定曲线串上更远的下一点重新进行误差计算；

本方案中，允许的误差e可以根据实际需求进行具体确定。

S34确定此时的点Bn为车轴线B的位置，直线ABn长为车辆定距；

S34确定A、Bn点的曲线半径，并确定曲线半径较小的值确定为车辆限界加宽值；

S35根据确定的车辆限界加宽值绘制车辆动态轮廓线。

4)根据动态轮廓进行碰撞检测，进而实现校核得出校核结论。

本发明方案中，当车辆沿曲线等间距移动后，在线路上绘制出车辆的动态轮廓是本方法的关键。在CAD软件中可获取距离一点的固定曲线距离的点的坐标。在车轴线A沿线路移动微小距离(运动距离)后，本发明方案中通过固定步长的方法，获取在误差范围内的车辆的车轴线B的位置；计算两条车轴线上的曲线半径，获取车辆在该曲线段的设备限界加宽，进而绘制车辆的动态轮廓。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其包括如下步骤：

S1将由多个直线及曲线段组成的磁悬浮线路拟合为一条曲线串；

S2车体一端的车轴线沿所述曲线串线路移动微小距离，获取在误差范围内的车体另一端车轴线在所述曲线串上的位置，并计算两条车轴线上的曲线半径，进而获取车辆在该曲线段的设备限界加宽值，以此绘制出车辆的动态轮廓；

S3车体沿曲线串线路多次移动，分别获取车体在所述曲线串线路上的设备界限加宽值，从而分别绘制出对应的车辆动态轮廓；

S4针对上述车辆动态轮廓分别进行碰撞检测，得出该曲线地段界限校核结果。

2.根据权利要求1所述的中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其中，所述微小距离为车辆每次的运动距离，各次车辆动态轮廓绘制中的微小距离相同。

3.根据权利要求1或2所述的中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其中，通过固定步长的方式获取在误差范围内的车体另一端车轴线的位置，具体为：

S31以车体一端的车轴线A的起始位置点A为起点，在其移动运动距离c后，此时根据车辆定距b大小，估算确定在所述曲线串上沿移动方向依次布置的具有固定步长的系列点B1,B2,……,Bn；

S32从序列点中的起始点Bn开始，其中n＝1，计算ABn两点之间的直线段长度，并计算直线ABn与车辆定距b间误差；

S33判断误差是否不大于允许的误差e，如果是进入下一步骤S34，如果不是，n＝n+1并返回步骤S32，即确定曲线串上更远的下一点重新进行误差计算；

S34确定此时的点Bn为车轴线B的位置，直线ABn长为车辆定距。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的中低速磁悬浮交通曲线地段限界校核方法，其中，所述车辆运动次数根据曲线串长度、车辆定距以及车辆运动距离确定。