CN112464330A - 一种crtsⅲ型板式无砟轨道的bim设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，包括：根据铁路实际情况建立轨道项目；连接构件库，创建轨道构件模型；根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型；根据轨道构件模型和轨道数据模型，自动生成轨道BIM模型。本发明采用数据驱动的方式实现不同平台之间的专业协同。不完全依赖于现有的商业BIM平台，可实现跨平台的轨道模型创建。可实现在施工、运维阶段的运用。生成的模型中包含三维模型、轨道数字化成果形成的数据模型。并且数据模型脱离商业软件，以专业间的数据接口为依据。受软件更新及变更影响小，精度由计算过程确定，可达到轨道布置需求的精度，能够一键式计算数据，满足设计需求以及模型拼装。
Description
技术领域
本发明属于轨道铁路BIM轨道工程技术领域，特别是一种CRTSⅢ型板式无砟轨道BIM设计方法。
背景技术
铁路轨道三维数字化设计系统以商业软件为三维图形引擎，结合轨道构件库，以数据模型为核心，形成基于数据驱动的轨道三维数字化设计，主要包含构建构件库、轨道数据模型与三维数字化模型三部分，数据模型与三维数字化模型相辅相成，构成轨道信息模型，即BIM模型。现有的轨道BIM设计方法完全依赖商业软件、需要先创建线路模型、以线路模型为基线进行专业模型布置；现有的轨道BIM设计方法会造成信息与模型在设计过程乃至全生命周期中重复操作，商业平台与软件的更新与更换造成的信息丢失，以及线路、桥梁等相关专业信息的变更导致轨道工程的重复建模，传统的BIM设计方法受软件更新以及变更影响较大；精度受软件限制；手动拼装耗时长。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法
一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，包括：
根据铁路实际情况建立轨道项目；
连接构件库，创建轨道构建模型；
根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型；
根据轨道构建模型和轨道数据模型，自动生成轨道BIM模型。
进一步地，轨道铁路实际情况至少包括：铁路项目名称、设计速度、起终点里程、轨道结构类型、数据模板。
进一步地，连接构件库，创建轨道构建模型的具体方法为：
创建构件库，所述构件库包含固定尺寸化模型和参数化尺寸模型，其中参数化尺寸模型至少包括：创建轨道板、自密实混凝土层和底座的构件模型；固定尺寸化模型至少包括：钢轨和扣件；
确定轨道结构组成，通过确定轨道结构中轨道结构组成、高度，基础结构类型数据，确定轨道模型组成；
创建轨道板，连接构件库，将构件库中承轨台模型、门型钢筋模型设置为固定模型，确定轨道板尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新轨道板编码，通过确定的轨道板尺寸信息及调用承轨台模型实现轨道板模型的创建；
创建自密实混凝土层，连接构件库，确定基础结构类型，确定自密实混凝土尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新自密实混凝土编码；根据尺寸信息，自动分析对应凸台的尺寸位置，自动实现自密实混凝土层模型的创建；
创建底座，连接构件库，确定基础结构类型，确定底座尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新底座编码；根据尺寸信息，自动分析对应凹槽的位置，结合尺寸，实现底座模型的创建；
创建组合模型，将创建的钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层和底座进行组合，确定组合模型的长度、起终点板缝、超高设置以及组合布置；
创建钢筋模型，连接构件库，确定配筋的轨道构件及其几何尺寸，选择钢筋编号、类型，确定单个对应钢筋尺寸，包含：半径、长度，确定混凝土保护层厚度、钢筋布置组合、钢筋起点相对XYZ坐标，实现自密实混凝土层、底座模型内钢筋创建。
进一步地，根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型的具体方法为：
根据项目断链信息，实现内外业断链实际里程与连续里程的相互转换；
平面控制点参数分析，根据线路起点经纬距、直线要素、圆曲线要素以及缓和曲线要素计算平面控制点对应的数据，用于后续需要根据里程计算的坐标，所述平面控制点至少包括：直线起点、前缓和曲线起点、前缓和曲线终点、圆曲线起点、圆曲线终点、后缓和曲线起点、后缓和曲线终点对应的里程、经纬距；
纵断面控制点参数分析，根据线路起点高程、坡度、曲线半径计算纵断面参数，用于后续根据里程计算的高程，所述纵断面控制点至少包括：直线起点、直线终点、曲线起点、曲线终点；计算数据包含：里程、高程、坡度、竖曲线转角、竖曲线半径、曲线圆心X坐标、曲线圆心Y坐标；
根据线路平纵断面参数、桥梁表、隧道表，实现沿线路的基础结构划分，实现线路走向、路基、桥梁、隧道构筑物分布的数字化表达；
根据线路平纵断面进行超高设计，根据路基、桥梁、隧道段的长度进行配板设计，结合轨道结构组成信息进行轨道构件数据计算，生成数据模型。
进一步地，根据轨道构建模型和轨道数据，自动生成轨道BIM模型的具体方法为：
通过构件标准命名与编号连接构件库与数据模型；
读取轨道结构设计中设计信息，含轨道组成以及高度；
将桥梁、隧道、路基段依次按照线路走向划分；
选择需要布置的段落表，在数据模型中查询段落段对应的所有轨道布置信息；
从构件库中调取轨道板与自密实混凝土，按照数据模型进行布置、旋转，在后台中存储钢轨断面模型，根据控制点坐标信息实现钢轨模型的临时创建；
底座根据控制点的信息，坐标X、Y、Z、方位角、坡度以及超高，实现底座模型的临时创建。
进一步地，一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，还包括：通过生成的轨道BIM模型，能指导轨道板工厂制造；还能指导轨道板、底座、底座现场施工。
进一步地，，轨道BIM模型，还能根据轨道板工厂制造数据和轨道板、底座、底座现场施工数据，进行自动更新。
本发明的有益效果是：
本发明提出的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，采用数据驱动的方式实现不同平台之间的专业协同。不依赖于现有的商业BIM平台，可实现跨平台的轨道模型创建。可实现在施工、运维阶段的运用。生成的模型中包含三维模型、轨道的设计参数信息、轨道尺寸信息。并且数据模型部分脱离商业软件，以线路数据库为依据。受软件更新及变更影响小，精度由计算过程确定，可达到轨道布置需求的精度，能够一键式计算数据需求以及拼装。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法流程图；
图2为本发明实施例1中，创建轨道构建模型方法流程图；
图3为本发明实施例1中，创建轨道数据模型法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例公开了一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，包括：
S100.根据轨道铁路实际情况建立轨道项目。具体的，轨道铁路实际情况至少包括：轨道项目名称、设计速度、起终点里程、轨道结构类型、数据模板。
其中，轨道项目名称、设计速度、起终点里程由轨道项目实际需求进行设定，轨道结构类型、数据模板有预先生成文件进行导入，轨道结构模型包括有砟轨道，CRTS双块型无砟轨道、CRTSⅢ型板式无砟轨道，在本实施例中，选取CRTSⅢ型板式无砟轨道。
S200.连接构件库，创建轨道构建模型；具体的S200过程为：
S201.创建构件库，所述构件库包含固定尺寸化模型和参数化尺寸模型，其中参数化尺寸模型至少包括：创建轨道板、自密实混凝土层和底座的构件模型；固定尺寸化模型至少包括：钢轨和扣件；
S202.确定轨道结构组成，通过确定轨道结构中轨道结构组成、高度，基础结构类型数据，确定轨道模型组成；
S203.创建轨道板，连接构件库，将构件库中承轨台模型、门型钢筋模型设置为固定模型，确定轨道板尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新轨道板编码，通过确定的轨道板尺寸信息及调用承轨台模型实现轨道板模型的创建；
S204.创建自密实混凝土层，连接构件库，确定基础结构类型，确定自密实混凝土尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新自密实混凝土编码；根据尺寸信息，自动分析对应凸台的尺寸位置，自动实现自密实混凝土层模型的创建；
S205.创建底座，连接构件库，确定基础结构类型，确定底座尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新底座编码；根据尺寸信息，自动分析对应凹槽的位置，结合尺寸，实现底座模型的创建；
S206.创建组合模型，将创建的钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层和底座进行组合，确定组合模型的长度、起终点板缝、超高设置以及组合布置；
S207.创建钢筋模型，连接构件库，确定配筋的轨道构件及其几何尺寸，选择钢筋编号、类型，确定单个对应钢筋尺寸，包含：半径、长度，确定混凝土保护层厚度、钢筋布置组合、钢筋起点相对XYZ坐标，实现自密实混凝土层、底座模型内钢筋创建。
连接构件库，创建轨道构建模型，形成CRTSⅢ型板式无砟轨道构件库。统一创建构件模型的标准、格式，如构件分类、命名、材质标准、建模精度等；进行参数化模块开发，实现同类型但不同尺寸模型的构建，如轨道板、底座等；实现构件模型的统一管理，便于各阶段对构件的复用。
在本实施例中，构件库部分采用了商业BIM平台基础的三维引擎功能：创建点、线、面、体。商业软件包含有：Bentley平台PowerCivil、OpenRail Designer、 Autodesk Revit。Bentley平台中轨道构件存储为.cel文件，形成构件库。Revit 软件中轨道构件存储为.rfa族文件，形成构件库。
S300.根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型；具体的，S300包括：
S301.根据项目断链信息，实现内外业断链实际里程与连续里程的相互转换；
S302.平面控制点参数分析，根据线路起点经纬距、直线要素、圆曲线要素以及缓和曲线要素计算平面控制点对应的数据，用于后续需要根据里程计算的坐标，所述平面控制点至少包括：直线起点、前缓和曲线起点、前缓和曲线终点、圆曲线起点、圆曲线终点、后缓和曲线起点、后缓和曲线终点对应的里程、经纬距；
S303.纵断面控制点参数分析，根据线路起点高程、坡度、曲线半径计算纵断面参数，用于后续根据里程计算的高程，所述纵断面控制点至少包括：直线起点、直线终点、曲线起点、曲线终点；计算数据包含：里程、高程、坡度、竖曲线转角、竖曲线半径、曲线圆心X坐标、曲线圆心Y坐标；
S304.根据线路平纵断面参数、桥梁表、隧道表，实现沿线路的基础结构划分，实现线路走向、路基、桥梁、隧道构筑物分布的数字化表达；
S305.根据线路平纵断面进行超高设计，根据路基、桥梁、隧道段的长度进行配板设计，结合轨道结构组成信息进行轨道构件数据计算，生成数据模型。
根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型，以轨道设计数据为核心，依托数据库，通过线路、桥梁、隧道等接口数据分析线路平面参数、纵断面参数、断链参数、基础结构段落分段等，结合轨道超高设计、配板设计等计算轨道布置所需的里程、钢轨、扣件、承轨台等控制点相对坐标与绝对坐标值、坡度、超高等信息，形成轨道数据模型，为轨道BIM模型的创建提供依据。
S400.根据轨道构建模型和轨道数据模型，自动生成轨道BIM模型。具体的， S400包括：
S401.通过构件标准命名与编号连接构件库与数据模型；
S402.读取轨道结构设计中设计信息，含轨道组成以及高度；
S403.将桥梁、隧道、路基段依次按照线路走向划分；
S404.选择需要布置的段落表，在数据模型中查询段落段对应的所有轨道布置信息；
S405.从构件库中调取轨道板与自密实混凝土，按照数据模型中坐标、方位角、超高值等进行布置、旋转拼装，形成对应工点的轨道模型。在程序中存储钢轨断面模型数据信息，根据控制点坐标信息、超高信息实现钢轨模型的创建； S406.底座根据控制点的信息，坐标X、Y、Z、方位角、坡度以及超高，实现底座模型的创建。
通过S400生成的BIM模型中包含三维模型、轨道的设计参数信息、轨道尺寸信息。能采用数据驱动的方式实现不同平台之间的专业协同。
具体的，S400程序中采用了商业BIM平台基础的三维引擎功能。商业软件包含有：Bentley平台PowerCivil、OpenRail Designer、Autodesk Revit。通过读取轨道数据模型获取轨道设计信息(脱离商业平台)，调用对应平台的构件库，运用商业软件的点、线、面、体、定位、旋转功能创建模型。采用数据驱动实现，跨平台模型的转换。目前轨道数据模型在上述三个软件中均进行开发，可实现轨道BIM模型的一键式创建。
在一些优选实施例中，一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，还包括：通过生成的轨道BIM模型，能指导轨道板工厂制造；还能指导轨道板、底座、底座现场施工。其中，轨道BIM模型，还能根据轨道板工厂制造数据和轨道板、底座、底座现场施工数据，进行自动更新。通过BIM模型与轨道板工厂和现场施工信息交互，实现工厂制造与现场施工数据的标准与设计阶段数据模型的标准保持一致。
本实施例提出的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，采用数据驱动的方式实现不同平台之间的专业协同。不依赖于现有的商业BIM平台，可实现跨平台的轨道模型创建。可实现在施工、运维阶段的运用。生成的模型中包含三维模型、轨道的设计参数信息、轨道尺寸信息。并且数据模型部分脱离商业软件，以线路数据库为依据。受软件更新及变更影响小，精度由计算过程确定，可达到轨道布置需求的精度，能够一键式计算数据需求以及拼装。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM 存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM 或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于 ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (7)
1.一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，包括：
根据铁路实际情况建立轨道项目；
连接构件库，创建轨道构建模型；
根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型；
根据轨道构建模型和轨道数据模型，自动生成轨道BIM模型。
2.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，轨道铁路实际情况至少包括：铁路项目名称、设计速度、起终点里程、轨道结构类型、数据模板。
3.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，连接构件库，创建轨道构建模型的具体方法为：
创建构件库，所述构件库包含固定尺寸化模型和参数化尺寸模型，其中参数化尺寸模型至少包括：创建轨道板、自密实混凝土层和底座的构件模型；固定尺寸化模型至少包括：钢轨和扣件；
确定轨道结构组成，通过确定轨道结构中轨道结构组成、高度，基础结构类型数据，确定轨道模型组成；
创建轨道板，连接构件库，将构件库中承轨台模型、门型钢筋模型设置为固定模型，确定轨道板尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新轨道板编码，通过确定的轨道板尺寸信息及调用承轨台模型实现轨道板模型的创建；
创建自密实混凝土层，连接构件库，确定基础结构类型，确定自密实混凝土尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新自密实混凝土编码；根据尺寸信息，自动分析对应凸台的尺寸位置，自动实现自密实混凝土层模型的创建；
创建底座，连接构件库，确定基础结构类型，确定底座尺寸信息，根据确定的尺寸信息自动更新底座编码；根据尺寸信息，自动分析对应凹槽的位置，结合尺寸，实现底座模型的创建；
创建组合模型，将创建的钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层和底座进行组合，确定组合模型的长度、起终点板缝、超高设置以及组合布置；
创建钢筋模型，连接构件库，确定配筋的轨道构件及其几何尺寸，选择钢筋编号、类型，确定单个对应钢筋尺寸，包含：半径、长度，确定混凝土保护层厚度、钢筋布置组合、钢筋起点相对XYZ坐标，实现自密实混凝土层、底座模型内钢筋创建。
4.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，根据工程信息和轨道设计信息，创建轨道数据模型的具体方法为：
根据项目断链信息，实现内外业断链实际里程与连续里程的相互转换；
平面控制点参数分析，根据线路起点经纬距、直线要素、圆曲线要素以及缓和曲线要素计算平面控制点对应的数据，用于后续需要根据里程计算的坐标，所述平面控制点至少包括：直线起点、前缓和曲线起点、前缓和曲线终点、圆曲线起点、圆曲线终点、后缓和曲线起点、后缓和曲线终点对应的里程、经纬距；
纵断面控制点参数分析，根据线路起点高程、坡度、曲线半径计算纵断面参数，用于后续根据里程计算的高程，所述纵断面控制点至少包括：直线起点、直线终点、曲线起点、曲线终点；计算数据包含：里程、高程、坡度、竖曲线转角、竖曲线半径、曲线圆心X坐标、曲线圆心Y坐标；
根据线路平纵断面参数、桥梁表、隧道表，实现沿线路的基础结构划分，实现线路走向、路基、桥梁、隧道构筑物分布的数字化表达；
根据线路平纵断面进行超高设计，根据路基、桥梁、隧道段的长度进行配板设计，结合轨道结构组成信息进行轨道构件数据计算，生成数据模型。
5.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，根据轨道构建模型和轨道数据，自动生成轨道BIM模型的具体方法为：
通过构件标准命名与编号连接构件库与数据模型；
读取轨道结构设计中设计信息，含轨道组成以及高度；
将桥梁、隧道、路基段依次按照线路走向划分；
选择需要布置的段落表，在数据模型中查询段落段对应的所有轨道布置信息；
从构件库中调取轨道板与自密实混凝土，按照数据模型进行布置、旋转，在后台中存储钢轨断面模型，根据控制点坐标信息实现钢轨模型的临时创建；
底座根据控制点的信息，坐标X、Y、Z、方位角、坡度以及超高，实现底座模型的临时创建。
6.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，还包括：通过生成的轨道BIM模型，能指导轨道板工厂制造；还能指导轨道板、底座、底座现场施工。
7.如权利要求1的一种CRTSⅢ型板式无砟轨道的BIM设计方法，其特征在于，轨道BIM模型，还能根据轨道板工厂制造数据和轨道板、底座、底座现场施工数据，进行自动更新。
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