CN112734922A - 一种铁路路基的三维设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路路基的三维设计方法，该方法对不同构件进行优先级和从属关系划分，并应用可视化的树状图针对不同的构件进行管理和设计，快速定义多个构件的逻辑关系，有效提高设计效率；同时利用三维的可视化特点，使参数设计在三维视角下完成，提高设计准确度；将设计参数存储入构件对象中，便于不同专业的交互，提高专业接口的设计水平，具有明显的社会经济效益。

Description

一种铁路路基的三维设计方法

技术领域

本发明应用于铁路工程领域，具体涉及一种铁路路基的三维设计方法。

背景技术

铁路路基三维建模是运用计算机技术，在三维环境下，将路基信息与可视化工具结合，用于路基研究的技术。该技术可将铁路设计结果用三维图形形象直观地显示出来，人们可以凭借直观的三维图形对设计方案提出见解，为各专业的配合提供方便，同时也为方案审查人员和高层决策者提供更加可靠的决策依据。

目前，铁路工程路基三维BIM设计建模主要有两种方法：第一种是根据路基横断面设计图或数据，建立路基三维模型。但是，这种方法的三维设计成果是基于二维设计图形成，设计过程并没有利用三维设计的优势，仅是二维设计成果的三维化；第二种是通过点线包络成面的方式建立若干个路基横断面模板，再将横断面模板沿线路拉伸形成路基三维模型，这种方法将路基横断面进行整体拉伸，因此造成单个构件的位置和参数以及构件间的从属关系不便于进行调整，无法满足铁路路基三维设计的要求。

因此，实有必要提供一种新的铁路路基设计方法以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提出一种铁路路基的三维设计方法，以便能够解决现有技术设计思路不合理而存在以上缺陷的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁路路基的三维设计方法，包括如下步骤：

创建多个自定义构件；

设定多个可赋值的决定参数，建立所述决定参数与所述自定义构件的映射关系，使每个所述自定义构件受至少受一个决定参数影响；

确定多个所述自定义构件的从属变动关系，仅由所述决定参数决定的自定义构件为基础构件，同时与所述决定参数以及其他自定义构件相关的自定义构件为从属构件，所述从属构件包括至少一个因变参数，影响所述因变参数的自定义构件为父构件，受所述因变参数影响的构件为子构件；

确定所述自定义构件的优先级；优先级低的从属构件因变参数随优先级高的因变参数或随所述基础构件的决定参数变动；

建立所述自定义构件因变参数的映射关系形成可视化树状图；

根据实际需求对所述自定义构件的决定参数进行赋值，并调整所述因变参数，形成三维的铁路路基结构。

优选的，所述决定参数和/或所述因变参数包括几何参数，定位参数和其他属性参数中的任意一种或多种。

优选的，所述几何参数可根据地形、地质情况进行赋值。

优选的，所述其他属性参数包括所述自定义构件的材料选择、工艺工法中的任意一种或多种。

优选的，当所述自定义构件为基础构件时，所述定位参数可根据地形、三维线路数据进行赋值；当所述自定义构件为从属参数构件时，所述定位参数可以为决定参数和因变参数中的任意一种，若为因变参数，则由优先级高于自身的自定义构件决定。

优选的，所述基础构件可以为三维路线数据或三维地形模型。

优选的，所述从属构件可选为路基基床、护肩、边坡、土石方、排水沟或挡土墙。

优选的，所述路基基床的优先级最高，所述三维路线为路基基床的父构件，所述从属结构的优先级低于所述路基基床的优先级，为所述路基基床的子构件。

优选的，以所述路基基床作为父构件，创建所述路基基床的子构件，可选为护肩、边坡、土石方、排水沟或挡土墙中的任意一个或多个。

优选的，以所述三维地形模型作为父构件的从属构件可以为边坡。

与相关技术相比，本发明的铁路路基的三维设计方法通过对不同构件进行优先级和从属关系划分，并应用可视化的树状图针对不同的构件进行管理和设计，快速定义多个构件的逻辑关系，当其中一个设计元素更改时，可以对整体进行重建，快速完成整体的更改，有效提高设计效率；同时利用三维的可视化特点，使参数设计在三维视角下完成，提高设计准确度；将设计参数存储入构件对象中，便于不同专业的交互，提高专业接口的设计水平，具有明显的社会经济效益。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所做的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明铁路路基的三维设计方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

请参图1所示，本发明提供了一铁路路基的三维设计方法。该方法通过对不同构件进行优先级和从属关系划分，并应用可视化的树状图针对不同的构件进行管理，可以快速定义多个构件的逻辑关系，有效提高设计效率。

具体包括如下步骤：

步骤S1：创建多个自定义构件，并设定与自定义构件具有映射关系的多个可赋值的决定参数。

每个自定义构件为铁路路基结构上的一个组成的结构，对应的结构在形成实物后既可以为独立可拆分的结构，也可以为与其他结构为一体结构，例如路基的某些结构的实体结构较为复杂或体积过大，则可拆分为多个自定义构件分别进行设计，在完成设计后按照整体进行施工建造，均是可以实施的。

每个自定义构件设定多个可赋值的决定参数，建立所述决定参数与所述自定义构件的映射关系，使每个所述自定义构件与至少受一个决定参数影响；该映射关系并不限定为一一对应，每个自定义构件可以由一个决定参数影响，也可以由多个决定参数影响；而一种决定参数也不一定仅影响一个自定义构件。在不同的自定义构件中，同一种类的决定参数可以被赋予不同的取值，因此，同一个决定参数并非在所有的自定义构件中均相同。

决定参数可以为几何参数，定位参数和其他属性参数等。具体的参数类型可以根据实际需要自由进行设置。

针对自定义构件的创建应包括参数和形成其几何造型所需的运算过程、操作逻辑关系。决定参数的赋值通过数据的读取和写入实现，当几何参数、定位参数发生变化时，构件将基于存入的运算过程和逻辑关系重生成，设计参数与三维构件模型能够实时交互。

几何参数用于控制自定义构件的形态，应根据地形、地质情况进行参数调整；定位参数用于决定自定义构件的连接属性；其他属性参数主要存储构件的材料、工艺、工法等数据信息，这些信息不影响构件的造型和位置，但将作为重要内容应用于建设阶段。

步骤S2：确定多个自定义构件的从属变动关系；

仅由所述决定参数决定的自定义构件为基础构件；同时与所述决定参数以及其他自定义构件相关的自定义构件为从属构件。

其中从属构件包括至少一个因变参数，进一步的，从因变参数的角度对两个自定义构件之间的关系进行划分：影响所述因变参数的自定义构件为父构件，受所述因变参数影响的构件为子构件；即，父构件为当自身变化可驱动其他构件随之变化的构件，子构件为自身变化不影响其他构件。

父构件和子构件并非一一对应的关系，任意一个自定义构件既可以为父构件也可同时作为子构件，每个父构件可拥有多个子构件，子构件也可具有多个父构件。子构件一定是从属构件，父构件既可以为基础构件，也可以为从属构件。

其中因变参数类似于决定参数，可以为几何参数，定位参数和其他属性参数。但与决定参数不同的是，因变参数并非通过读取和写入数据进行赋值得到的，而是根据其他自定义构件的决定参数或其他自定义构件的因变参数决定的，当因变参数的决定参数变动时，因变参数也随之而变化，体现在自定义构件上，即为子构件随着父构件的变化而变化。

通常，定位参数多为从属构件的因变参数，是决定某个子构件与其他构件之间的连接定位关系的，当然，在某些特殊的情况下，也可以为决定参数。当所述自定义构件为基础构件时，定位参数可根据地形、三维线路数据进行赋值。

步骤S3：确定多个所述自定义构件的优先级；

优先级低的从属构件因变参数随优先级高的因变参数或随所述基础构件的决定参数变动；

基础构件的优先级高于从属构件，从属构件中，父构件的优先级高于子构件的优先级。在父构件中，也具有不同的优先级别，当一个子构件对应多个父构件时，子构件的变化遵循高优先级父构件的变化。

这样，当完成设计后，其中某个设计元素发生变更时，可以通过重新赋值，进行整体设计的快速重建，有效提高设计的效率。

步骤S4：建立所述自定义构件因变参数的映射关系形成可视化树状图；根据步骤S2-S3中确认的各个自定义构件之间的优先级和影响关系，形成可视化的树状图，其中优先级最高的构件作为树状图的主干部分，依据父构件-子构件的父子关系逐层建立枝干部分，形成完整的树状结构图。在实际工作过程中，可以将各个区域的枝干部分分配给不同人进行设计，最后再跟进树状图的结构关系进行整合，可以有效提高工作效率。

步骤S5根据实际需求对所述自定义构件的决定参数进行赋值，并调整所述因变参数，形成三维的铁路路基结构。

在实际设计过程中，基础构件可以为三维路线数据或三维地形模型，从属构件可以为路基基床、护肩、边坡、土石方、排水沟和挡土墙等其他构件。在从属构件中，路基基床的优先级最高，其次为除路基基床以外的其他构件，例如护肩、边坡、土石方、排水沟、挡土墙等。

设计构件关系时，导入三维线路数据和沿线三维地形模型，将线路数据作为路基的父构件，所有路基构件都依据线路变化。其次是路基基床，添加到树状图上，作为线路的子构件，再在图中添加路基基床的子构件，如边坡、护肩、土石方、排水沟、挡土墙等构件，构件关系逐级深入，相互继承。此外，三维地形同样是路基的父构件，但是它仅影响部分构件，诸如路基的边坡。

本发明的有益效果和优点是：与相关技术相比，本发明的铁路路基的三维设计方法通过对不同构件进行优先级和从属关系划分，并应用可视化的树状图针对不同的构件进行管理和设计，快速定义多个构件的逻辑关系，当其中一个设计元素更改时，可以对整体进行重建，快速完成整体的更改，有效提高设计效率；同时利用三维的可视化特点，使参数设计在三维视角下完成，提高设计准确度；将设计参数存储入构件对象中，便于不同专业的交互，提高专业接口的设计水平，具有明显的社会经济效益。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其他实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种铁路路基的三维设计方法，包括如下步骤：

创建多个自定义构件；

设定多个可赋值的决定参数，建立所述决定参数与所述自定义构件的映射关系，使每个所述自定义构件受至少受一个决定参数影响；

确定多个所述自定义构件的从属变动关系，仅由所述决定参数决定的自定义构件为基础构件，同时与所述决定参数以及其他自定义构件相关的自定义构件为从属构件，所述从属构件包括至少一个因变参数，影响所述因变参数的自定义构件为父构件，受所述因变参数影响的构件为子构件；

确定多个所述自定义构件的优先级；优先级低的从属构件因变参数随优先级高的因变参数或随所述基础构件的决定参数变动；

建立所述自定义构件因变参数的映射关系形成可视化树状图；

根据实际需求对所述自定义构件的决定参数进行赋值，并调整所述因变参数，形成三维的铁路路基结构。

2.根据权利要求1所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述决定参数和/或所述因变参数包括几何参数，定位参数和其他属性参数中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述几何参数可根据地形、地质情况进行赋值。

4.根据权利要求2所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述其他属性参数包括所述自定义构件的材料选择、工艺工法中的任意一种或多种。

5.根据权利要求2所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，当所述自定义构件为基础构件时，所述定位参数可根据地形、三维线路数据进行赋值；当所述自定义构件为从属参数构件时，所述定位参数可以为决定参数和因变参数中的任意一种，若为因变参数，则由优先级高于自身的自定义构件决定。

6.根据权利要求1所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述基础构件为三维路线数据或三维地形模型。

7.根据权利要求6所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述从属构件可选为路基基床、护肩、边坡、土石方、排水沟或挡土墙。

8.根据权利要求7所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，所述路基基床的优先级最高，所述三维路线为路基基床的父构件，所述从属构件的优先级低于所述路基基床的优先级，为所述路基基床的子构件。

9.根据权利要求6所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，以所述路基基床作为父构件，在可视化树状图上创建所述路基基床的子构件，可选为护肩、边坡、土石方、排水沟或挡土墙中的任意一个或多个。

10.根据权利要求6所述的铁路路基的三维设计方法，其特征在于，以所述三维地形模型作为父构件的从属构件可以为边坡。

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