CN112818562A - 铁路通信及信息系统的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种铁路通信及信息系统的设计方法,涉及铁路施工技术领域,以解二维实体图纸进行设计交底,并不能有效直观的反映现场实况,无法进行碰撞等缺陷检查的技术问题。该设计方法包括:创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型;利用三维信息模型,查找设计缺陷;基于三维信息模型进行数字仿真建造,以提前发现施工过程中可能存在的问题;根据设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题,优化三维信息模型。通过使用该设计方法创建的三维信息模型能够真实地反映现场实况,能够快速找到通信系统和旅客信息服务系统中存在的设计缺陷,以及在施工过程中可能存在的问题,并能够根据发现的设计缺陷和问题对三维信息模型进行优化。
Description
技术领域
本发明实施例涉及铁路施工技术领域,尤其涉及一种铁路通信及信息系统的设计方法。
背景技术
随着社会文明的不断进步,铁路运输行业已开始走向低能耗、低污染、高质量、高品位的方向发展。
但是,目前各地铁路建设仍使用二维实体图纸进行设计交底,并不能有效直观的反映现场实况,也无法进行碰撞等缺陷检查。比如在进行铁路通信及信息系统的设计时,每位工程师均单独设计自己所负责的部分,并在设计完成后使用二维实体图纸交底。但是,每位工程师所做设计之间并不能在二维图纸上直接关联来进行碰撞、缺失等检查。在真正施工过程中,可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁、柱等结构件妨碍着管线的布置,这种就是施工中常遇到的碰撞问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种铁路通信及信息系统的设计方法,以解现有技术中二维实体图纸进行设计交底,并不能有效直观的反映现场实况,无法进行碰撞等缺陷检查的技术问题。
本发明实施例提供了一种铁路通信及信息系统的设计方法,该设计方法包括:
创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型;
利用所述三维信息模型,查找设计缺陷;
基于所述三维信息模型进行数字仿真建造,以提前发现施工过程中可能存在的问题;
根据所述设计缺陷以及所述施工过程中可能存在的问题,优化所述三维信息模型。
在一种可能的实现方式中,所述创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型,包括:
获取所述通信系统和所述旅客信息服务系统的设计数据;
多位工程师根据所述设计数据协同绘制所述三维信息模型。
在一种可能的实现方式中,该设计方法还包括:所述优化所述三维信息模型后,再次查找设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题。
在一种可能的实现方式中,设计方法还包括:从所述三维信息模型中提取平面设计图纸,所述平面设计图纸包括综合管线图和综合结构留洞图。
在一种可能的实现方式中,该设计方法还包括:从所述三维信息模型中以报告形式输出非图形数据,所述非图形数据包括设备表、工程量清单、成本分析报告、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
在一种可能的实现方式中,所述设计缺陷包括设计错误、设计遗漏、设计碰撞和设计缺失。
在一种可能的实现方式中,该设计方法还包括:根据构建颜色和材质信息对所述三维信息模型进行渲染。
在一种可能的实现方式中,该设计方法还包括:对所述三维信息模型进行轻量化处理。
在一种可能的实现方式中,所述对所述三维信息模型进行轻量化处理包括:
获取所述三维信息模型的模型结构树;
获取所述三维信息模型中的重复的构件模型,并将每种重复的构件模块建立独立的被引用模型;
在原先删除构建模型的位置引用对应的所述被引用模型,并对所述模型结构树进行更新。
在一种可能的实现方式中,所述对所述三维信息模型进行轻量化处理还包括:删除所述三维信息模型中包含的渲染数据。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明实施例提供了一种铁路通信及信息系统的设计方法,该设计方法包括:创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型;利用三维信息模型,查找设计缺陷;基于三维信息模型进行数字仿真建造,以提前发现施工过程中可能存在的问题;根据设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题,优化三维信息模型。通过使用该设计方法创建的三维信息模型能够真实地反映现场实况,能够快速找到通信系统和旅客信息服务系统中存在的设计缺陷,以及在施工过程中可能存在的问题,并能够根据发现的设计缺陷和问题对三维信息模型进行优化。不需要等到在真正施工过程才能发现膨胀等设计缺陷,避免了出现返工修改的情况发生,提高了施工的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的铁路通信及信息系统的设计方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型的流程图;
图3为本发明实施例提供的对三维信息模型进行轻量化处理的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前各地铁路建设仍使用二维实体图纸进行设计交底,并不能有效直观的反映现场实况,也无法进行碰撞等缺陷检查。比如在进行铁路通信及信息系统的设计时,每位工程师均单独设计自己所负责的部分,并在设计完成后使用二维实体图纸交底。但是,每位工程师所做设计之间并不能在二维图纸上直接关联来进行碰撞、缺失等检查。在真正施工过程中,可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁、柱等结构件妨碍着管线的布置,这种就是施工中常遇到的碰撞问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种铁路通信及信息系统的设计方法,该铁路通信及信息系统的设计方法可以使用BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)软件来进行实施。
BIM软件能够实现可视化的三维信息模型,可视化即“所见所得”。对于建筑行业来说,可视化的三维信息模型运用在建筑业的作用非常大。特别是近几年建筑业的建筑形式各异,复杂造型在不断的推出,这种复杂造型仅依靠平面二维图纸往往难以展示,同时,紧靠人脑去想象的三维形象也较为困难。所以,BIM提供了可视化的思路,让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。BIM的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视,在BIM建筑信息模型中,由于整个过程都是可视化的,所以,可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成,更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
BIM模型也是面向对象化的三维信息模型,利用一定规则确定几何参数和约束,完成面向对象化的模型搭建。并且建筑模型里用来代表建筑构件的基本元素也是一个数字化对象,如数字化的门、窗、墙体、梁、柱等,完全可以表现其相应的物理属性和功能特性,同时具有智能的互动能力,如门窗与墙体、墙梁与柱子之间能自动结构并且完成扣减关系,完成几何关系和功能结构协同统一。
每一个BIM对象都包含了标识自身所有属性特征的完整的参数。除了有单纯的视觉效果外,模型还包含了构件的几何数据和一些非几何属性,如材料强度、构件造价、供应商等信息。参数化的意义在于统计与分析,如工程量、材料、设备统计等,在BIM的三维信息模型中完全可以自动化、智能化完成,同时可以与其他专业软件数据共享,进行结构验算、能耗分析、日照分析、检测碰撞以及虚拟建造等。面向对象的参数化模型带来的价值包括专业协调、模拟和优化设计。
基于一定标准和规则而搭建的BIM数据库,可以导出各种形式的信息。例如,可以直接从三维BIM模型中提取2D图纸,如综合管线图、综合结构留洞图等。也可以将非图形数据以报告的信息输出,如设备表、工程量清单、成本分析、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等。对于模型中的任何信息变动,都会及时、准确的反应在这些报告中,极大的提高了劳动效率。
如图1所示,该铁路通信及信息系统的设计方法包括步骤S101至步骤S104。
步骤S101、创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型。
步骤S102、利用三维信息模型,查找设计缺陷。
步骤S103、基于三维信息模型进行数字仿真建造,以提前发现施工过程中可能存在的问题。
步骤S104、根据设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题,优化三维信息模型。
通过使用该设计方法创建的三维信息模型能够真实地反映现场实况,能够快速找到通信系统和旅客信息服务系统中存在的设计缺陷,以及在施工过程中可能存在的问题,并能够根据发现的设计缺陷和问题对三维信息模型进行优化。不需要等到在真正施工过程才能发现膨胀等设计缺陷,避免了出现返工修改的情况发生,提高了施工的效率。
其中,步骤S101、创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型,具体流程如图2所示,包括步骤S201和步骤S202。
步骤S201、获取通信系统和旅客信息服务系统的设计数据。
步骤S202、多位工程师根据设计数据协同绘制三维信息模型。
在BIM软件中创建的三维信息模型是利用一定确定几何参数和约束,完成的面向对象化的模型。所以,在进行创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型时,需要获取通信系统和旅客信息服务系统的设计数据,这些设计数据是由多个部门的工程师提前计算确定的。在获取到设计数据后,每位工程师能够分别创建自身所负责的三维信息模型的局部,多位工程师在BIM软件中协同工作,共同完成三维信息模型的绘制。
在多位工程师协同绘制三维信息模型时,需要在多位工程师使用的BIM软件之间共同遵循统一的信息交换和共享的标准,其中,该统一的标准可以采用IFC标准。IFC标准本质上是建筑物和建筑工程数据的定义,反映现实世界中的对象。它采用了一种面向对象的、规范化的数据描述语言EXPRESS语言作为数据描述语言,定义所有用到的数据。EXPRESS语言通过一系列的说明来进行描述,这些说明主要包括类型说明、实体说明、规则说明、函数说明与过程说明。EXPRESS语言中语言的定义和对象描述主要靠实体说明来实现,在IFC2x3中共定义了653个实体类型。一个实体说明定义了一种对象的数据类型和它的表示符号,它是对现实世界中一种对象的共同性质的描述。对象的特性在实体定义中则使用类的属性和规则来表达。实体的属性可以是EXPRESS中的简单数据类型(数字、字符串、布尔变量等),更多的是其它实体对象。与其他面向对象语言一样,EXPRESS语言同样可以描述实体之间的继承派生关系。可以通过定义一个实体是另一个实体的子类或超类建立实体之间的继承关系,子类可以继承超类的属性。在EXPRESS语言支持多重继承,一个子类实体可以同时拥有多个超类,但是,在IFC标准并没有使用多重继承,所有的实体类型最多只有一个直接超类。IFC模型可以划分为四个功能层次:即资源层、核心层、交互层和领域层。每个层次都包含一些信息描述模块,并且模块间遵守“重力原则”,即每个层次只能引用同层次和下层的信息资源,而不能引用上层资源。这样上层资源变动时,下层资源不受影响,保证信息描述的稳定。
当然,在创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型的时候,也可以让单独的创建人员来负责,单独的创建人员在获取到通信系统和旅客信息服务系统的设计数据后,独立完成对三维信息模型的绘制,能够节省多位工程设计人员的时间。但是,采用单独的创建人员来进行三维信息模型创建的时候,三维信息模型负责各部分的多位工程设计人员对所创建的三维信息模型不够熟悉,需要在查找到设计缺陷或者施工过程中可能存在的问题时,需要重新确定是单独创建人员在创建过程中发生的错误,还是工程设计人员在设计数据计算时发生的错误,给三维信息模型的优化带来了不便。
进一步地,该铁路通信及信息系统的设计方法还包括:优化三维信息模型后,再次查找设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题。
工程技术人员能够根据三维信息模型发现设计缺陷,以及根据数字仿真建造体现发现施工过程中可能存在的问题。在发现设计缺陷和施工过程中可能存在的问题后,工程技术人员能够通过调整通信系统和旅客信息服务系统的设计数据,来优化三维信息模型。
优化三维信息模型后,工程技术人员可以通过再次查找设计缺陷,以及再次进行数字仿真建造来提前发现施工过程中可能存在的问题,来确认是否仍存在设计缺陷或施工过程中可能存在的问题。如果优化三维信息模型后,发现仍存在设计缺陷或或施工过程可能存在的问题,需要再次优化三维信息模型,直至三维信息模型不再有设计缺陷或或施工过程可能存在的问题。
进一步地,该铁路通信及信息系统的设计方法还包括:从三维信息模型中提取平面设计图纸,平面设计图纸包括综合管线图和综合结构留洞图。
三维信息模型存在于计算机上,在具体的施工现场,施工人员仍需要根据平面设计图纸来进行施工。在通过查找设计缺陷,以及进行数字仿真建造提前发现施工过程中可能存在的问题,优化三维信息模型,确认三维信息模型不存在设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题后,将平面设计图纸从三维信息模型导出,方便施工人员持有平面设计图纸来进行现场施工。其中平面设计图纸包括并不限于综合管线图和综合结构留洞图,还可以是其他施工需要的平面图纸。
进一步地,该铁路通信及信息系统的设计方法还包括:从三维信息模型中以报告形式输出非图形数据,非图形数据包括设备表、工程量清单、成本分析报告、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
输出的设备表能够让施工人员按照三维信息模型中所表示出来的设备类型和数量进行准备,方便在施工的时候进行安装和使用,不需要再人工计算所需要的各类型设备的数量。
工程量清单能够给出施工的工程量,能够让施工单位预估所需要的施工人员数量,所需要的施工工期,以及所需要的工程机械等。
成本分析报告能够让施工单位在施工之前对施工成本提前预知,方便施工单位在施工过程中对各向施工成本进行管控,保证施工单位的利润。
碰撞检查侦错报告能够让工程设计人员明确碰撞的位置和碰撞的原因,使碰撞涉及的工程设计人员能够及时找到设计缺陷,快速对三维信息模型进行调整。
建议改进方案能够让工程设计人员明确获知现在设计中可能存在的不足,以及可以改进的地方。比如,在保证正常受力要求下,墙体还可以进行减重设计等。
其中,该铁路通信及信息系统的设计方法中所提及的设计缺陷包括设计错误、设计遗漏、设计碰撞和设计缺失。所谓设计错误是指,形状和尺寸上存在着计算上的错误或者违背设计要求,比如管道的外径不符合设计规范。设计遗漏是指,某个位置本应该设计有某构建,但是在该位置却是空白状态。设计碰撞是指,两个构建在空间上发生部分重叠。设计缺失是指,某个构件并不完整,不符合实际情况。
进一步地,该铁路通信及信息系统的设计方法还包括:根据构建颜色和材质信息对三维信息模型进行渲染。
对三维信息模型进行渲染后,使工程设计人员能够更加直观地看到建造完成后的样式,方便工程设计人员对三维信息模型进行优化。也能够使用渲染后的三维信息模型进行汇报和演示,使审批人员能够直观看到工程设计人员的设计意图,进而加快审批流程。
进一步地,该铁路通信及信息系统的设计方法还包括:对三维信息模型进行轻量化处理。
在步骤S101中创建完成的通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型,在计算机中占有较大的内存空间,不方便三维信息模型的文件进行复制、传输和保存。将三维信息模型进行轻量化处理后,能够减少三维信息模型在计算机中所占的内存空间,进而能够使三维信息模型进行快速的复制、传输和保存。
具体地,对三维信息模型进行轻量化处理的具体流程如图3所示,包括步骤S301至步骤S302。
步骤S301、获取三维信息模型的模型结构树。
步骤S302、获取三维信息模型中的重复的构件模型,并将每种重复的构件模块建立独立的被引用模型。
步骤S303、在原先删除构建模型的位置引用对应的被引用模型,并对模型结构树进行更新。
步骤S301中所获取的模型结构树能够反映各个构件模型之间的位置关系、从属关系、引用关系等。
在三维信息模型中可能存在着大量的重复的构建模型,比如,在三维信息模型中存在多个完全相同的管道、多个完全相同的梁体、多个完全相同的窗户等。
以多个完全相同的管道为例,在步骤S302中,多个完全相同的管道只保留一个,并将保留的管道保存为独立的模型,该独立的模型为被引用模型。在步骤S303中,在原先多个完全相同的管道所在位置引用该管道的独立模型,也即引用被引用模型,使多个完全相同的管道重新出现在三维信息模型中,但是多个完全相同的管道只需要保存一个被引用模型和引用关系即可,大幅减小了三维信息模型的体积。
进一步地,对三维信息模型进行轻量化处理还包括:删除三维信息模型中包含的渲染数据。
将三维信息模型中的渲染数据删除掉后,能够进一步减小三维信息模型所占的内存。而且,并不影响碰撞、错误、遗漏等设计缺陷的检查,也不影响数字仿真建造来提前发现施工过程中可能存在的问题。在需要使用三维信息模型进行展示时,可以再次进行渲染。也可以将三维信息模型上的渲染数据进行单独保存,在需要使用三维信息模型进行展示时,将单独保存的渲染数据重新加载到三维信息模型。
当然,对三维信息模型进行轻量化的处理,并不局限于上述的具体步骤,还可以采用其他技术方案。比如,采用专利CN107247822A中所公开的一种使BIM模型轻量化的方法,具体公开内容包括:步骤一:提取信息数据,在现有体系下的BIM工程建模中,通过使用合法合规的技术手段,在原始BIM模型中提取模型信息数据;步骤二:遍历构件,在提取出的模型信息数据中逐个分析构件几何数据,通过使用Revit提供的二次开发应用程序接口,遍历Revit中的工程文档以及族文档;步骤三:提取构件,在步骤二中提取出的所有构件的清单,以及每个构件清单所使用的族信息数据,以点与面为基本单位,使用二次开发应用程序接口提取工程构件的几何数据;步骤四:解析数据,使用线性代数与空间解析几何的数学方法,对BIM模型中同类型的构件进行分析,分析出使用可复用技术成型的构件模版数据和在BIM模型中的世界坐标系矩阵数据;步骤五:数据存储,将这些数据由内存中的数据以可持久化的形式序列化为本地数据文件,并通过使用数据库的方法将得到的数据进行分门别类地存储,存储于相应的存储设备系统中或将该数据通过网络发送这些数据到远程终端;步骤六:第三方系统获取数据,第三方软件系统从存储设备系统中或者经过网络接收,获取到数据后,通过原始构件模版的局部坐标系网格数据,结合其矩阵数据进行运算获得的世界坐标系,进行预定义的数据结构解析,得到矩阵数据和构件模版几何数据;步骤七:使用矩阵数据与其构件模版几何数据,通过线性代数与空间解析几何的数学方法计算后,逐个解析信息,重新还原该构件在BIM模型世界坐标系下的实际物理位置数据,即还原成原始BIM模型中的构件。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时,可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述,各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对本申请限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,包括:
创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型;
利用所述三维信息模型,查找设计缺陷;
基于所述三维信息模型进行数字仿真建造,以提前发现施工过程中可能存在的问题;
根据所述设计缺陷以及所述施工过程中可能存在的问题,优化所述三维信息模型。
2.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,所述创建通信系统和旅客信息服务系统的三维信息模型,包括:
获取所述通信系统和所述旅客信息服务系统的设计数据;
多位工程师根据所述设计数据协同绘制所述三维信息模型。
3.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,还包括:所述优化所述三维信息模型后,再次查找设计缺陷以及施工过程中可能存在的问题。
4.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,还包括:从所述三维信息模型中提取平面设计图纸,所述平面设计图纸包括综合管线图和综合结构留洞图。
5.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,还包括:从所述三维信息模型中以报告形式输出非图形数据,所述非图形数据包括设备表、工程量清单、成本分析报告、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
6.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,所述设计缺陷包括设计错误、设计遗漏、设计碰撞和设计缺失。
7.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,还包括:根据构建颜色和材质信息对所述三维信息模型进行渲染。
8.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,还包括:对所述三维信息模型进行轻量化处理。
9.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,所述对所述三维信息模型进行轻量化处理包括:
获取所述三维信息模型的模型结构树;
获取所述三维信息模型中的重复的构件模型,并将每种重复的构件模块建立独立的被引用模型;
在原先删除构建模型的位置引用对应的所述被引用模型,并对所述模型结构树进行更新。
10.根据权利要求1所述的铁路通信及信息系统的设计方法,其特征在于,所述对所述三维信息模型进行轻量化处理还包括:删除所述三维信息模型中包含的渲染数据。
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Cited By (2)
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CN113269529A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-17 | 重庆创新工程咨询有限公司 | 一种基于bim模型的建筑工程造价成本的控制系统 |
CN113938895A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-14 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 铁路无线信号的预测方法、装置、电子设备及存储介质 |
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2021
- 2021-02-25 CN CN202110211472.1A patent/CN112818562A/zh active Pending
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CN113938895B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-09-05 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 铁路无线信号的预测方法、装置、电子设备及存储介质 |
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