CN112948954A - 带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统 - Google Patents

带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统。该方法包括步骤：获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。本发明获得的接触网腕臂定位模型能够达到自适应于动态变化参数，保证接触网腕臂对于站前专业的适应性。

Description

带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统
技术领域
本发明属于电气化铁路技术领域，更具体地，涉及一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统。
背景技术
目前我国对于接触网腕臂BIM设计，大都是按照部颁标准《电气化铁路接触网零部件》(TB/T 2075—2010)，基于已有接触网安装图标准、电力金具手册、各线路接触网招标零件等资料，对接触网的固有零件进行预分类，并通过三维建模软件(如Revit、Inventor等)对零件进行3D建模，最后通过零散零件的组合拼接完成接触网整体腕臂定位结构的三维模型建立。这种建模方式实际使用后发现，接触网腕臂采取单一的零件组合建模方式难以满足当下BIM设计的精度要求。
现有技术的关键缺陷在于：(1)对于某一线路，其全线的接触网技术参数并非一致，单一的接触网腕臂模型无法反映真实接触网设备情况。(2)对于某一线路，接触网不同的立柱，其所处位置超高值、侧面限界值均不同，单一的接触网腕臂模型无法反映真实接触网设备情况。如从接触网专业自身出发，不同的拉出值、结构高度、导高等接触网技术参数均会影响接触网腕臂的模型构样，这是通过单一组合腕臂零部件无法模拟的。而对于其他专业而言，接触网立柱所处的位置超高值、侧面限界值等外部接口参数同样会影响接触网腕臂的模型构样，也是通过单一组合腕臂零部件无法模拟的。
为了提高接触网腕臂BIM设计的适应性、精确性，增强BIM设计对施工的指导意义，保障轨道交通的安全运行，都亟待需要对接触网展开深入研究一种适用于BIM设计的接触网腕臂定位装置的约束建模方法，达到模型能够自适应于接触网各技术参数与外部接口参数的效果，保证接触网腕臂BIM设计的精确性，同时也达到该模型能够指导施工预配腕臂的目的。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法及系统，获得的接触网腕臂定位模型能够达到自适应于动态变化参数，保证接触网腕臂对于站前专业的适应性。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，包括步骤：
获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
优选的，所述建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型包括步骤：
根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，获得腕臂二维约束结构；
根据根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、动态变化的结构参数和位置约束条件、以及腕臂二维约束结构，获得接触网腕臂定位装置的二维约束模型。
优选的，所述二维约束模型中包括各个零部件的铰接点，所述将零部件件模型嵌入到二维约束模型中包括步骤：按照各个零部件的铰接点将零部件件模型嵌入到二维约束模型中。
优选的，动态变化的结构参数包括：接触网拉出值和导高值。
优选的，动态变化的位置约束条件包括：接触网立柱的侧面限界值。
按照本发明的第二方面，提供了一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，包括：
第一获取模块，用于获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
第二获取模块，用于获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
二维约束模型建模模块，用于根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
零部件建模模块，用于对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
嵌入模块，用于将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
总体而言，本发明与现有技术相比，具有有益效果：获得的接触网腕臂定位模型能够达到自适应于动态变化参数，保证接触网腕臂对于站前专业的适应性，具体表现在：
1)接触网腕臂采取单一的零件组合建模方式难以满足当下BIM设计的精度要求，本专利从接触网专业自身出发，不同的拉出值、结构高度、导高等接触网技术参数均会影响接触网腕臂的模型构样，这是通过单一组合腕臂零部件无法模拟的。
2)对于某一线路，接触网不同的立柱，其所处位置超高值、侧面限界值均不同，单一的接触网腕臂模型无法反映真实接触网设备情况，本专利接触网腕臂模型能够达到自适应于外部接口参数的效果，保证接触网腕臂对于站前专业的适应性。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的建模示意图；
附图标记：1-吊钩定位环；2-定位器；3-定位器底座；4-垂直定位环；5-水平定位环；6-腕臂管帽；7-腕臂管帽；8-双套筒连接器；9-套管单耳；10-承力索座；11-平腕臂绝缘子；12-斜腕臂绝缘子；13-定位器电连接线；14-斜腕臂；15-水平腕臂；16-定位管；17-腕臂支撑；18-防风拉线；19-定位管吊线；20-弹性吊索；21-腕臂上底座；22--腕臂下底座。
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。
如图1所示，本发明实施例的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，包括步骤：
S1，获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
S2，获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
S3，根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
S4，对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
S5，将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
下面具体说明每个步骤的优选实现方式。
S1.保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件获取
首先，将线路中腕臂二维约束模型中不变的条件确认，包括接触网支柱的超高值，三角腕臂安装图中斜腕臂与平腕臂的铰接点与承力索的距离，腕臂棒式绝缘子尺寸、平腕臂末端与承力索座距离、斜腕臂末端与套筒座距离、平腕臂棒式绝缘子及平腕臂单管套耳与棒式绝缘子的距离，定位器的型号，旋转双耳零件尺寸、定位管末端与定位器底座间距，腕臂安装图中吊线定位钩与接触线的横线距离值。
S2.动态变化的结构参数和位置约束条件获取
其次，考虑线路中腕臂二维约束模型中可变的条件，如接触网技术参数中的结构高度、拉出值，如接触网不同立柱位置的侧面限界值等。
S3.综合不变与可变条件得到接触网二维约束模型
优选地，S3包括子步骤：
S31，根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，获得腕臂二维约束结构；
S32，根据根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、动态变化的结构参数和位置约束条件、以及腕臂二维约束结构，获得接触网腕臂定位装置的二维约束模型。
下面结合图2说明具体实现方式。
二维约束模型的建立应根据不同工点的具体参数而变化。首先根据接触网支柱的超高值确定接触网受电弓中心线，通过接触网拉出值、导高确定该处悬挂点的接触线位置，记作点A。通过位置A，根据该处接触网悬挂的结构高度可得到该悬挂点承力索及承力所座的位置，记作点B。通过位置B，根据三角腕臂安装图中斜腕臂与平碗臂的铰接点与承力索的距离，可得到三角腕臂平碗臂与斜腕臂的铰接点套筒座位置，记为点C。根据该悬挂点上腕臂底座位置点D与下腕臂底座位置点E，通过连接CD、CE，并折合腕臂棒式绝缘子尺寸、平腕臂末端与承力索座距离、斜腕臂末端与套筒座距离即可得到该悬挂点处的接触网平腕臂与斜腕臂。通过上腕臂底座点D与平腕臂棒式绝缘子、平腕臂单管套耳与棒式绝缘子的距离即可得到平腕臂单管套耳位置，记作点F。通过点F，向斜腕臂CE连线作垂线，交CE于垂足点G，则点G为该悬挂点斜腕臂上套筒单耳的位置。连接FG，即可得到该悬挂点接触网三角腕臂的腕臂支撑。由此，点A～点G组成了三角腕臂二维约束结构。
通过位置A，根据定位器的型号、定位器坡度、以及定位器校验抬升量这三项参数，可得到该悬挂点定位器底座的位置，记为点H。通过点H作与定位器抬升限位后的平行线，交斜腕臂CE于点I，I即为斜腕上单管套耳的位置。连接HI，并折合旋转双耳零件尺寸、定位管末端与定位器底座间距，即可得到该悬挂点接触网定位管。通过点A，结合腕臂安装图中吊线定位钩与接触线的横线距离值，可得到吊线定位钩于定位管上的位置，记作点J。连接BJ，即可得到该悬挂点处的定位吊线。由此，点A～点J组成了三角腕臂及定位装置二维约束结构。
S4.各个零部件模型建模；
按照部颁标准《电气化铁路接触网零部件》(TB/T 2075—2010)，对接触网腕臂中设计的各零部件进行三维建模，得到各零部件三维模型族。
S5.获得接触网腕臂定位装置模型
将已建立的二维约束模型绘制于BIM设计软件中，由于二维约束模型的构建过程中已充分考虑的零部件尺寸长度，故将零件族在BIM设计软件的平、立面上依次将各零部件嵌入至二维约束模型中的铰接点，即可完成腕臂定位装置三维模型设计。
本发明实施例的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，包括：
第一获取模块，用于获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
第二获取模块，用于获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
二维约束模型建模模块，用于根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
零部件建模模块，用于对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
嵌入模块，用于将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
系统的实现原理、技术效果与上述方法类似，此处不再赘述。
必须说明的是，上述任一实施例中，方法并不必然按照序号顺序依次执行，只要从执行逻辑中不能推定必然按某一顺序执行，则意味着可以以其他任何可能的顺序执行。
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，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，包括步骤：
获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
2.如权利要求1所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，所述建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型包括步骤：
根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，获得腕臂二维约束结构；
根据根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、动态变化的结构参数和位置约束条件、以及腕臂二维约束结构，获得接触网腕臂定位装置的二维约束模型。
3.如权利要求1所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，所述二维约束模型中包括各个零部件的铰接点，所述将零部件件模型嵌入到二维约束模型中包括步骤：按照各个零部件的铰接点将零部件件模型嵌入到二维约束模型中。
4.如权利要求1所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，动态变化的结构参数包括：接触网拉出值和导高值。
5.如权利要求1所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，动态变化的位置约束条件包括：接触网立柱的侧面限界值。
6.一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取接触网定位装置的预先设计好保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件；
第二获取模块，用于获取接触网定位装置的动态变化的结构参数和位置约束条件；
二维约束模型建模模块，用于根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型；
零部件建模模块，用于对接触网定位装置的零部件进行建模，获得各个零部件模型；
嵌入模块，用于将零部件件模型嵌入到二维约束模型中，获得接触网腕臂定位装置模型。
7.如权利要求6所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，其特征在于，所述建立接触网腕臂定位装置的二维约束模型包括步骤：
根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、以及动态变化的结构参数和位置约束条件，获得腕臂二维约束结构；
根据根据获取到的保持不变的零部件尺寸参数和位置约束条件、动态变化的结构参数和位置约束条件、以及腕臂二维约束结构，获得接触网腕臂定位装置的二维约束模型。
8.如权利要求6所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，其特征在于，所述二维约束模型中包括各个零部件的铰接点，所述将零部件件模型嵌入到二维约束模型中包括步骤：按照各个零部件的铰接点将零部件件模型嵌入到二维约束模型中。
9.如权利要求6所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模系统，其特征在于，动态变化的结构参数包括：接触网拉出值和导高值。
10.如权利要求6所述的一种带驱动约束的接触网腕臂定位装置三维建模方法，其特征在于，动态变化的位置约束条件包括：接触网立柱的侧面限界值。
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