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1、铁路选线三维联动可视化CAD系统的开发与应用:葛根荣1铁路选线三维联动可视化CAD系统的开发与应用葛根荣(铁道第二勘察设计院,成都610031)TheDevelopmentandApplicationofThree2DimensionalVisibleCADSystemLocationRailwayGeGenrong摘要在分析英国的MOSS、美国的InRail与InRoad、德国的CARD/1等选线软件及澳大利亚旷达线路三维优化规划系统的基础上,开发了具有实时平纵横三维联动和动态仿真可视化的计算机辅助选线系统。介绍系统的主要功能及关键技术:快速整体构建数字地
2、面模型算法,夹点驱动平纵断面设计参数与平纵横实时三维联动显示,线路三维可视化与虚拟场景仿真。在武广、郑西客运专线勘测设计中,该系统发挥了重要的作用,已成为客运专线选线设计必不可少的设计平台。关键词铁路选线计算机辅助设计三维联动可视化虚拟场景仿真在分析英国的MOSS、美国的InRail与InRoad、德修改和完善线路方案,自动设置或导入桥梁、隧道的国的CARD/1等选线CAD软件和澳大利亚旷达路线设置。三维优化规划系统的基础上,研究与开发了具有实时④编辑或修改线路平面、纵断面时,利用三角网数平纵横三维联动和动态仿真可视化的计算机辅助选线字地形模型,可快速内插地
3、面线,并可三维观察纵断系统。该系统通过武广、郑西客运专线勘测设计的实面、横断面的变化。践检验,已成为客运专线选线设计必不可少的设计平⑤分段或全段浏览线路三维模型,可任意角度鸟台,为计算机辅助铁路选线开辟了新的设计途径。瞰本段线路虚拟场景,实现“所设即可见”。⑥将线路设计成果存入线路工程数据库,实现直1系统的主要功能接输出线路诸表功能。本系统以AutoCAD2002作为图形支撑平台,在总⑦可按要求任意裁折图幅,实现带状图与原图轻模块的控制下,以ObjectARX技术定义的线路实体和松互换、实时更新。线路工程数据库为核心,进行线路平、纵、横断面三维2系统关键技术
4、交互设计,以三维联动和动态仿真铁路三维场景贯穿整个设计过程,该系统具有以下主要功能:211快速整体构建数字地面模型算法①建立带约束的Delaunay三角网数字地形模型。为满足连续、高速、动态显示平纵横断面的要求,②采用方便灵活的人机交互设计命令进行平、纵本系统采用了带约束的Delaunay三角网逐点插入优断面设计,形成一个或多个线路方案,即生成多个具有化算法建立三角网数字地形模型,其基本算法如下。智能特征的线路平、纵断面设计线实体。获取选线范围内数字地形图或横断面的地形点和③以平、纵断面设计线实体(线路方案)为基础,地形特征线数据,并进行筛选。利用实体的多点
5、编辑、动态拖动和智能实时违规警示,读入该范围内的地形点坐标和地形特征线数据。基于逐点插入算法建立三角网数字地面模型:收稿日期:20050523作者简介:葛根荣(1963—),男,1984年毕业于兰州铁道学院铁道工程①建立初始三角网,求出给定点集的包容盒BOX专业(本科),1990年毕业于西南交通大学铁道工程专业(硕士研究(生),工学硕士,高级工程师。Xmin,Ymin,Xmax,Ymax),将包容盒沿对角线剖分为两个初始三角形。2铁道勘察2005年第4期②定位三角形。从点集中取出1点,在已建立的212夹点驱动平纵断面设计参数与平纵横实三角网中找到包含该点的三
6、角形,如图1(a)所示。时三维联动显示为配合选线过程中,平面、纵断面、横断面设计不断出现的交替反复,本系统采用了ObjectARX的自定义实体、反映器与通知技术,开发出具有铁路设计线设计参数与特征的平面、纵断面、横断面等动态设计线自定义实体对象,并在设计图上为这些设计线定义了多图1逐点插入过程个编辑点(夹点),以驱动设计参数的反复修改,同时将设计参数的变动与设计图形表达融为一体,方便设③确定影响域。从包含该点的三角形开始,依据计人员利用计算机进行选线设计(如图3所示)。下三角形记录的拓扑信息,利用空外接圆检测,找出外接面以平面设计线为例,简要说明Object
7、ARX自定义实圆包含当前插入点的三角形集,三角形集的外边界即体的特征及其响应器算法。是要寻找的影响域,如图1(b)所示。④影响域内的三角网重构。删除影响域内的三角形,依据Delaunay准则,在影响域内重新联网。以当前插入点为公共顶点,将影响域的各边界点与当前插入点顺次连接(如图1(c)),所得三角化结果即为“D三角网”。⑤检查给定点集中的所有点是否插入完毕,如没有完成,重复2、3、4步骤,直到所有数据点被处理。⑥最后将边界上的冗余三角形删除,如图2所示。图3平、纵、横三维设计(1)平面设计线的自定义ObjectARX实体特征平面设计线拥有的私有特征数据,主
8、要为设计参数,如各交点坐标、曲线半径与缓和曲线长、曲
