计算机辅助铁路选线设计理论与方法研究 85页

分类号一、一…一编密级号中菊,李硕士学位论文论文题目计算机辅助铁路选线设计理论与方法研究学科、专业建筑与土木工程研究生姓名彭先宝导师姓名及蒲浩教授专业技术职务潘国强孝姗受级高级工程师年月 原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名日期鱼竺兰年三月丝日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名导师签名夔红日期年二月岁 摘要铁路选线设计是铁路建设项目中最关键的工作之一,为了获得最优设计方案,常常要循环往复地进行平面、纵断面、横断面设计和工程数量计算。传统的工作方式很难达到上述目标,必须改革创新选线设计手段。为此本文对铁路选线设计的理论和关键技术进行了研究,主要研究内容及成果如下基于构建三角网数字地面模型的逐点插入算法,通过建立从点到方格到三角形的检索机制,本文在三角网快速构建、三角形快速定位、任意点高程插值等方面作了大量创新,该算法有助于选线设计效率的大幅度提高。建立了新建铁路平面的通用模型,提出了“单元拼接法”进行线路平面辅助设计的新方法、缓和曲线参数方程的递推表达式及其计算误差的控制方法以及平面线间距和投影计算的高速迭代算法。基于这些方法的平面软件适用范围广,运行稳健、速度快、精度高。以平面通用模型为基础,克服以往路基以软件只考虑单基单面的缺点,用“逐步逼近法”解析各种路基形式,用“工点模板法”进行横断面设计。线路方案比选伴随着各个设计阶段选线设计过程的始终,本文利用。的响应器技术,开发了平纵横同步协同优化线路方案的设计方法依据图论,开发了线路方案的自动比较和组合方法。通过这两种方法,加快了最优线路方案的决策进程,提高了设计质量,降低了工程造价。针对常规软件文件式存储数据的缺点,采用数据库访问技术来存取数据,采用自动化技术来输出设计成果。利用上述理论和关键技术,设计和开发了“计算机辅助选线设计系统”,并在新线设计中成功应用。关键词,铁路选线,数字地面模型,方案比较和组合,数据库 Abstr8CtRailwayloeationdesign15oneofthemostimPortantworkinrailwayeonstruetion.认七,一一一,,娜一一,们,,一,“,,,一,,一,,一 AccordingtograPhtheory,城,,,,呻,,,,,, 目录第一章绪论……引言……国内外概况……国外概况……国内概况……研究背景及目的……主要研究内容·············……遵循的规范或标准……第二章数字地面模型构建理论和方法……概述……三角网数字地面模型基本理论……算法和数据结构设计……算法设计……,数据结构设计…,,……本章小结……第三章平面辅助设计理论和方法……巧概述……铁路线路平面模型……平面的几何模型……巧关键数据结构……平面辅助设计方法……自定义实体……基线平面辅助设计方法……平面设计的关键计算方法……线元方程……点与直线的关系……二线并行平行交点坐标……同心圆……切线和法线方向……线间距········……投影坐标……断链……本章小结……第四章纵横断面辅助设计方法…… 4.1概述……纵断面设计方法……纵断面地面线……坡度设计方法……桥梁隧道设置……横断面设计方法……横断面地面线……横断面类型判断……工点模板法设计……断面填挖土石方计算……本章小结……第五章线路方案比选方法……概述……平纵横协同优化线路方案……线路方案的比较和组合方法……比较方案分类和相互关系……比较方案的数据结构设计……方案比较算法……方案组合算法……本章小结……第六章计算机辅助选线设计系统的开发……系统运行环境选择……图形环境···……开发语言……操作系统……系统总体框架设计……系统主要功能……系统工作流程……系统总体框架……系统数据库设计……数据库访问技术……数据库访问技术……系统主要功能实例……本章小结……结论……参考文献……致谢……攻读硕士期间发表的论文及科研情况…… 工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论己会【一刁自新中国成立以来,我国铁路事业发展迅速,到年末铁路营业里程己达,仅次于美国、俄罗斯、加拿大。我国铁路的运用效率位居世界第一,是美国的倍,俄罗斯的倍。随着国民经济的进一步发展,人民生活水平的不断改善,铁路交通的运输能力和运输质量日益不能满足市场需求,走得了、走得快、走得好是全部客户的迫切期望,因此我国铁路建设要实现跨越式发展。年元月,国务院批准了《中长期铁路网规划》,规划在主要繁忙干线实现客货分线,建设客运专线万以上,建立环渤海地区、长三角地区和珠三角地区三个城际快速客运系统。规划建设新线约万,既有线增建二线万,既有线电气化万。主要技术装备达到或接近国际先进水平。由此可见,在国民经济持续快速发展和铁路建设需要跨越式发展的形式下,铁路设计院的勘测设计任务十分繁重,因此铁路线路的勘测设计手段需要不断地进步和创新,以提高勘测设计效率和质量。随着计算机技术的迅猛发展,年美国麻省理工学院的一位研究生首次提出了计算机辅助设计简称的概念,随后各国的科研、设计部门投入大量人力物力进行研究,使计算机辅助设计技术的研究和应用也得到了飞速发展。计算机辅助设计是计算机技术应用的一个重要分支,以技术将计算机的高速判断、高速运算和绘图、大存储量与工程师的逻辑思维和实践经验结合起来,使工程师从繁重的数值计算工作中解脱出来,得以充分发挥人类的创造性思维,专注于构思和分析比较各种有价值的设计方案,寻求最优设计方案。计算机硬件以及软件技术的结合,已经成为勘测设计领域中一件非常重要的生产工具,是提高设计产品质量、提升工程设计水平、降低劳动强度、缩短设计周期、降低工程造价的重要手段。国内外概况〔`一,,国外概况 工程硕士学位论文第一章绪论上世纪年代建设初期,电子计算机开始运用到了路线设计领域。受当时计算机硬件系统的限制,计算机仅仅作为一种高效率的计算工具来帮助工程师完成大量的数值计算工作。进入年代,计算机绘图功能的开发,图形软件的逐步完善,以及办公系统的开发,使得工程设计中大量设计图纸的绘制与设计文件的编制工作逐步由计算机辅助完成。大容量、高速电子计算机的出现,使数字地面模型系统开始进入实用阶段。道路路线设计优化技术拓宽到平面和空间三维选线。例如,在平面选线优化方面,有英国的程序,美国普度大学的程序,德国的一程序。到了年代,很多国家己建立了由航测设备、计算机包括绘图机、数字化仪等外部设备和专用软件包形成的组合系统。软件包往往包含从数据采集、建立数字地形模型、优化技术以至进行全套计算机计算、绘图和报表的完整系统。年代至今,路线技术己发展成集数据采集与处理、设计、分析、优化于一体的集成化、系统化技术。比较典型的道路以系统有德国公司开发研制的系统,可以完成测绘、道路、铁路、和管道等行业的勘测设计工作,是一个高度集成,功能广泛,图形交互的土木工程计算机辅助设计系统,在我国公路工程设计领域有一定的应用英国的系统,是一个大型三维道路线路设计计算机辅助设计分析软件,可以连接全站仪等等数字记录仪接受大地测量数据,也可以接受航空测量、交互式数字化仪、地图扫描光栅数据以及其它系统提供的数据资料形成三维数字地面模型,采用交互式的方法进行分析计算和平面、纵断面和横断面设计,生成设计透视图和三维仿真渲染图,在国内曾有一定的应用美国公司开发研制的用于公路设计的和用于铁路设计的系统,具有先进的图象处理、交互设计技术,实现了路线勘测设计一体化美国公司开发研制的系统,可以导入测量数据自动成图、使用最小二乘法进行平差、编辑观测值、管理测量点创建地形模型、地块和路线,利用三维数据源构建地形曲面,将路线对象分解为直线、圆曲线和缓和曲线三类进行设计和管理,根据路线和地形曲面提取地形纵断面和横断面并交互设计,生成道路项目的动态模型,用赏心悦目的方式展现设计成果。国内概况 工程硕士学位论文第一章绪论我国铁路和公路线路以的研究起步较晚,始于改革开放之后。虽然起步较晚但发展迅速。自年起,铁道部和交通部组织有关科研院所和设计单位先后对铁公路的数字地面模型、纵断面优化技术、平面及空间线形优化技术等进行了研究,取得了一批实用的研究成果,较为突出的是长沙铁道学院联合铁道部专业设计院及铁道部第三勘测设计院开发完成的“铁路线路纵断面优化设计系统”,及其在此基础上由长沙铁道学院联合铁道部第二、第三勘测设计院开发完成的“铁路线路平纵面整体优化设计系统”,这两项成果经工程实践检验,证明优化效果是令人满意的,并已在国内众多的铁路勘测设计部门应用,产生了显著的经济效益和社会效益,分别荣获了年和年铁道部科技进步二等奖,其中“铁路线路纵断面优化设计系统”还荣获了“第三届全国优秀工程设计计算机软件”银奖。年代中期,国内各高等院校和生产单位自主开发或引进了一些铁路和公路路线以系统,其中有些投入到实际的工程设计中,取得了良好的经济效益,例如,同济大学早期制作的微机道路初步设计程序和西安公路学院开发的公路微机辅助设计系统都在一定的范围内推广应用。年底,交通部公路规划设计院以中美合营的方式成立“华杰工程咨询公司”,引进了美国伯杰公司的以的软件,配备了超级微机,从事道路软件的二次开发工作,取得了良好的效果。铁道部第三勘测设计院也引进了各种先进的辅助设计用硬件设备,包括小型机、大型高级绘图机、数字化仪、高分辨率的图形显示终端等,同时开发了相应的铁路辅助设计软件,并应用于实际的工程设计中,但是此时国内的研究成果仍以数值分析和计算为主。到年代中期,国内己经能方便地获得供铁路或公路路线计算机辅助设计用的数字地形信息,现场设计部门在航测技术的研究与应用方面、计算机辅助勘测与设计方面、以及计算机辅助成图方面均做了大量的研究与开发工作,己研制了一批实用软件,如长沙铁道学院开发的“新建单、双线铁路线路机助设计系统”不仅适应了新建单线机助设计的要求,而且在国内首次解决了新建双线或预留二线的机助设计问题。年在哈尔滨市召开的公路工程计算机应用年会上,交通部公路规划设计院推出的“道路集成系统”及交通部第二公路勘察设计院推出的“微机互通式立交一系统”均达到了新的高度。“九五”期间铁路科技发展重大项目“勘测设计一体化、智能化技术研究”的开展,是铁路计算机技术进入蓬勃发展和广泛使用时期的标志。铁道部 工程硕士学位论文第一章绪论科技司按照工程项目管理模式组织路内各大设计院和高等院校联合攻关,开展铁路勘测设计计算机辅助设计技术的应用研究。按照“铁路勘测设计一体化和智能化系统”要实现网络化、数字化、数据库化、集成化、智能化的基本要求,对各专业现有的设计软件进行修改和功能扩充同时按照甩掉图板的目标,完成勘察设计技术手段从传统的手工方法向现代化技术转变的要求,大力开发新的软件,全面地向工程化、综合化、系统化推进,形成专业覆盖面大、可适用于不同设计阶段和设计要求的功能强大的专业集成化系统。经过年多的努力,铁路勘测设计一体化项目的研究目标己基本实现,在铁道部各大勘测设计院和高等院校的共同努力下,取得了十分有价值的研究成果。在公路路线辅助设计方面,比较有代表性的软件系统有中交第一公路勘察设计研究院纬地道路辅助设计系统是路线与互通式立交设计的大型专业以软件。主要功能包括公路路线设计、互通立交设计、三维数字地面模型应用、公路全三维建模等,适用于高速、一级、二、三四级公路主线、互通立交、城市道路及平交口的几何设计。利用实时拖动技术,使用户直接在计算机上动态交互式完成公路路线的平纵、横设计、绘图、出表在互通式立交设计方面,系统更以独特的立交曲线设计方法、起终点智能化接线和灵活批量的连接部处理等功能而著称。利用三维电子地形图,建立三维数模并直接获得准确的纵、横断地面线数据,进而进行平、纵、横系统化设计,使得大范围的路线方案深度比选方便快捷中交第二公路勘察设计研究院有限公司金思路公路与互通立交集成以系统一是国家“九五”重点攻关项目“、航测遥感、集成技术开发”系列成果之一。本系列成果荣获年度中国公路学会科学技术一等奖、年度国家科技进步二等奖。一系统是针对国内生产实践的特点研制开发的专门应用于公路路线与互通立交设计的辅助设计系统,用于公路路线及互通式立交的平面、纵断面、横断面的自动交互设计,路基土石方的自动交互调配,并可自动生成路线及互通设计中主要的设计图表及路线互通的三维立体模型,完成各种等级、各种路基形态的公路路线与立交的初步设计和施工图设计。研究背景及目的铁路选线设计是铁路建设项目中最重要最关键的设计工作之一,直接关系到整个工程项目的产品质量和工程造价。选线设计的传统工作方式是设计人员首先在地形平面图上根据经验画出线路的平面平面选线过程,然后读出中 工程硕士学位论文第一章绪论线上若干特征点的高程,点绘在米格纸上并设计线路纵坡,再根据纵断面情况对线路平面进行优化纵断面选线过程,如此反复直到平面和纵断面都满意为止。当地形特别困难时,设计者还要点绘并设计横断面以确定线路的空间位置横断面选线过程。所以好的选线设计成果都是经过平、纵、横选线三过程的多次循环往复才形成的。传统工作方式效率太低,工作量太大,于是我们希望选线设计能够在三维数据上进行,让计算机自动生成纵横断面和计算主要工程数量线路长度、用地、土石方、桥涵、隧道、附属工程、加固防护、轨道等,并自动进行方案比较和组合。在过去的几年里,铁四院以定购开发的方式开发了“铁路线路纵横一体化系统”,该系统解决了线路生产中的纵断面和横断面计算机辅助设计和绘图输出等问题,提高了工效。但是平面设计和绘图还处于手工工作方式,效率较低。虽然国内的一些设计院公路、铁路也开发过类似软件,但是因为都是依据各自的生产习惯来设计软件的构架,与我们的目标有比较大的差距,不能完成我们要求的许多任务。国外的某些类似软件比较成功,在国外有一定的应用范围,但这些软件都不完全符合我国的制度和标准,不符合铁四院线路专业的工作模式和内容,而且购买费用较昂贵。在不可能从市场上购买到理想产品的情况下,我们只有走自主开发的道路,开发有自主知识产权的“计算机辅助选线设计应用软件系统合同号。根据铁道部年建成高速铁路网的目标和普通铁路的路网发展规划以及城际铁路的快速发展,我院未来若干年的设计项目必然是以新线为主,所以在现在和将来,我们的新线线路方案设计工作量很大特别是方案竞选项目,本系统将有助于改变人海战术的现状,提高生产效率,提高产品质量,因此开发本项目具有迫切性。本该系统开发的目的主要表现在紧密联系实际,利用多种现代化技术改革和创新传统的勘测设计手段和方法,促进铁路线路设计技术的进一步发展。提高生产效率,降低劳动强度。利用计算机的快速计算和图形表达能力,将工程师从繁重的数值计算、数量统计、工程绘图、成果管理等工作中解脱出来,使得工程师可以在更少的时间里完成更多的设计任务。提高设计产品质量。利用计算的准确计算和统计能力,可以减少勘测设计过程中的差、碰、漏、错等现象由于生产效率的提高,工程师可以充分发挥自己的创造性思维,完成更多的设计方案,然后综合比较,择优选用。 工程硕士学位论文第一章绪论降低工程造价。通过使用技术,在实现效率高、方案优、周期短等目标的同时,也必将促使工程造价降低。主要研究内容本文的研究内容主要涉及以下几个方面数字地面模型构建理论和实现方法。地形是线路设计必需的最基础的资料,为了让计算机能够识别地形,快速计算地面高程,需要用一种新方法来代替传统的等高线地形表达方法,这种新方法就是数字地面模型。本文在前人工作的基础上研究了适合于铁路带状地形的三角网数字地面模型的构建理论和实现方法。线路平面模型构建和可视化辅助设计方法。现有的国内外线路软件普遍只适用于单线或全部并行的双线路线。本文研究并构建了线路平面的通用模型,实现了单线、双线、预留二线、二线绕行的可视化交互设计将线路平面设计抽象为两类自始至终的连续定线和先局部后整体的非连续定线,满足各种情况下线路平面设计的需要。纵断面和横断面可视化辅助设计方法现有的软件在坡度设计时不能方便快捷地提供变坡点处的平面信息,本文将线路平面信息可视化地附加到地面线上,大大提高了坡度设计的效率将坡度设计抽象为连续拉坡和非连续拉坡两类,满足不同情况下纵断面设计的需要。现有软件基本都以单路基为对象,不能适应预留二线和二线绕行等双线铁路的多路基横断面设计。本文基于平纵横一体化思想,提出了先划分路基横断面为单基单面、单基双面、多基多面三类,然后再进行交互设计的新方法。线路设计方案的比较和组合方法研究线路设计方案比选贯穿铁路工程项目设计的始终,但现有软件的线路方案比选功能比较弱,更缺乏对比较方案进行管理的功能。本文提出了平纵横同步设计方法,通过定量和定性信息帮助工程师快速进行局部线路方案优选同时研究出了线路比较方案的关联图数据结构,并利用路径搜索技术实现多线路方案的自动比较和组合。工程数据库应用开发本文基于平纵横一体化思想,建立了满足上述全部辅助设计方法的铁路线路工程数据库,并应用数据库访问技术,开发了数据库接口模块实现了对 工程硕士学位论文第一章绪论数据库的存取操作。遵循的规范或标准【〕工业企业标准轨距铁路设计规范叮一铁路线路设计规范一【〕新建客货共线铁路设计暂行规定铁路路基设计规范一【〕时速公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定【〕时速公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定【京沪高速铁路设计暂行规定铁建设【〕号〕铁路工程制图标准一〔铁路工程制图图形符号标准一铁路线路图式壹线〕铁路路基设计图式壹线 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法第二章数字地面模型构建理论和方法概述铁路选线设计是铁路建设项目中最重要最关键的设计工作之一,地形平面图是开展选线设计工作的最基本资料。在传统工作方式中,设计人员首先在等高线地形平面图上根据经验画出线路的平面,然后读出中线上若干地形特征点的高程,点绘在米格纸上并设计线路纵坡,再根据纵断面情况对线路平面进行优化,当地形特别困难时,设计者还要点绘并设计横断面以确定线路的空间位置,如此反复直到平面和纵断面都满意为止。传统工作方式工作量太大,效率太低,在有限的时间内,很难完成更多的设计方案以使设计成果达到最优。其中影响工作效率的重要因素之一是用等高线和离散点表达的地形模型不利于计算机快速、精确计算任意点的地面高程。因此需要有一种新的描述地面起伏特征的方法以满足计算机辅助设计的需要。大约在年到年其间,美国麻省理工学院的米勒教授和他的同事们致力于麻萨诸瑟州的土木工程和交通部门的研究工作,其主要目的是用摄影测量的方法获得足够的地形数据,然后,以这些数据为基础,进行公路工程的设计,以加速工程设计的进行。在此过程中米勒教授提出了数字地面模型的概念,它的英文全称是,缩写成。在测绘和遥感、农林规划、土木水利工程、地学分析,以及地理信息系统等各个领域都有广泛的应用〔。。起伏的地形表面是由无限个无规律的空间曲面构成的,不可能用有限的数学曲面函数来精确地描述它。但是,如果将地面分割为若干个区域,当各个区域足够小时,可以认为该区域内的地面是一个平面。由于空间不在同一直线上的三点确定了一个唯一的平面,所以我们可以将地面划分成若干个三角形区域,用每个区域的三个顶点确定的平面来逼近该区域内的地面。这种数字地面模型称为三角网数字地面模型,简称。 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法三角网数字地面模型基本理论取必须满足下列条件三角网中的所有网格都是三角形三角形间不重叠、不相交所有的数据点都是某个三角形的一个定点。易知,满足这样条件的三角网有无穷多。学者们提出了各种优化条件以使三角网具有较好的网形,如“三角剖分边长和为最小”、“三角剖分最小面积周长平方比为最大”、“三角剖分最小角为最大",等等一川。年,提出了易于分析应用的三角网〔`,,以下简称一三角网。理论证明,一三角网是最优的【一。一三角网具有如下性质空外接圆性质在由点集所形成的一三角网中,其每个三角形的外接圆均不包含点集中的其他任意点,这样的三角形成为三角形三角形上的边称为边。最大的最小角度性质在由点集所能形成的三角网中,一三角网中三角形的最小角度是最大的。由于这两个性质,决定了一三角网具有极大的应用价值。同时,它也是二维平面三角网中唯一的、最好的。证明一三角网是“好的”三角网吻〕认定“在一个有限点集中,只存在一个局部等角的三角网,这就是一三角网〔",进一步论证了“在一般情况下,一三角网是最优的”【"`〕认为,“在不多于个相邻点共圆的欧几里德平面中,一三角网是唯一的”〔。有鉴于此,一三角网成为了一种最主要的表示法。算法和数据结构设计目前国际流行的构建一三角网的算法主要有三类生长算法、分治算法和逐点插入算法。其中生长算法的思路是,先找出点集中相距最短的两点连接成为一条边,然后按一三角网的判别法则找出包含此边的一三角形的另一端点,依次处理所有新生成的边,直至最终完成。这种算法的运行速度较慢分治算法的基本思路是先把点集划分到足够小,使其易于生成一三角网,然后把子集中的一三角网合并生成最终的一三角网。理论上分治算法的运行速度快,时间复杂度好,但由于它深度递归,占用大量内存,所以在一般机上,其实际运行速度与逐点插入算法相当逐点插入算法的基本思路是先构建一个或两个能包含整个点集的初始三角网,然后将点一个一个地插入到三 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法角网中,最后再删除虚拟三角形。该算法思路简捷,易于实现,运行速度较快,因此本文用逐点插入算法来构建一三角网数字地面模型。算法设计点与三角形关系判别式在构建一三角网过程中,要经常判别尸点是否在三角形中以及是否在图一点与三角形包含关系图一点与外接圆包含关系三角形的外接圆中。如图一,对于和■的边,■的面积计算式为一告【·,,一,·…,`一,刁,…,`月一,·,,式中,分别是各点的大地坐标。当时,点在的右侧当时,尸点在上当时,尸点在的左侧。今今巾当尸点同时在、、的左侧时,则尸点在乙的内侧当存在时,尸点在乙`的某条边上否则尸点在■`的外侧。点与三角形外接圆关系判别式在大地坐标系中,两条方位角分别为,和的直线的左侧夹角为`,一仪,汀、仪兀、一如图一,以乙的第一条边为基边,根据式一计算三角形内角月和。如果、尸两点在的异侧时,令。二二一。。比较刀和。的大小,当 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法刀时,尸点在乙的外接圆上当刀时,尸点在乙`的外接圆上外侧当刀时,尸点在乙的外接圆上内侧。方格网划分为快速查找给定点所在三角形,可以将点集所在的区域划分为个边长为的正方形区域,当给各正方形区域映射一个三角形时,则认为距离落到某区域的点较近的三角形就是该区域的映射三角形,如此可以极快地缩小三角形的搜索范围。点集所在区域的面积为二一、一,如果点集中共有个点,并使正方形区域的平均点数为,则,厨兰竺二些虹一,二玉竺卫远式中、一、分别是点集中的最大、最小纵、横坐标。对于点,,其所在区域为,少一少。一,二一逐点插入构建三角网按照逐点插入算法的基本思路,构建三角网的关键步骤可归纳为①建立初始三角网用、二、少、形成的矩形构建两个虚拟三角形,形成初始三角网,显然,点集中的所有点都在这两个三角形中。②定位三角形从点集中取出一点,根据式一,在已建立的三角网中找到包含该点的三角形,如图③确定影响域从包含该点的三角形开始,根据式一依据三角形记录的拓扑信息利用空外接圆检测,找出外接圆包含当前插入点的三角形集,三角形集的外边界即是要寻找的影响域,如图一。④三角网重构删除影响域内的三角形,然后以当前插入点为公共顶点, 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法将影响域的各边界点与当前插入点顺次连接如图一,所得三角网就是一三角网。⑤删除虚拟三角形重复②④,直到所有点插入完毕。然后删除所有包含虚拟点的三角形。二戈三角形的定位影响域影响域内三角网重构图一逐点插入过程在上述步骤以及计算任意地面点高程过程中,定位三角形是必须首先执行的过程,因此逐点插入算法的构网效率和地面模型的应用效率主要取决于搜索三角形的执行效率。为此本文改进和优化了搜索三角形的方法,从而提高了三角网数字地面模型的执行效率。快速定位三角形任意地面点所在三角形的定位,一般是遍历整个或局部三角网,利用点在多边形中的原理判断计算。当三角形数目很大时,这是一个很费时的过程。本文研究了一种快速定位三角形的算法,如图一,分两步一刊亡酬沦口产产曰广续朵…魏计算搜索起始三角形有向查找尸所处的三角形图一三角形快速搜索定位①根据式一计算点尸所在的区域,该区域映射的三角形就是搜索的起始三角形 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法②从起始三角形开始,根据式一,采用方向搜索技术,快速定位包含尸点的三角形。方向搜索过程是当断定点尸不在判断三角形内部时,则轮询点尸在第几条边的右侧,然后以与该边邻接的三角形为目标三角形,重复判断点与三角形的包含关系,当点在三角形内部时,搜索结束。对于图一所示的例子,无论三角网中有多少个三角形,定位点尸所在的三角形区域只需要次三角形判断。高程计算因为地面被分成了若干个三角形区域,每个区域被认为是一个由三角形三个顶点确定的三维平面,所以在搜索到了点尸,所在的三角形后,过尸点的铅垂线与该平面的交点的坐标就是要计算的地面高程。假设点,,在顶点坐标分别为妙。,口,口、夕,,,,,、夕,,的■中如果平移坐标系到三角形的第一个顶点,则三点坐标分别,,、,,、,,,那么由这三个点确定的平面的法向量为,,其中二一二少一乃孔一一于是平面方程为一口·一口·一。,由此可计算出尸点的高程·一。·一口二`一一一一一目,门一一口沪,数据结构设计针对上述构建数字地面模型的算法,必须有相应的数据结构用于存储和管理数据。离散点数据山曲,,点的三维坐标属于同一个网格的下一个点的 工程硕士学位论文第二章数字地面模型构建理论和方法方格网数据创该网格内第一个三角形的一个顶点的该网格的第一个三角形的合并网格的横向序号合并网格的纵向序号毛一【三角网数据,,三角形三个顶点的,,三个邻接三角形的,,三条边的性质二一初始没有邻接三角形二初始为非约束边丫【本章小结本章在分析国内外有关数字地面模型构建理论和算法的基础上,针对铁路带状地形的特点,实现了一种快速构建三角网数字地面模型的算法,该算法基于逐点插入算法的主要思想,通过建立从点到方格再到三角形的检索机制,在三角形的快速定位、影响域的快速确定、三角形拓扑信息的动态创建和维护、任意点高程插值等方面作了大量优化和改进。实践证明,本章所述方法具有网形优、精度高、计算快等特点,能够应用与计算机辅助选线设计。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法第三章平面辅助设计理论和方法概述铁路选线设计是铁路建设的基础工作,而线路平面设计是铁路选线设计的开始,是选线设计的核心工作之一。线路平面设计成果的好坏将直接影响到铁路工程的建设成本、运营成本、服务能力、服务质量等【"幻。线路平面设计的核心任务是以地形图为参照,综合其它各方面的信息,合理布置线路中线的具体走向,即确定组成线路的直线、缓和曲线、圆铀线的具体参数。铁路线路中线的数目由建设项目的技术标准确定,一般分单线、双线、三线预留二线三种情况。对于多线铁路,其中一条是基线,其它线依赖于基线设计,但在特殊情况下,又必须在局部相对独立,即局部绕行。所以铁路线路的平面设计有其自身的特点。目前国内外道路设计软件常采用交点法、模式法、积木法、弦切法、线元法等几种平面定线方法【`,〔`一`的,除交点法外,其它方法都是从设计符合地形特征的圆曲线开始,可统称为曲线法。由于铁路曲线半径大,夹直线长,曲线法定线不适合铁路线路的平面设计,而交点法交互设计能力差,仅在地形简单或平面参数已经存在的情况下比较实用。为此,本文结合线路工程师的设计习惯提出了一种“单元拼接法”,该方法既可以先确定复杂控制点处的平面,然后再将它们串联贯通形成完整的线路平面,也可以从起点到终点顺序设计,然后再局部调整。该方法还可以满足多线路方案和二线绕行的平面设计。同时为适应铁路建设标准的不断提高,本文也研究改进了平面计算方法,使得计算结果精度高、速度快。铁路线路平面模型平面的几何模型根据我国铁路线路设计的传统,线路中线分为左线和右线或上行线和下行线,为满足不同铁路建设项目设计的需要,本文将线路中线分为基线和二线两 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法类,其中二线又分为左线和右线。基线是自其起点到终点都有里程贯通的设计线,其里程是完全独立的,不依赖于其它线。二线是依赖于基线设计的,没有里程或部分有里程绕行段的设计线。双线铁路正式运营时,以基线为参照,二线位于基线左侧时称为左线,位于右侧时称为右线。但在设计过程中,左线可以全部或部分位于基线的右侧,同样地,右线也可以全部或部分位于基线的左侧,左线和右线可以同时位于基线的同侧。一般情况下对于双线铁路应设计二线与基线并行等高,只在受工程技术等特殊条件限制时才将二线设计为单线绕行。二线对基线的依赖可总结为并行平行、并行不平行、绕行三种。无论是基线或二线,都由若干曲线组成特殊情况下只有一个线段,每个曲线都包含前直线、前缓和曲线、圆曲线、后缓和曲线、后直线五个线型元素,因此本文将单个曲线或仅一个线段定义为一个单元,组成单元的线型元素定义为线元。在设计过程中,线路平面不是唯一的,有众多的设计方案,并且设计方案之间不能是孤立的,它们之间存在这关联关系。为此,本文将线路平面分为贯通线平面和比较线平面。因此线路平面的几何模型包括贯通线和比较线,它们又分别由基线和二线组成,这种从生产实际抽象而来的模型能够适应各种铁路等级和技术标准的线路设计的需要。关键数据结构线路平面的基本参数包括交点性质、交点经纬距、曲线半径、缓和曲线长度、线路里程断链、相对关系二线、线路方案名称等,其它参数都通过上述参数计算获得,它们共同构成线路平面的数学模型。对线路平面几何模型进行数学抽象,这些参数可分为三类,它们的数据结构定义如下曲线参数数据结构设计的交点的性质,对于基线和绕行二线,其值为一刀设计的二线偏离基线的距离刀设计的曲线类型,为回头曲线设计的交点纬距设计的交点经距“刀计算的曲线偏角设计的曲线半径 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法刀设计的前缓和曲线长度刀设计的后缓和曲线长度计算的前切线长度刀计算的后切线长度计算的曲线长度比计算的曲线起点里程一。刀计算的曲线终点里程内业断链二一普通曲线里程断链数据结构【」刀设计的断链点前里程冠号设计的断链点前里程值。【」刀设计的断链点后里程冠号设计的断链点后里程值刀二线绕行段的索引号,对于基线,其值为一一【〕线路平面关联数据结构。【」刀本线方案名称,设计者输入。〔〕刀引出方案名称,交互设计过程中产生【」刀接入方案名称,交互设计过程中产生,“”贯通线路平面在几何模型上二线是一条完整的线路实体,在数学模型上也应使整条二线具有同一个模型,因此本文以上述同样的数学模型来研究基线和二线,仅用交点性质来标记它们的区别。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法平面辅助设计方法自定义实体为使工程师在线路设计过程既可以只专注于图形设计而不考虑数据的输入和输出,又可以通过编辑设计参数来获得期望的图形,计算机软件必须实现图形与数据相互驱动,达到图变数变、数变图变的可视化设计效果,为此本文采用了的自定义实体技术,将上节定义的数据结构和对数据的加工技术封装为实体的属性和方法,实现了线路平面的计算机辅助设计。创建自定义实体过程如下派生设计线类自定义线路平面实体类“”·一执行宏通过少声明该类的、和函数。为了使派生设计线类能够写入并从和文件读出数据,用下面程序代码进行类的实现一,,,,,,",自定义实体的显示当为显示实体而重新生成图形时,就会以下列方式调用这些函数研“一函数用来初始化实体的属性一洲即卿一哪脚州自定义类从类中继承了这些函数,但必须在自定义类中重载这些函数,特别是才能实现期望的绘图功能。在函数中,我们可以使用函数来 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法访问对象,并用其。、、等函数来绘制几何图形和标注文字。实体编档若要使设计线实体对象具有保存在磁盘上、复制和记录对象的状态以便撤消操作等功能。必须对设计线实体进行编档。。用函数来实现对象编出,用函数实现对象编入。和函数分别调用和,所以必须重载下面的虚函数,以实现对实体的存储、复制和操作夹点操作为使可视化交互设计更加方便,需要定义操作实体的夹点。在自定义类中重载。函数,并将夹点集通知给图形平台,然后返回以激活这些夹点,使设计人员可以用鼠标拖动它们。实体自动更新在对设计线实体作修改操作时,调用函数,通知图形平台在修改操作结束后,自动调用函数,重新绘制自定义实体。基线平面辅助设计方法“单元拼接法”的基本思路线路平面由若干曲线组成,如果定义每个曲线为一个单元,那么一个单元就由前直线、前缓和曲线、圆曲线、后缓和曲线、后直线五个线元组成特殊时只有一条直线,于是每个单元都可以构成一个完整的自定义实体。单元拼接法假设工程师的每次设计都产生一个单元,这个单元可以直接添加到某个线路实体的尾部构成单元集,也可以先独立存在,然后通过连接命令将该单元添加到某个实体。线路单元设计“转换”—设计人员选择一条线,根据线顶点的经纬距,配置曲线参数后生成线路平面单元集,如图一。“直线拟合”—设计人员在屏幕上拾取多个点,由这些点用最小二乘法拟合一条直线,拾取完毕生成一个只有直线的线路平面单元,如图一。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法之一译片少、尹欢鸽似攀一矛生成平面单元集图一转换二尹才产、、``六尸、拾取点并拟合伪生成平面单元图一多点拟合直线“曲线板”—模拟人工定线用的曲线板。设计人员输入一个半径参考值,指定圆曲线中点和方向后,根据设计项目的技术标准配置缓和曲线长度,并生成线路平面单元,如图一。公声尸布置曲线伪生成平面单元图一曲线板 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法,"即”—根据设计人员提供的一条切线和两个参考点,生成与给定的切线相切并通过两参考点线路平面单元,如图一。拾取点并绘曲线生成平面单元图一“”—系统根据设计人员提供的两条切线和一个参考点,绘制一条圆曲线与给定的两条切线相切,并通过参考点,如图一所示。一一尹、二井尹一、幻拾取切线和点生成平面单元图一“”—以选择的半径生成平面单元与给定的切线相切,并通过指定的参考点,如图一。拾取切线和点生成平面单元图石 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法,"即”—设计人员提供多个三个或三个以上参考点,由这些点用最小二乘法拟合一条圆曲线,拾取完毕生成线路平面单元,如图一。拾取点伪生成平面单元图一非线性拟合是一个复杂的问题,本文推导了拟合圆曲线的一种计算方法设拾取的点集有。个元素,其重心为,,各点重心化后为,,,,令艺户艺对,。艺护,二艺又,。艺对,户一艺,又,·艺尹戈,·艺,对一二丝上夔竺竺丝`一若沙一一一二一—于是圆心坐标为。二一一一“""一`叮单元拼接平面单元设计可以满足困难地点的线路设计,单元拼接是将分散的各个单元或单元集连接成一个完整的线路平面方案。根据铁路线路平面线性组成,单元连接有两种基本方式直直连接、圆圆连接。直直连接—通过两个单元的两条直线将它们拼接起来。如果两条直线共线,则合并两个单元的交点并剔除前单元的终点和后单元的起点,用合并后的数据生成新实体否则在两条直线的交点处添加一个曲线使之相连,如图一。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法嘴︸一尸丫两个独立单元图一直直连接圆圆连接—将两个单元的圆曲线用它们的公切线连接起来,形成一个新平面单元集,如图一。井台一两个独立单元产声火阵去尸尸护了伪插入公切线图一圆圆连接还有其它的单元拼接形式,但都是上述两种形式的演变。二线平面辅助设计方法 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法二线平面设计依赖于基线平面,二线相对于基线的关系用交点的性质表示,性质不同,设计参数的输入和操作方式不同并行平行输入到基线的线间距,交点坐标不能编辑和拖动,曲线半径和缓和曲线长度按同心圆设计,一般不需编辑。并行不平行输入交点在基线上的投影里程和线间距,交点坐标可以编辑和拖动,曲线半径和缓和曲线长度符合条件时按同心圆设计,可以编辑,不支持夹点拖动。绕行输入交点的坐标,交点坐标可以编辑和拖动,曲线半径和缓和曲线长度可以编辑、拖动。二线并行平行设计选择二线依赖的基线以及设计二线的类型左线或右线后,根据设计项目的技术标准,自动初始化二线的曲线参数表。设计人员修改线间距后生成二线平面实体线间距大于零时,二线在基线的右侧,小于零时,二线在基线的左侧,如图一。右线左线修改线间距拟麟粉算抬取》试聪图厂限晾显示交点冠号蜘闷距半径后峨长纬距经距并行"加咦田嘴并行丫刀知一斗一并行知器嚣烹趁二线线间距伪右线在左侧并行图一二线并行平行当交点的属性为“并行平行”时,二线交点的经纬距由线间距从基线计算获得,设计人员提供的数值无效。二线绕行设计 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法参数法如图一,将二线曲线参数表中部分交点的“属性”修改为“绕行”,就可以将二线实体中的对应单元转换为绕行。在绕行范围内添加数据行,输入交点的坐标、曲线的半径和缓长后,生成二线实体,如图一。单元拼接法利用基线平面的辅助设计方法进行线路平面单元设计,在将平面单元拼接到二线时,剔除两个拼接点之间的既有交点代之以用于拼接的单元的交点,形成二线的一个绕行段,如图一。单元与二线拼接抽气工一生成二线实体图一二线绕行二线并行不平行设计二线的并行不平行设计方法同二线的绕行设计,区别在于将交点属性设置为“并行不平行”,而不是“绕行”,不在实体上标注二线里程。将二线交点属性设置为“并行不平行”后,就可以取消“并行平行”对交点的约束,从而允许设计人员根据自己的需要输入二线交点的经纬距,设计出理想的线路平面。预留二线设计预留二线设计的特别点是,现在的基线可能是将来的二线,将来的基线走在现在预留的二线位置上,这就是预留二线设计中常常出现的“换侧”问题。本文以线路平面模型为基础,采用“零间距”方法来实现预留二线的特殊设计。“零间距”设计方法是将二线上某个单元的始边设置为零间距,终边设置为非零间距,将另一条二线上对应单元的始边设置为非零间距,终边设置为零间距,从而实现预留二线的换侧设计,如图一。预留二线换侧设计完成之后,再进行并行不平行和绕行等设计。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法峪匆国圈口雄挑弯计筑抬取》纵礁卜针茸抬取》试茸挂肠性峨润工峨知蜘闷距朋尼性妞刀工妞刀均同距右行劝刀拍〔并行和加」`·,七分,宁,``习并行丫」世和弓的口并行和」世闷的并行知二…并行知今知编辑线间距生成左线和右线实体图一预留二线换侧平面设计的关键计算方法线元方程铁路里程是铁路设计中线上某点到设计起点的累计曲线长度,是标志铁路各种工程子项和设备等的关键句柄,在人机交互设计过程中使用频繁,所以线元的直角坐标方程宜用以曲线长为参数的参数方程表达。直线方程设直线的起点坐标为。,。,直线方位角为,则直线上某点的坐标为。一。式中,是点到该直线起点的中线长,后同。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法圆曲线方程设圆曲线的半径为相对于圆曲线的起点,则一,三一,一士一。。与式式中,当曲线右偏时取正值,否则取负值。缓和曲线目前铁路使用的缓和曲线是螺旋型缓和曲线曲线上某点的曲率与该点到缓和曲线起点曲率为零的点的曲线长成正比,即龙,其中为缓和曲线常数,是设计曲线半径与设计缓和曲线长度。的乘积,即七尺。一州传统方法是采用以下参数公式的前图一螺旋型缓和曲线几项〔,,〕一,二,,,丁·"·`呀一丁二一了二下二丁十…七七对于高标准铁路,缓和曲线较长,这种算法精度不能满足要求。如果增加计算项时,对于较小的则又有很多无意义的计算,降低运行效率,并且这种算法不能明确舍弃误差的大小。为此本文对上述方法进行改进,用计算精度来自动控制计算项,可以在满足精度要求的情况下总能以最快的速度完成。如图一根据麦克劳林公式展开再积分后 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法一`·`,艺·"`一一少一,·一,,,艺一”一,·一式中,,,,…,,,…,、,为余项,即将要舍弃的误差。若令式中的每一项分别为,、,,则可以将式一转换为递推式赫裔六而合、一,一耐湍而合凡艺,,一,艺,,,,,、·只一,一"“"囚刀、,茂、十一,二二一二艺刃七丁一·,二二`、,`江”,"改,二二,二二二二了丁"丁一二二二了所以””`艺艺艺··艺一"`,小同样有,,卜,小催雏勤时,如果小、,卜,就可赐翰算。对于任意的,`、,在递推计算时只与整型量人有关,因此可以自动地以最快的速度获得满足精度的计算结果,计算过程如下二二`二"一二"二`, 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法二二二一一点与直线的关系点与直线的关系就是点到直线的距离和点在直线的左右侧。设直线上一点的坐标为。,。,直线的方位角为,则点,力与直线的关系为一夕。一一。一为点到直线的距离,当时,点在直线的右侧,二时在直线上,时在直线左侧。证明将大地坐标系转换为以。,。为原点,以直线正向为纵轴正向的坐标系中贝。,天卜孔厂。个厂一一一一一一一一一下了、。,……"厂的坐标为一。一。少一夕。一一。其中的横坐标就是点到直线的距离,、二、时,点在纵轴的右侧、轴上、图一坐标转换左侧,如图一。二线并行平行交点坐标如图一巧,若曲线两条边的方位角分别为,、,,、是平移线间距,在基线左侧为负,右侧为正,则 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法汉,图一巧并行平行交点坐标一兴箫弩五一,,。嘿淦兴黔同心圆若区间直线段的最小线间距为,圆曲线上的线间距加宽值为。即圆曲线部分的最小线间距为。,内、外侧曲线半径、缓长分别为凡、人、,、,,则,尸。尹。,并且,之。。,求解后有,,了,一一动`已,。一,,、了。琴乙”,才。一。要满足曲线线间距加宽要求,对于,必须进整为的整倍数,,必须舍整为的整倍数。于是二线的曲线半径为,,一,天,,一,厂二线在内侧一,。尺,夕,"云,一冲二二,、,—一丁甲戈一乏戈士少仪组夕切线和法线方向规定切线方向与线路的前进方向一致,法线指向右侧。直线直线的切线方向与该直线线元的方向一致。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法圆曲线若圆曲线起点切线方位角为,则相距为的某点切线的方位角,士右偏,左偏一一前缓和曲线,士尸右偏,左偏一一后缓和曲线,士尸右偏一,左偏一法线,,二一线间距线间距计算是双线铁路设计中一个重要的工作内容,计算结果包括二线到基线的距离、左右侧、二线的连续里程、切线或法线。传统的计算方法是作图法和解析试算法〔,先求出交点的坐标,再计算两点之间的距离在丁不歹。这些方法计算复杂、初始条件多、通用性差、速度慢,本文为满足线路平面辅助设计的需要,研究出了一种通用线间距计算方法,该方法算法稳健、速度快、精度高。搜索二线线元搜索二线线元就是要确定二线上与基线的法线相交的一个曲线段。根据点到直线的距离计算公式,依次计算二线上每个线元的两个端点到法线的距离、,如果它们异号,说明弦线的两个端点在法线的两侧,因此法线与该弦相交,同时也必然与该弦对应的曲线相交,如图一巧。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法图一巧双线线元相对关系线间距计算在确定与法线相交的线元后,一般用解方程组来计算交点的坐标。由于直线的斜率。、,,在计算过程中会出现斜率加上或除以一个小数值,导致计算误差巨大。为保证计算结果正确,本文研究出了一种快速迭代逼近算法如图一巧,设第次迭代中两点到该曲线起点的弧长分别为仪、,,,,如果,,则令什,,、,,,,,得君、几两点。重新计算风、,直到,`,则只、凡两点间曲线的中点就是法线与曲线的交点尸。这种迭代算法是收敛的,因为君户君,,所以在迭代时,君逐渐接近尸而不会越过点,是一种稳健的迭代算法。对铁路曲线而言,曲线的曲率一般较小,因此弧长、弦长二距离,所以收敛速度非常快。当曲线曲率二即直线时,可以直接计算尸点的坐标。在计算出了交点尸的坐标后,按式一计算尸点到基线切线的距离,按式一式一计算二线的切线或法线,二线线元起点里程加尸点曲线长就是交点的连续里程。不宜用了砰工了来计算线间距,否则还得计算左右侧。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法投影坐标投影坐标是线路平面设计中又一项频繁的计算工作,计算结果是任意点尸到基线或二线的距离、垂足的坐标、里程等。当点尸的投影在缓和曲线上时,一般采用二分迭代法。二分迭代法最稳健,但计算速度慢,例如对于长的缓和曲线,如果要求精度为,则需要多达次迭代计算。为满足更高精度德国高速铁路精度要求到微米要求,本文研究了一种新的快速迭代算法。搜索线元根据点到直线的距离公式计算尸到每个线元两端点法线的距离动、诱,如果它们异号,则点在该线元必有投影。图一点与线元的相对关系如图一。缓和曲线上的投影点计算与线间距计算类似,投影点计算的关键是计算投影点尸到线元起点的弧长。、尸价、、、一一咨义一尧望,图一缓和曲线上的投影迭代原理如图一,在线元起点端设置一个检测点,其弧长为,其法线与过材必叼点的法线相交于口点,在,上取一点,使口材与的左侧夹角大于。,以口、口肠闷杨夕中的小者为半径作弧,在设计的铁路缓和曲线长度内,能够证明护加或护汉材。所以可以令,,二`丽或,,拟后,得到一个新的检测点,当才或拟厉时,检测点就是投影点尸。于是根据式一计算点到尸点切线的距离,检测点的里程就是点在设计线上的投影里程。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法由于迭代量刀示、汉厉比较接近于待求曲线长特别在点比较靠近缓和曲线时,所以上述迭代过程非常快,迭代次数远小于二分迭代法。在实际迭代计算时,从乙开始检测,且宜令口点是检测法线与该缓和曲线终点法线的交点,因为对于任意的口,点,口点必在,内部。圆曲线上的投影点计算按上述计算方法,对于圆曲线,口和口点重合且是圆心,所以将圆心沿口材方向移动圆曲线半径即可得投影点尸,因此可以直接计算投影,无需迭代。断链外业断链外业断链是铁路线路设计中非常频繁出现的测量里程不连续的现象。一般情况下,线路平面上的一个点仅有一个里程表示,但断链点有两个段前里程和断后里程。个断链点含起点和终点把一条线路分成了个里程段。断链计算的内容是在分段不连续里程坐标系与连续统一里程坐标系之间的相互转换。判断测量里程所处里程分段的标准是里程冠号与分段的起点里程冠号一致,里程数值在分段起终里程数值之间。设测量里程为的点处在第分段,则其连续里程尤为`一,一式中天和分别为第个段链点的连续里程和测量里程。连续里程为犬的点的测量里程为“尤一尤,,一内业断链内业断链是二线的一个单元在基线上的实际长与其投影长度之差,一般用一个的对应长度表示以亡一尤,一。一〔火,一式中凡和凡分别是二线单元起终点的连续里程,尸凡和尸凡分别是二线起终点在基线上的投影点连续里程。 工程硕士学位论文第三章平面辅助设计理论和方法本章小结本章结合目前铁路线路设计的实际情况,建立了适合于各等级新建单双线含预留二线铁路的通用模型。在此模型的基础上,从铁路线路平面解析出其构成单元前直线前缓和曲线圆曲线后缓和曲线后直线特殊时仅一条线段,从而提出了“单元拼接法”进行线路平面的可视化辅助设计。“单元拼接法”采用的。二次开发技术,将平面设计参数和设计方法封装在线路平面实体内,实现了图形与数据的高度统一和相互驱动,并且既能完成基线设计,也能完成二线设计,大大提高了软件的适用性。为满足工程师对以软件的稳健、速度、`精度等要求,本文还提出了缓和曲线参数方程的递推表达式以及计算误差控制方法,提出了点到直线距离的计算新方法,提出了计算线间距和投影的快速迭代算法等等,这些计算是平面辅助设计的理论基础。 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法第四章纵横断面辅助设计方法概述铁路线路纵断面设计是选线设计过程中继平面设计之后的一项关键设计工作,是确定铁路空间位置的设计过程。通过纵断面设计,可以检验线路平面布置的合理性,为进行平面修改提供依据。纵断面设计的传统方法是将平面线形分布绘制在纵断面图中,并在地形图上,沿着平面中线读取一系列地形特征点的高程,绘制纵断面地面线,然后以地面线为参照,遵循相关规范和标准,以低填浅挖、桥隧短少等为目标进行坡度设计。对于双线铁路,当二线与基线并行等高时,按基线设计详细纵断面,当二线有绕行时,在绕行范围内设计辅助纵断面。路基是道路工程的主体工程,主要由三部分组成】路基本体、路基防护和加固建筑物、路基排水设备。路基横断面设计是选线设计的重要组成部分,是检验线路平面和纵断面设计成果优劣的重要方式,为平面和纵断面的设计方案优化提供定量依据。路基横断面要解决的主要问题是确定横断面各部分的形状和尺寸,计算和统计路基工程数量。传统设计方法时,先输入横断面地面线,再利用平纵面设计成果计算路基面宽和路肩高程,然后结合地质情况设计路基边坡、防护和加固、排水等,最后统计路基工程数量。由于二线绕行或二线预留情况的存在,路基横断面会出现单基础单路面、单基础双路面、双基础双路面三种形式。目前,已经开发有众多的进行线路纵断面和横断面辅助设计的软件,这些软件产品各有特色,都有比较好的应用一,但是对于适用于各等级、各阶段的铁路选线辅助设计系统来说,这些软件在可视化交互设计方面还有比较欠缺的地方,限制了工程师综合设计效率的进一步提高。为此,本文根据勘测设计的实际需求,对纵横断面辅助设计方法进行了改进和创新。纵断面设计方法为实现图形与数据相互驱动,纵横断面设计过程中也采用了自定义实体技术。纵断面实体的关键数据是坡度数据,定义数据结构如下 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法【变坡点里程冠号变坡点里程值设计高程刀该点后的设计坡度竖曲线类型竖曲线半径〕纵断面地面线在没有数字地面模型的情况下,纵断面地面线只能由人工输入。当有数模时,利用式一一,沿线路等间距地一般计算点的坐标,再利用式一一计算点的高程,如此可形成纵断面地面线。在纵断面坡度设计过程中,工程师必须参照地面线,同时要检查变坡点的位置是否违反设计规范。传统作法是在纵断面图框的底部绘制线路平面,这种方法使得工程师需要不断地在地面线和平面之间切换,中断工程师的设计思维,为此本文将线路平面信息表达在地面线上,保证工程师在坡度交互设计过程中可以只专注于地面线进行坡度设计。具体方法是将所有线元端点插入到地面线中,然后将位于直线上的地面线设置为绿色,圆曲线上的设置为黄色,缓和曲线上的设置为红色。三种颜色分别表示自由、不宜和禁止设计变坡点。坡度设计方法坡度设计过程中的计算包括坡度或高程、坡度折减、竖曲线等,这些计算方法都非常简单,在设计规范等文献中都有说明。辅助设计软件要解决的关键问题是实时通知工程师坡度设计是否符合规范的要求。当坡度实体的某部分为红色时,说明该部分有违规现象红色坡度标注表示坡度超过限制坡度,或相邻坡度代数差超限,红色竖曲线表示竖曲线与缓和曲线重叠或与相邻竖曲线重叠。参数法工程师选择一条线,软件系统将其各个定点的坐标转换为里程和高程,或直接输入边坡点的里程和高程,然后生成坡度实体,如图一。 第四章纵横断面辅助设计方法工程硕士学位论文叫勿,,,曰尸户,一月一户关一﹂沁︵︶︵关成袱二︸产︸厂为共扮三凌洲︸鑫介一、二、未公一一一一一—一高丽以一生成坡度实体图一参数法设计坡度图形法将鼠标设置为坡度实体的一个夹点,将点的屏幕坐标转换为里程和高程,在坡度实体的尾部或首部添加一个坡段,如图一。公道瑞时品一一全弓撬塑岛`一几`、二奉污一彝两个坡度实体泽二叮一于一全节,一巷职很场誉…一一纷簇七三缪豁粤冷尹。一一奋一以力卜印一旧生岛合并坡度实体图一线元法设计坡度图一坡段连接坡段连接为适应高程控制点的限制,可以先设计局部,然后再将它们连接起来。因为高程是顺里程方向传递,所以坡段连接时,先将全部边坡点数据合并再按里程排序,然后构建一个新的坡度实体,如图一。 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法桥梁隧道设里在铁路建设的前期,线路方案研究工作量巨大,为快速进行线路方案比选,淘劣选优,在坡度设计完成之后,需要自动设置桥梁、隧道范围,以保障工程数量计算可靠。输入桥隧与路基分界点标准,在地面线和坡度线之间插值,当两个分解点之间的最大填高或挖深符合条件时,设置桥或隧,︸邑澳、一﹄一、如图一一华姜︸…、承囚击由州丫留叫若两个连续地面点的卫狱︺里程分别为戈、,,填挖量为,、,,分界点填图一自动设置桥隧挖标准为,则分界点里程为一犬丝二丝上丝犬、,一横断面设计方法横断面地面线在没有数字地面模型的情况下,横断面地面线只能由人工输入。当有数模时,利用式一一,沿线路横向等间距地一般计算点的坐标,再利用式一一计算点的高程,如此可形成横断面地面线。横断面类型判断路基横断面分类对于双线铁路,当存在二线绕行或并行不等高时,路基横断面就变得更加复 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法单基单面单基双面双基双面图一路基横断面示意图杂。综合起来分三种形式单基础单路面、单基础双路面、双基础双路面,如图一。对于单线铁路,横断面形式只有单基础单路面一种形式。不同形式的路基有不同的适用范围单基单面路基适用于单线和双线并行等高的情况单基双面路基适用于二线绕行段的起终过渡段或并行不等高的情况双基双面则适用于当线间距较大,二线完全绕开基线,需要单独修建路基的地段,如图一。并行等高段过渡段绕开独立段过渡段并行等高段图一路基段落划分分界点计算不同形式路基的分界点与地形密切相关,而地形的变化是无规律的,所以只能采用逐步逼近法来计算。如图一,如果线间沟最小宽为,从绕行段的起点向前方搜索,计算峨巩一不凡巩一式班中,,、码分别是基线和二线在它们之间的路基面宽度,含曲线加宽场分别是基线和二线的路基边坡宽度场分别是临界线间距。 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法单基双面临界点刁》队、万一…乙之,双基双面临界点图一路基分段判断标准当线间距,,时,横断面里程是单基单面与单基双面分界点,,,当肠时,横断面里程是单基双面与双基双面分界点,。再从绕行段终点向后方搜索,计算出单基单面与单基双面分界点,、,单基双面与双基双面分界点,"为二线上绕行段落的编号。于是在,、至十,,,之间是单基单面路基段,在了,至,和,,至十,、之间是单基双面路基段,在至,,了之间是双基双面路基段,该段内的横断面也可以将基线和二线分别按单线铁路的单基单面形式设计。工点模板法设计要设计的路基横断面数量巨大,显然逐个断面设计效率太低。在铁路设计院,常常把断面形式相似的一个路堤或路堑段称为一个路基工点,在同一个工点内的横断面设计参数基本相同,因此本文采用模板法来实现路基横断面的自动设计。为加强模板法的灵活性,一个横断面模板可以图一横断面模板定义由多个子模板组成,包括路基 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法面模板、路堤边坡模板、路堑边坡模板、侧沟模板、排水沟模板、天沟模板、边坡防护模板、路基加固模板等,模板定义方法如图一。横断面自动设计横断面设计流程如图一。横断面自动设计开始读入平纵面设计数据、设计规范参数计算基线横断面地面线计算线间距、路肩设计高程断面形式段落划分双线断面双线断面双线断面单线断面单基单面单基双面双基双面单基单面计算左右侧计算外侧边计算内外侧计算二线断边坡与地面坡与地面线边坡与地面面地面线和线交点交点线交点设计高程计算左右侧计算线间边边坡与地面坡交点线交点路基排水、加固、防护设计计算断面数量结束图一路基横断面自动设计流程图 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法横断面编辑同样采用自定义实体技术,将模板参数和其它设计参数都封装在横断面实体之中,工程师通过选择实体来浏览和编辑实体的这些属性参数,如图一。边坡级数边坡系数`一`·,图一子模板编辑和作用域修改过的设计参数可以仅作用于本断面,也作为一个子模板应用于本断面所在的工点,或应用于全线所有类似条件的路基横断面。断面填挖土石方计算断面数量计算的主要内容包括路基填挖土石方、路基附属污工和土石方、路基加固防护工程数量、用地数量等,其中路基填挖土石方与地形、地质关系密切,一般都采用积分法或梯形法。这两种方法都需要进行区间划分,计算过程较繁琐,且积分法误差较大,因此本文采用二维平面的封闭多边形面积计算法,如图一,计算过程如下①将地面线点和路基特征点分别按横坐标升序排序②计算地面线与路基特征线的所有交叉点如图一中的,。,厂,点 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法③用相邻两个交叉点构建一个点链表,然后以横坐标为依据,将位于两交叉点之间的路基特征点顺序插入后交叉点的前面,地面线点逆序地插入链表尾部,最后在链表的尾部插入前交叉点,形成封闭多边形如图一中的,,,,,,,,,,。设链表有个节点二,,,…,,则多边形面积为月一一艺,,,十一,,,一如果,则是填方,如果,则是挖方。特别地,当没有地面点或特征点插入时,令。重复第三步,分别累计填方和挖方,直到所有交点处理完毕。本章小结本章针对各设计阶段、各等级新建铁路线路纵断面设计的特点,以及其它纵断面软件辅助设计功能的不足,采用的自定义实体技术,开发了一些创新的纵断面辅助设计方法,主要表现为将线路平面信息可视化地集成在纵断面地面线中,使得工程师的创造性思维能够非常流畅的发挥在不中断设计过程的情况下,实时提醒设计参数的规范性,避免发生设计错误坡段连接方法,使得坡度设计更加灵活,满足了高程控制点的需要。本章也针对以往路基设计软件只考虑单基单面横断面的不足,研究了适用于新建铁路不同形式路基横断面的“工点模板”设计方法,重点解决了以下问题结合线路平面的几何模型,综合分析了路基横断面类型以及进行类型段落划分的方法—逐步逼近法。将路基横断面定义为一个模板,并根据横断面各部分的工程实际意义,定义了组成模板的若干子模板。采用模板法即适应了不同路基形式的辅助设计需要,又满足了自动设计横断面提高设计效率的需要。在横断面设计中引入工点概念,并定义一个工点可以是一个断面,也可以是一个连续的填方或挖方段或整条线路,使得模板使用更加灵活。针对常用的土石方计算方法的复杂和精度不足,提出了二维平面封闭多边形面积计算方法,并给出了计算公式。该方法不仅能够准确地计算出土石 工程硕士学位论文第四章纵横断面辅助设计方法方数量,还可以同时区分填方或挖方,计算过程简单快捷。 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法第五章线路方案比选方法概述铁路是国民经济的大动脉,铁路线路的空间走向选择不仅会影响到项目本身的工程造价、经济效益和运营成本,更会对沿线及相关地区的政治、经济、文化、国防、环境等产生长久深远的影响,因此铁路线路方案比选是铁路勘测设计过程中的一个非常关键和重要的设计内容,伴随着选线设计的始终。在线路方案比选过程中,一般遵循先整体,后局部,由面到带、由带到线、由线到点的原则,针对一切可疑因素,找出一切可能的线路走向方案作为比较方案。然后对全部比较方案进行定性和定量的综合分析比较,寻找出一系列最优局部方案,并将它们重新组合,形成推荐线路方案。影响线路方案选择的定性因素非常复杂,不同比较方案涉及的定性因素可能完全不同,并且这些定性因素对方案的决定作用会受时间、人为经验和偏好的影响,使方案取舍具有不确定性一。而定量因素是确定的和可计算的,为方案选择提供了明确的量化指标。在传统工作方式中,工程师需要花费大量的时间来计算和统计各比较方案在合理范围内的能耗、主要工程量、工程费等,作为方案比较的基本依据。在比较选择之后,再按从起点到终点的顺序,从各比较方案中提取线路的平、纵、横设计数据,拼接组合成推荐方案。在实际生产中,由于时间限制,工程师常常不能针对所有因素都进行线路方案的平纵横设计、比较以确定方案的优劣,或者由于定性因素的影响,推荐方案常常不能一锤定音,比较、组合、推荐过程会不断反复〔,方案比较和组合工作量非常大。为此本文一方面提出了平纵横同步协同设计方法,通过定性和定量信息的结合,帮助工程师凭借自己的专业技术经验快速完成线路方案的设计和比选另一方面对众多的线路比较方案进行高效的管理,让计算机来完成上述繁琐复杂的比较和组合工作,从而把工程师解放出来,使其能够充分发挥人类的创造性思维,确保不遗漏任何一个有价值的比较方案,实现铁路更好地服务于国民经济建设的目的。平纵横协同优化线路方案平纵横同步协同优化线路方案的基本思路是将路线的平、纵、横三设计 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法过程视为一个互相关联的整体来考虑,当一个设计过程发生变化时,会通知其下游的设计过程同步发生变化。工程师可在平、纵、横对比显示的集成界面下,实时获得相关的定量和定性信息,并基于这些信息加速进行线路方案的比较、优化以及准确决策最优设计方案的进程。本文采用。的“事件通知”和“响应器”技术来实现平纵横同步协同当在系统中有交互设计事件发生时,一个称之为通知者的对象,就会自动将这个事件传递给其他对象。接受事件通知的对象一般处于等待状态,直到接受到了事件通知之后,立即开始工作。在线路自定义实体上应用响应器的方法为派生一个新响应器并实现其响应事件的通知函数将响应器类的实例加到通知者的响应器表中。本文从。类派生一个响应器和一个响应器,当开始平纵横同步协同设计时,按照平纵横设计流程顺序,将和响应器的实例添加到线路平面自定义实体的响应器表中,将响应器的实例添加到纵断面自定义实体的响应器表中。派生类的结构如下、。。,传入纵断面地面线实体的。。。,传入平曲线实体的。一袱,传入横断面地面线实体的。一传入横断面实体的、对响应线路平面修改时的响应。修改前响应。纵断面地面线实体的平曲线实体的横断面地面线实体的 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法横断面实体的。走,传入坡度实体的。。传入横断面实体的、对响应。。纵断面修改时的响应。。。修改前响应。地面线实体的`横断面实体的。响应器用于优化设计线路平面方案,响应器用于优化设计线路纵断面方案。当拖动夹点修改平面线路实体时,袱响应器对象自动通知与其相关联的纵断面重新计算纵断面地面线并刷新到纵断面图,重新计算横断面地面线并设计横断面和计算工程数量,如图一所示当拖动夹点修改坡度实体时,响应器对象自动通知与其相关联的横断面重新设计横断面和计算工程数量,如图一所示。利用事件通知和响应器机理实现平纵横同步协同优化线路方案的关键是本文前面各章节研究的高速计算地面点高程以及高速进行线路平面、纵断面、横断面设计计算的方法。通过平纵横同步协同设计方法,工程师能够在“瞬间”完成若干线路平纵方案的设计,并借以自身的工作经验,快速优选最优设计方案。 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法公面砚计用幼通计困出三月月目曰曰曰曰曰口曰口曰口曰口目曰,…`,峪匆万竿价毯二二二二一二一二住祖二公袱众二产决艾夕贾份性竺,二,公…心乞汤行月右月压之`翻二物占`…月门古`二毛仁杯滋`平纵横同步优化平面方案,一,毕号图一纵横同步优化纵断面方案 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法线路方案的比较和组合方法比较方案分类和相互关系在实际生产过程中,有些比较方案主要是为研究平面因素对线路走向的影响而设计的,因此平面位置不同,称为平面比较方案,另一些比较方案则是在同样的平面条件下为比较立面因素对线路走向的控制作用而设计的,因此平面完全相同而纵坡设计不同,称为纵面比较方案。在一个铁路工程项目中,研究起点和研究终点是明确的,所有的比较方案要么是直接连接研究起点或研究终点,要么可以通过其它比较方案到达研究起点或研究终点。直接连接研究起点或终点的方案称为贯通比较方案,其它方案则都是局部比较方案。由于所有的比较方案都必须最终能够到达研究起点和终点,所以每一个比较方案都会同其它某些比较方案相关联。针对平面比较方案,它们之间存在父与子和引出与接入的关系。某方案的父方案是指该方案的起始边所在的平面比较方案,子方案是指该方案的终止边所在的平面比较方案某方案的引出方案是指起始边在本方案上的平面比较方案,接入方案是指终止边在本方案上的平面比较方案。引出点和接入点分别是引出和接入方案的设计起点和设计终点,定义为路径控制点。根据上述平面比较方案关系的定义,每一个平面比较方案可以有任意数目的引出方案或接入方案,有且仅有一个父方案和子方案,特别的,贯通方案的父方或子方案都是其自己。平面比较方案之间的父与子、引出与接入关系是单向不可逆的,即在某路径控制点,如果方案是方案的父方案,则方案一定不是方案的子方案,如果方案是方案的一个引出方案,则方案一定不是方案的一个接入方案。针对纵面比较方案,具有相同的平面和不同的纵断面的比较方案之间是互为兄弟的关系。如图一所示,某项目中共有个比较方案,其中方案是完全贯通方案,其它方案都是局部比较方案方案有、、、、个引出方案和、、、个接入方案方案的父方案是方案,子方案是方案,方案的父和子方案都是方案方案是方案的兄弟方案。 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法,…,…。。。刃二不。,二图一比较方案位置关系图比较方案的数据结构设计图是所有数据结构中最一般的形式,它包括两个集合顶点集合和顶点之间的边集合。对于本文中的问题,顶点集合由所有的比较方案名组成,边集合由比较方案之间的关系组成,边所具有的属性值表示关系的类型,本文定义表示父或引出关系,表示子或接入关系,无值或表示兄弟关系。…一扫一十】川……亘压三乎冈,十同而瓦】。一,十任…、一扫一十】、、卜任书叫一十…阳一十】州令、一卡、卜扫…一卜、…】、】一扫卜一书、有向非连通图父子邻接表兄弟邻接表风〔三升亘三三匡匕二三卜一十斗且尸回亚国省厂,一十、】互三升回亚互向了一"…感弃〕回亚互迫斗口。司回三三亘二二。】一十二……斗。卜一斗…"…】、…、】…、…引出方案邻接表接入方案邻接表图一有向非连通图及其邻接表 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法图有两种常用的表示方法相邻矩阵和邻接表】。在铁路设计项目中,并不是所有线路比较方案之间都存在直接的关联关系,即比较方案图是一个稀疏图,而且比较方案的增加和删除很频繁,因此在线路方案管理过程中,宜用邻接表来记录图。对于图一中的个比较方案,其图结构和邻接表记录如图一所示其中为有向非连通图,伪为图的父子方案邻接表,为延伸的兄弟方案邻接表,为延伸的引出方案邻接表,为延伸的接入方案邻接表。方案比较算法比较方案的设计是为了论证它们在某些工程因素方面的优劣,不同的比较方案涉及的工程因素不同,所以并非任意的比较方案之间都具有可比性。需要进行比较的方案必须遵循以下可比性原则相同的基础资料相同的计算方法和计算精度相同的工程经济指标共同的比较起点和比较终点,即相同的比较范围。前条原则由相关计算机辅助设计模块保证,为遵循第条原则,本文研究并提出了的基于图的路径先伸后缩算法。设为工程师选择的要进行比较的线路方案集合,则路径先伸后缩算法的步骤如下检查集合中的方案是否互为兄弟方案,如果是,则是纵断面比较,比较范围就是该方案的设计起点到终点范围。否则是平面比较选择集合中的一个比较方案,建立该比较方案的路径链表在起点端按父方案方向搜索后方搜索直到到达研究起点,并依次将搜索到的结点插入到路径链表头在终点端按子方按方向搜索前方搜索直到到达研究终点,并依次将搜索到的结点添加到路径链表尾重复到步,伸展集合中所有比较方案的路径链表分别从所有路径链表的两端向各比较方案所在结点收缩如果各路径链最前面的两相邻结点完全相同,则删除各路径链表的头结点如果各路径链表最后面的两相邻结点完全相同,则删除各路径链表的尾结点重复收缩过程,直到没有结点被删除可比性检查如果没有发生收缩事件并且所有比较方案路径链表的头结点有不同或尾结点有不同,则中的比较方案没有可比性,因为找不到共同的比较起点或比较终点以任意一个比较方案路径作为参照,计算各比较方案的比较起点和比 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法较终点的统一里程可比性检查如果存在某个比较起点里程大于任何一个比较终点里程,或者存在某个比较终点里程小于任何一个比较起点里程,则中的比较方案没有可比性,因为比较方案的相对位置是串联的或分离的,涉及的工程因素不同否则,里程最小的比较起点是共同的比较起点,里程最大的比较终点是共同的比较终点。稳健性检验收缩后,如果存在某个路径链表的结点数大于,则本次比较结果是非稳健的,因为该方案的比较数量中包含了过多的其它比较方案的数量,建议工程师减小比较方案集合川在共同的比较范围内,按路径链表的顺序依次取出路径上相邻控制点之间的数量,生成线路方案的工程经济比较表。在图一中,设工程师选择比较方案集合戒,,则伸展路径链表分别是和一。收缩后路径链表分别是和。共同的比较起点是方案在方案上的引出点,共同的比较终点是方案在方案上的接入点。方案组合算法通过方案比较,淘劣选优后,需要将它们组合成推荐方案或一个新的比较方案。方案组合的必要条件是参与组合的比较方案间存在直接或间接的关联关系,但不是兄弟关系。方案组合的原则是新方案必须由集和中的所有比较方案组合而成,不得遗漏,也不得另外添加组合过程中不得改变任何比较方案的里程的递增方向,即组合方案的前进方向始终与原比较方案一致。为此,本文采用基于图的有向路径广度优先搜索算法实现平面比较方案的组合。设为工程师选择的比较方案集合,则有向路径广度优先搜索算法的步骤如下可组合性检查如果集合中存在两个或两个以上的互为兄弟方案,则中的比较方案不能组合在中任选一个比较方案,建立路径搜索树的根结点,并建文路径搜索树的两类分支左分支为父方案和接入方案集合,将形成左子搜索树,右分支为子方案和引出方案集合,将形成右子搜索树。同时设置该方案的后方搜索基点和前方搜索基点。开始后方搜索如果该结点方案的父方案在比较方案集合中,则在左 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法分支将父方案插入到该结点的下一层,并设置新结点方案的后方搜索基点再搜索该结点方案的接入方案,如果接入方案属于,并且接入点里程小于后方搜索基点里程,则在左分支将接入方案插入到该结点的下一层,并设置新结点方案的后方搜索基点重复接入方案搜索,直到所有接入方案都被处理,左子搜索树的一个新层形成对左子搜索树的所有新层的新结点重复,直到没有新结点产生,后方搜索结束开始前方搜索如果该结点方案的子方案在中,则在右分支将子方案添加到该结点的下一层,并设置新结点方案的前方搜索基点再搜索该结点方案的引出方案,如果引出方案属于,并且引出点里程大于前方搜索基点里程,则在右分支将引出方案插入到该结点的下一层,并设置新结点方案的前方搜索基点重复引出方案搜索,直到所有引出方案都被处理,右子搜索树的一个新层形成对右子搜索树的所有新层的新结点重复,直到没有新结点产生,前方搜索结束有效性检查如果左子搜索树的叶结点数为,右子搜索树的叶结点数为,则从左子搜索树的叶结点到右子搜索树的叶结点的组合路径有条。遍历所有的组合路径,如果某条路径中没有包含中的所有比较方案,则该条组合路径无效,将其删除。如果组合路径全部被删除,则中的比较方案不能组合稳健性检验有效性检查之后,如果有效路径数目为,则本次方案组合是稳健的,如果有效路径数目大于,则本次方案组合是不稳健的,即存在多种组合,组合目的不明确按组合路径顺序,将路径上相邻控制点之间的数据从原比较方案中取左子搜索树索树囚一④式了,。④图一广度优先搜索树 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法出并拼接,则可形成新线路方案的数据。设工程师在图一中选择了,,,,如果任意选择了作为搜索树的根结点,则搜索完毕后生成的广度优先搜索树如图一所示。以为根的组合路径有条二,其中在一一路径中方案被丢弃了,因此是无效路径,而一一一一路径符合方案组合原则,因此是工程师期望计算机实现的有效路径,组合后的平面方案如图一所示。…。。。。。。。。。。。`二二下玉。二图一组合方案平面图本章小结铁路线路的空间走向选择不仅会影响到项目本身的工程造价、经济效益和运营成本,更会对沿线及相关地区的政治、经济、文化、国防、环境等产生长久深远的影响,因此线路方案比选伴随着各个设计阶段选线设计过程的始终。在线路方案设计过程中,为了选出最优线路走向,设计的比较方案众多,其中有些方案涉及范围小,仅针对个别控制点进行比较,方案选优汰劣的决定性依据是工程经济,工程师凭借自己的设计经验可以立即作出决策其它方案涉及范围广,待比较的因素多,工程经济不是淘汰方案的充分条件,推荐方案会因人因时而异。面对线路选线设计的这种特点,本文研究并提出了两种辅助设计方法。针对前一种比较方案,提出了线路平纵横同步协同优化线路方案的交互设计方法,即利用的事件通知和相应器技术,当工程师修改线路平面或纵断面时,系统自动通知纵横断面或横断面同步完成设计和工程数量计算,使得工程师能够快速准确决策最优线路设计方案。针对后一种比较方案,提出了线路方案自动比较和组合辅助设计方法,将比较方案分类,并用图数据结构来描述线路比较方案间的关联关系,以及用基于图的路径先伸后缩算法和有向路径广度优先搜索算法来实现线路方案的比较 工程硕士学位论文第五章线路方案比选方法和组合。大量生产实践证明,本章提出的设计方法是高效的,能够把工程师从大量繁琐、复杂计算工作种解放出来,从而充分发挥其创造性思维进行更多的线路方案设计,最终提高设计质量和降低工程造价。 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发第六章计算机辅助选线设计系统的开发系统运行环境选择图形环境是目前国内外使用最为广泛的软件,其生成的格式图形文件普遍被工程建设各方接受。在我国的工程勘测设计领域,以其完善的功能和简便的操作深受广大设计人员的青睐,它强大的图形编辑功能使得它成为设计人员绘制计算机图纸的首选工具。以图形平台系统提供了功能强大的二次开发工具,。应用程序本质上是程序,它与、之间均采用消息传递机制直接通信。是一个开放型的图形数据库,图形和数据库内的记录有一一对应的数据结构关系,。应用程序与以在同一地址空间内运行并能直接利用核心数据库结构和代码,可以直接访问数据库、图形系统以及几何造型核心,其命令具有与本身的命令相同的操作方式。应用程序以为基本开发语言,具有面向对象编程方式的可封装性、可继承性以及多态性等特点。通过从的几何图形类派生,自定义类创建的几何实体,可以集多种线形为一体,并且具有各种铁路线路工程属性和设计方法,从而达到图形与数据相互驱动的可视化设计效果。因此,本系统选择作为图形环境。开发语言支持多种二次开发工具,主要有、一和。。是一种解释性语言,功能若,运行效率低。是用开发的应用程序,对于而言,应用程序同是相同的,一个应用程序是一系列外部函数,通过上载和调用的方式完成其功能的。而应用程序就是一个动态链接库。,支持面向对象的程序开发。它直接分享。的地址空间,使得程序效率更高,速度更快〔于绷。 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发。的编译环境只能是公司推出的场什,因此选择一也是必然的。一具有优秀的集成开发环境,具备极强的科学运算功能,能够提供友好的人机交互界面以及强大的数据库访问功能。使用它,我们可以完成平台上所有形式的应用程序的编制。操作系统以其强大的功能以及简易方便的操作性能赢得了全球大部分用户,在国内的许多部门及个人微机也是选择作为其计算机操作系统,因此本文选择的操作系统为。计算机目前职工中配置较普遍的台式微机和手提微机以上的处理器、以上的、以上的显存,彩色显示器。系统总体框架设计系统主要功能为满足铁路线路工程师利用计算机辅助进行选线设计,系统要实现的主要功能包括相关设计规范参数管理、辅助进行新建铁路的线路平面设计、纵断面设计、路基横断面设计、路基用地排水设计、线路方案比选、各种工程图和数量表的输出以及工程虚拟现实演示等,如表一。表一系统功能综述表功能名关键输入数据重要处理方法主要输出成果设计规范相关设计规范参数综合、归纳,建立规范参数快规范参数数据库速检索和供应机制提取地形图带三维的空间数字地形直接读取图形数据库,提取相地形点三维记录数据图文件及以关层中的地形点数据文件上版本数据过滤地形点三维记录文件采用有效的数学方法过滤数据过滤后的地形点文件保证地形精度三维记录文件构建数字地过滤后的地形点三维记对地形点进行处理建立三角网三角网数模面模型录文件数模线路平面设线路基础资料、平面地形包括以导线法和曲线法进行线线路平面位置文计传统地形图或影像图路平面的设计、修改、违规检件数字地面模型算等 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发里程断链设里程标记和里程数值将里程处理为连续的数字和将断链表计数字处理为里程线路纵断面线路基础资料、线路平线路纵断面设计、修改、违规线路设计纵断面设计面、由数模内插或外业实检算文件测的中线地面线线路横断面横断面设计资料、由纵断进行路基横断面设计,统计相路基横断面设计设计面内计插算或的外填业挖实高测、出由的数模横应的土石方数量文件断面地面线用地设计横断面设计成果数据,占用地桩交互设计用地桩文件地边界以平面为基所有线路设计资料包含以平面为基础开辟纵断面、横线路平面位置文础的线路联已设计线路平、纵、横资断面窗口实时联动设计,随平件动设计料,由数模实时内插的面位置调整实时显示线路纵断地面中线、横断面地面线面地面线及特征横断面图变化以纵断面为所有线路设计资料包含开辟特征横断面显示窗实时显纵断面设计资料基础的线路己设计线路平、纵、横资示随纵断面设计变化路基填联动设计料,由数模内插的横断挖高变化引起的横断面联动面地面线设计线路的所有线路设计资料包含建立一般路基设计模型和带状存储三维线路模可视化已设计线路平、纵、横资地面模型,进行基于的型,供精加工造虚料及数模三维动态任意方位浏览拟场景标准线路平线路平面纵断面设计资线路平面图形处理含上线、线路带状平面设面、纵断面料、排水用地设计资料插旗、带状切图折图成图,计图阶段图成图纵断面成图可研、初步设计线路纵断面设计各种不同阶段、纵断面线路排水用地图线路排水用地图线路表格输线路平纵面设计成果资在数据库中提取各类线输出线路诸表出料路数据,以输出线路诸表等其它工具包线路基础资料和成果资提供工具如计算净空、计算坐显示或输出结果料标计或用地相应及里土程石方、违数量规检、算中桩、统放线等 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发系统工作流程根据铁路勘察设计院的工作实际、系统的功能需求、数据对系统的控制等因素设计系统的工作流程如图一所示启动设计工程项目、系统初始化文件、文件建立地面数字模型线路平面方案辅助设计和管理提取纵断面地面线输入纵断面地面线横优计方案平纵协化设同线路纵断面方案辅助设计和管理提取横断面地面线输入横断面地面线横坡横断面自动设计和可视交互设计主要工程数量统计和投资估算比较建立铁路立体模型横断面施工设计线路方案比较组合选优用地排水设计图形输出报表输出三维仿真积表地坐标及面用地排路基水用图程数量表主要工面线路纵断图横面路基断图面线路平图线表平面曲距表线间坡度表链表断图一系统工作流程图 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发系统总体框架以功能规划为基础,按数据约束力原则,结合开发资源,将系统分成七大功能模块来开发,如图一。模块一总控台及平、纵可视化交互设计模块二数据录入与查询勘设一体化模块三数字地面建模及应用系统模块四横断面设计及工程数量计算模块五用地设计模块六图表输出模块七三维实时仿真图一系统模块划分根据铁路选线设计工作内容和工作习惯,为方便设计人员操作,将系统功能分别组装到九个系统主菜单中“项目管理”、“建立数模”、“平面设计”、“纵断面设计”、“横断面设计”、“用地设计”、“图表输出”、“三维仿真”、“辅助工具”。菜单结构如表一。表一系统菜单结构表以系统主菜单下级菜单功能命令标定项目项目管理新建项目数据录入和查询处理数据建立数模提取数据建立数模显示数模平面设计基本参数 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发线型设计连接、即、竹、即、弯道版…直线转设计线列表编辑数据…逐个交点编辑…基线设计导修入改方曲案线…插入交点删除交点连接设计线违规检测方案组合组合线转设计线方案管理创建关联导入组合方案经济指标方案比选导入二线…修改线间距二线设计编自辑动二配线置二线…添加反弯删除反弯删除绕行段控制断面断面提取土方查询里程转坐标三维浏览编辑断链表插入断链删除断链保存方案…纵断面设计基本参数选择平面方案导入方案基左线…右线…采集地面线点绘地面线 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发地面线编辑拉坡设计调整坡度编辑坡度坡度设计转坡度线增加变坡点删除变坡点坡度连接违规检测导入桥梁桥梁设置增自动加桥设桥梁删除桥梁编辑桥梁导入隧道隧道设置删自动除设隧隧道增加隧道编辑隧道填挖高查询控制断面断面提取土方查询三维浏览保存方案计算填挖表自动设计…横断面设计基本参数交互设计导入横断面…编辑边坡保存横断面路基工程数量用地设计导入用地数据…自动筛选用地桩…删除用地桩增加用地桩编辑用地数据修改用地桩保存用地数据 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发用地面积计算标注桥梁标注隧道标注车站标注导线标注水准点新建图框导入图框保存图框自动成图绘大中桥,初始化…绘隧道绘车站图表输出平面图绘线路平面…绘水准点绘小桥涵绘竖曲线纵断面图单个桥单个隧单个站单个涵单个平交道增加标尺删除标尺保存标尺横断面图横断面图…排水用地图排水用地图…表格输出表格输出…三维可视建立线地路形三三维维模模型型实时互动浏览功能橡皮辅助工具删同除心一圆层工具条批参照 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发系统数据库设计数据库访问技术一般的线路软件都将其数据以多文件方式存储,或直接以图形方式存储,这种方式具有数据分散、一致性差、难共享、操作效率低等固有缺点。为了克服这些缺点、提高设计效率、设计质量以及实现数据安全可靠、可共享,本文采用基于数据库的系统开发方法。目前,微软的办公软件在我国使用非常普遍,其中的是一个关系数据库,具有支持多种数据库访问技术、与完全兼容等优点,因此本系统采用。。数据库来存储和管理数据。编程环境为数据库的开发应用提供了多种数据库访问技术如、、、。等,其中是提供的面向对象数据库编程技术。是基于的访问接口,它继承了比技术的优点,并且对的接口作了封装,使程序开发得到简化,且有利于程序的移植和扩充〔一。它最主要的优点是易于使用、速度快、内存支出少,因此本文采用此技术访问系统数据库。访问数据库的方法如下连接动态库,分显示链接和隐式链接。显示链接在。应用程序基本框架创建完成之后,在“”文件末添加如下语句““叨"即,"”隐式链接在源代码中包含头文件和,并把输入库加到连接器的输入中,这样就可以创建一个对象的实例,并访问其成员函数。初始化环境在程序初始过程中需要初始化组件,否则在创建数据库访问对象时会产生错误。一般用。函数来初始化环境。建立与数据源的连接与数据源建立连接时,通常要使用一和。两个智能指针。用一。定义的对象可以打开、关闭一个库连接或用它的方法来执行一个不返回结果的命令语句。用。定义的对 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发象可以用来打开数据库的数据表,并可以对表的记录、字段等进行各种操作。示例如下一一一”二二”,””,”,丘",数据库连接失败,确认数据库是否在当前路径下”打开一个记录集使用。。对象的方法可以用来打开数据库的数据表,获得表的记录集。示例如下一”横断面地面线表,,,,舰,,几一对打开表进行编辑使用对象的、和方法实现在记录集中插入、删除和更新记录,同时使用、、、等函数在记录集中定位某一记录。`一一`一一`一获得记录的字段值 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发使用对象的函数可以读取字段值,示例如下一其中数据类型是一个联合体,它可表示几乎所有类型的数据,这种类型的值必须被转换成需要的值的类型。工是字段的索引号,也可以是字段名称。数据库访问结束后,必须调用函数断开与数据库的连接。〔数据库访问技术。是微软的办公软件中另一个数据计算及统计应用极强的制表软件,在设计人员中使用广泛。为便于系统输出的数据表同其它应用软件共享,本系统将输出数据全部导出到文件中,并为此定制了。模板。自动化技术〔,,应用程序间的数据通信方式经历了四个阶段,最开始的是利用剪贴板的方式通信,后来发展到动态数据交换,再到后来出现了对象连接和嵌入技术,这种技术与技术相比,应用程序间的链接更近一步。目前,。技术己发展成为。技术,通过使用自动化技术,一个应用程序可以操纵和控制另一个应用程序实现的对象,从而使用其它应用程序的功能。对电子表格的访问利用程序读取文件时,程序为自动化客户,为自动化服务器。使用。提供的功能是通过创建和使用自动化对象来实现的,作为自动化服务器,它提供的自动化对象具有一系列的属性和方法。程序作为自动化客户可通过访问这些对象的属性和方法,来实现对的自动化对象的使用。具体实现方法如下①创建服务器即启动,,,②获取当前的工作簿集合,③打开指定的文件,设置当前工作簿油功④获取当前。的工作表集合, 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发⑤选定待保存数据的工作表"表`,⑥向工作表的指定区域填写数据,并可根据需要合并单元格。仁,,第。行第一列填写起始里程,"","”,,"`,"”,,酬选择合并区域行从到的单元格酬合并⑦在程序结束时,要主动释放对象系统主要功能实例如图一至图一左线缝行线右线缝行钱图一系统菜单 [程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发图一数字地面模型目肠门计月幼谧计从出三门闷们伪份龟`一飞峪旬一—」阵一润`一二曰,,了护,,自,`、脚吕卜闷日,,陀二妇卜…`拍佗而`净公足,应桔,卜不。,人`自…月户`目一一主一,`二店一`一图一平面设计及平纵横协同优化线路方案顶目管理盛立傲平面设计纵断面设计侧断面设计月场设计日获抽出三且可视拍助工月炙于百奋汽犷百气妇百面万二二言万百斌卷目蓄下又蔺石万蔺雀笼尸笠怡,一一一一启钊。贬户一渭冲引—一川—沼片丰口公,一,,吸诊林吕,勺“,万陀瓜万矿雨一口口拍一卫罗二一一。佗,娜可硕左毛`,右蕊一,名图一纵断面设计及纵横同步优化线路方案 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发凡广一一一丫图横断面设计于工,。二两吐"介丫中坦妞价方珍军住介容里肌一坦闷仪卜仍剐沛。刁优卜仍“,扣,,运戮``,。。。。、,。鱿长皿`一瀚。价,,,明土地。,”。,,。二。。二娜廷矿发肠洲价土力叮`叫,二二,,二。留甲匀龟阴勺改肚叮卜二,,,,一,恤国山。怕王叮、泊因山朋日洲,,围龙二,二。的的的二汽铆的加一,。的的二甲义几柳加加挖竹因臼。即价马加已,口配砂璐石因伪即价马加已,,,渗水土国加琪百栏田笼日侧竹月国月叼舫卜泪若,"口二,认酒叨,洲,骊弓肠该幻。帅湘价日二,附那亏工。日。了巴二。二,,,加确践工。。。。。。。。趾。二洲厂。,瓦座锐。图一线路方案比较和组合行号交点号坐标万坐有江偏角曲奴主咤的印朋习创艾刃印团加以阳旧阳奶湘胶月的呜的的淤之卿叩印弘团邓书友刃以刃翁以炭找幻的仪心阅臼叨忿书团一的侧洲洲以龙田田的的弱诀渴以拍的田郎以扣的庄论之扣望以扣砚月以泊的一刃仪旧仪眨】的〔幻弓闰以扣的图一数据录入与查询 工程硕士学位论文第六章计算机辅助选线设计系统的开发图。“所见即所得”的线路图表输出本章小结本章以服务于铁路线路设计工程师为目标,详细分析了系统需要完成的辅助设计功能,恰当地设计了系统框架,并合理选择了系统的开发和运行环境。针对一般软件以若干数据文件存储数据方式的缺点,采用关系数据库来存储和管理各种数据,采用电子表格来输出设计成果数据。在此基础上论述了利用技术访问数据库和。技术来控制电子表格的方法。使用这些方法具有以下优点采用技术访问数据库,实现了海量数据的高效存储与检索,并具有极高的数据容错性、易共享性。采用自动化技术,实现高效、快捷地输出电子表格。本章也简要介绍了以数据库为基础、按本文研究的线路设计理论和方法开发的主要创新性成果。系统开发成果应用表明本文的理论和算法是正确的和高效的。 工程硕士学位论文结论结论铁路是国民经济的大动脉,铁路选线设计是铁路建设项目中最关键的设计工作之一,铁路线路的空间走向不仅会影响到项目本身的工程造价、经济效益和运营成本,更会对沿线及相关地区的政治、经济、文化、国防、环境等产生长久深远的影响。为了获得最优设计方案,常常要循环往复地进行平面、纵断面、横断面、工程数量等设计计算工作。由于时间、人力、生产工具等条件限制,传统的工作方式很难达到上述目标。因此改革创新选线设计手段,利用技术,把工程师从繁琐复杂的计算绘图工作中解放出来,使其能够充分发挥自己的创造性思维,专注于线路方案设计,是本文的研究目的。本文的主要研究内容及成果如下在分析国内外有关数字地面模型构建理论和算法的基础上,针对带状地形的特点,提出并实现了一种快速构建三角网数字地面模型的算法。通过建立从点到方格再到三角形的检索机制,在三角网快速构建、三角形快速定位、任意点高程插值等方面作了大量优化和改进。实践证明,本文研究的数字地面模型具有网形优、精度高、计算快等特点,能够大幅度提高选线设计的效率和质量。建立了适合于各等级新建单双线含预留二线铁路的平面通用模型,提出了“单元拼接法”进行线路平面辅助设计的新方法,并采用开发技术,将平面设计参数和设计方法封装在线路平面实体内,实现了图形与数据的高度统一和相互驱动改进了缓和曲线参数方程的递推表达式及其计算误差的控制方法以及平面线间距和投影计算的高速迭代算法。利用这些成果开发的平面软件适用范围广,运行稳健、速度快、精度高。针对一般纵断面以软件辅助设计功能的不足,采用的自定义实体技术,将线路平面信息可视化地集成在纵断面地面线中,实时提醒设计参数的规范性,使得坡度设计更加灵活高效。以平面通用模型为基础,克服以往路基软件只考虑单基单面横断面的缺点,提出了解析各种路基形式的“逐步逼近法”和进行横断面设计的“工点模板法”以及路基填挖方的准确快速计算方法。铁路线路方案比选是铁路勘测设计过程中一个非常关键和重要的设计内容,伴随着各个设计阶段选线设计过程的始终。为此本文提出了线路平纵横 工程硕士学位论文结论同步协同优化线路方案的交互设计方法,即利用的响应器技术,当工程师修改线路平面或纵断面时,自动通知纵横断面或横断面同步完成设计和工程数量计算,使得工程师能够快速准确决策最优设计方案特别地,本文依据图论,用基于图的路径先伸后缩算法和有向路径广度优先搜索算法实现了线路方案的自动比较和组合。通过这两种方法,加快了最优线路方案的决策进程,提高了设计质量,降低了工程造价。针对一般软件以文件存储数据方式的缺点,采用关系数据库来存储和管理各种数据,采用电子表格来输出设计成果数据。在此基础上论述了利用技术访问数据库和。技术来控制电子表格的方法。利用上述理论和关键技术,以服务于铁路线路设计工程师为目标,详细分析了需要完成的辅助设计功能,合理选择了系统的开发和运行环境,恰当地设计了系统框架,成功地开发了“计算机辅助选线设计系统”,并在勘测设计实践中广泛使用,达到了本文研究的目的。需要进一步研究的内容本文着重研究新建铁路的辅助选线设计技术,对于改建既有线及增建二线铁路,还有一些辅助设计技术要研究。在铁道部拟定的铁路科技发展“十一五”规划中,在“新线建设技术”这一节,将“……研究开发虚拟现实可视化选线系统,实现设计过程三维可视化和优化设计……”等内容纳入到铁道部的科技发展计划,本文着重于二维环境下的辅助设计技术研究,需要在此基础上进一步研究三维环境下的可视化交互设计技术。在智能设计方面,需要进一步研究基于地理信息系统的线路方案自动设计和比选优化。 工程硕士学位论文参考文献参考文献〔」詹振炎铁路选线设计的现代理论和方法北京中国铁道出版社,【〕詹振炎道路规划与设计原理长沙中南大学出版社,【符锌砂公路计算机辅助设计北京人民交通出版社,【〕蒲浩现代路线系统关键技术研究博士论文长沙中南大学【缪鸥图形屏幕上路线平面设计方法的研究及其应用软件的开发硕士论文〕长沙中南大学〔宋占峰道路线路实时动态三维可视化设计理论和方法的研究博士论文长沙中南大学【宋占峰,蒲浩,詹振炎快速构建三角网算法研究【铁道学报,,【赵建军,胡于进,钟毅芳等一种任意复杂平面域三角化的健壮算法【〕华中理工大学学报,,一【丁永祥,王英,肖景容等任意多边形的三角剖分〔〕计算机学报,,【蒲浩,宋占峰,蒋红斐等三角网数字地面模型的生成及其在路线设计中的应用【〕铁道学报,,【刘学军,符锌砂,赵建三三角网数字地面模型快速构建算法研究「〕中国公路学报,,一【柯正谊,何建邦,池天河数字地面模型〔〕中国科学技术出版社,〕,,〕,,·,,一功,,「〕铁路工程设计技术手册线路北京中国铁道出版社,【缪鸥,詹振炎基于直线约束的道路线形设计通用方法中国公路学报, 工程硕士学位论文参考文献【〕杨少伟道路立体交叉规划与设计北京人民交通出版社,【〕李方立交匝道布线的积木法东南大学学报,〔〕杨东援,朱熙宏关于路线系统中平面线形模型的研究,华东公路【〕朱成嶙铁道工程测量学下册,北京中国铁道出版社,【〕郝滋铁道工程北京中国铁道出版社,【」张怡路线计算机辅助设计与研究,长沙铁道学院学报,【〕袁江基于数据库的铁路线路计算机辅助设计,山西建筑,【」陈应先枢纽总图规划有关问题探讨一铁道勘测与设计,、【〕陈应先枢纽总图规划有关问题探讨二铁道勘测与设计,、【〕美谢弗著,张铭等译数据结构与算法分析北京,电子工业出版社,〔〕余承飞,方勇二次开发技术北京人民邮电出版社,【李世国高级开发技术编程及应用北京机械工业出版社,【」吴炜煌工程数据库管理系统北京清华大学出版社〔〕吴国芳,刘伟技术分析及应用信息技术,,【〕王平,覃理矜基于的数据访问技术重庆邮电学院学报,,一【」查峰用中技术构建通用异种数据源综合查询平台微型电脑应用,,〔〕王德权,肖正扬在开发环境中的应用淮阴工学院学报,,〕,实用教程清华大学出版社【〕,,技术内幕北京希望电子出版社, 工程硕士学位论文参考文献【,,」马宁,蒲浩,詹振炎表格自动输出计算机应用,, 工程硕士学位论文致谢致谢本论文是在导师蒲浩教授和教授级高级工程师潘国强的悉心指导和关怀下完成的,他们为本文的研究工作提出了很多宝贵的建议,并创造了很多必要的条件,在此我谨表示衷心的感谢。自开始工程硕士学习以来,在理论学习和生产实践方面得到了蒲老师和潘总的精心指导,让人终生难忘,两位导师身上所具有的执着的事业追求,渊博的知识、丰富的实践经验以及敏捷的思维和严谨的学风,使我受益终身,亦将成为我以后工作和学习的榜样。在学习和项目开发过程期间,道路与铁道工程研究所的詹振炎教授、宋占峰副教授都给予我莫大的帮助与支持,在此我表示深深的谢意。另外学习期间在读硕士彭利辉、王婉秋、李顶峰、胡红萍、刘继林在学习和生活上也给予我很多帮助,在此也表示衷心的感谢。还要感谢铁四院线站处和线路室的所有领导,是他们给了我继续学习的机会和条件,并提供了研究项目。也要感谢父母、妻子和全体同事给我的支持和鼓励,正是这些支持和鼓励,促使我奋发学习,取得了今天的成绩。 工程硕士学位论文攻读硕士期间发表的论文及科研情况攻读硕士期间发表的论文及科研情况发表的论文彭先宝路线方案的比较和组合算法研究铁路勘察,,一科研情况“计算机辅助选线设计新线系统以”铁四院课题,项目负责及总体规划、设计、编程、组装测试及修编、文档编制该系统分别获年中国铁道建筑总公司优秀工程勘察设计软件一等奖、年铁道部优秀工程勘察设计计算机软件一等奖、年全国优秀工程勘察设计计算机软件金奖