[发明专利]虚拟现实环境下高速铁路路基三维参数化建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路设计建模技术，特别是涉及高速铁路路基三维参数化建模技术。

背景技术

高速铁路路基的稳定性、路基与相邻桥梁和隧道的衔接质量乃至与周边环境的协调性直接影响铁路线路安全。目前路基设计、复核、审查主要借助平面图、路基横断面图等二维资料，信息不全，不直观，表达效果差。利用虚拟现实技术，根据设计图建立路基的真实三维模型，并将其放置于三维虚拟地理环境中，使设计、复核、审查者能够在设计阶段全面、系统、直观地预演铁路建成后的工程效果，可显著提高路基设计质量。目前路基三维建模的方法为手工建模，过程繁琐、效率低，模型随机性大，且模型编辑和修改困难，难以适应高速铁路路基设计和建设的需要。

发明内容

针对现有铁路路基三维建模技术存在的问题，本发明推出一种虚拟现实环境下高速铁路路基三维参数化建模方法，其目的在于，利用体现铁路设计中路基特征的参数构建参数化模型，快捷、准确地建立路基三维模型，并提供便捷的模型编辑与修改方法，为提升高速铁路路基设计水平提供有力的技术支持。

本发明所涉及的虚拟现实环境下高速铁路路基三维参数化建模方法，技术步骤包括：S1-路基本体三维参数化建模、S2-路基防护三维参数化建模、S3-路基本体与防护组合成为完整的路基模型、S4-导出路基模型外表面地形数据、S5-路基模型导入虚拟现实环境。

S1-路基本体三维参数化建模包括：路基铁轨三维参数化建模；路基轨枕三维参数化建模；根据铁轨与轨枕的相对位置关系，实现铁轨与轨枕的自动停靠，并将铁轨与轨枕组合成为单个铁路轨道模型；根据铁路轨道数目和铁路轨道间距参数将单个铁路轨道模型组合成为完整的铁路轨道模型；路基垫层三维参数化建模；根据铁路轨道与垫层的相对位置关系，实现铁路轨道与垫层的自动停靠，并将铁路轨道模型与垫层模型组合成为完整的路基本体模型。

S2-路基防护三维参数化建模包括：分组件构造路基本体的多级防护；设置每种防护组件在不同朝向下的定位点和插入点；设置防护组件之间的停靠关系；设置防护组件与路基本体之间的相对位置关系；根据防护组件的定位点、插入点、组件之间的停靠关系，实现多级防护之间的自动停靠；根据防护组件与路基本体之间的相对位置关系，将防护组件组合成为左侧防护与右侧防护。

S3-路基本体与防护组合成为完整的路基模型：根据左侧防护、右侧防护与路基本体之间的相对位置关系，将路基本体与防护组合成为完整的路基模型。

S4-导出路基模型外表面地形数据包括：输出路基本体外表面范围线的世界坐标；输出左右两侧各级路基防护组件外表面范围线的世界坐标；对路基本体外表面范围线的世界坐标和左右两侧各级路基防护组件外表面范围线的世界坐标进行一致性检查与坐标合并，得到路基模型外表面范围线的世界坐标；根据用户指定的采样间隔和路基模型外表面范围线的世界坐标，通过插值运算获得路基模型外表面的规则格网地形数据；将路基模型外表面的规则格网地形数据由世界坐标转换为局部球体切平面直角坐标。

S5-路基模型导入虚拟现实环境包括：将铁路沿线真实的三维地形数据导入三维显示平台，构造虚拟现实环境；将路基模型外表面地形数据导入三维显示平台，替换同位置的地形数据，并与周围原地形数据进行平滑和连接；将路基三维模型的数据格式转换为三维显示平台可识别的数据格式；将路基模型、对应的纹理图片、模型的属性信息导入三维显示平台进行显示、浏览和查询。

本发明在对高速铁路路基要素进行深入分析之后，对其类型和组件进行归纳总结，用参数化模型予以描述。用户可通过导入参数文件的方式建立路基，并通过修改参数对已建立模型快速编辑，减少了路基三维建模的人工作业量，提高了路基三维建模的自动化程度，同时能够有效避免人工建模的随机误差，提高模型的准确度。本发明提高了高速铁路路基设计结果的可视化程度，为高速铁路选线和设计提供了有效辅助。

附图说明

图1为虚拟现实环境下高速铁路路基三维参数化建模方法技术流程图。

图中标记说明：

S1、路基本体三维参数化建模  

S2、路基防护三维参数化建模

S3、路基本体与防护组合成为完整的路基模型

S4、导出路基模型外表面地形数据  

S5、路基模型导入虚拟现实环境。

具体实施方式

 结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

图1显示虚拟现实环境下高速铁路路基三维参数化建模方法的基本