铁路线路与地形三维模型实时动态融合方法研究

铁路线路与地形三维模型的融合是实现铁路线路三维正向设计的瓶颈之一。线路设计过程中,需要实时更新三维场景。现有的静态融合方法会修改原始的地形数据,且计算量大,耗时过长,无法满足动态交互式设计的需求。对此,提出一种铁路线路与地形三维模型实时动态融合方法。基于铁路三维场景,在每帧显示前动态提取视相关地形瓦片模型和线路三维模型,在内存中基于线程池并行对地形瓦片裁剪,实现二者的实时融合,并构建缓存队列,重复利用融合结果。为了提升单块地形瓦片和线路三维模型的融合效率,提出了“超挖-回填”的融合思想。借助高效的三角形空间网格索引,快速删除融合边界内及相交网格涉及到的三角形,虽然“超挖”部分三角形,但避免了繁杂的三角形定位、调整计算。依据超挖三角形外边界和融合边界构建“回填”区域,再采用剪耳法对“回填”区域重构三角网,实现铁路线路与地形三维模型的无缝融合。基于该方法开发了铁路线路三维设计系统,对一条104.9 km铁路案例进行了实验,结果表明:其显示帧率可以保持在35~45 fps,且能够实时更新三维场景。相较于传统的静态融合方法,该方法将长时间的全局模型融合转化为帧前的局部视相关动态融合,减少了线路方案修改时更新的融合数据量及计算量,从而满足了动态交互式设计的需求,提升了三维正向设计的效率。

基于边界投射与GPU解析的铁路线路LoD网格场景建模方法

层次细节(LoD)网格地形模型是构建铁路线路三维可视化场景的重要基础。然而,受制于LoD网格模型多层次、多尺度表达的复杂动态特征,以及经典LoD四叉树三维网格地形的独立、分块结构形式,在全球数字地形平台上进行铁路线路建模时,地形裁剪开孔、线路地形融合等环节面临诸多难题。对此,提出全球LoD网格地形上基于外边界投射的铁路线路开孔建模方法,以及利用GPU顶点解析的铁路线路LoD地形动态融合叠置方法,从而实现铁路线路LoD网格地形三维场景高效建模。采取GPU与CPU相结合的办法,首先对地形裁剪区域进行过滤,屏蔽区域内的冗余三角形,留下开孔区域,对区域外围顶点通过投射到区域边缘的修正方式实现点位移动以完成边缘填充,从而避免规则网格上的三角网整合建模,实现复杂地形的规则网格兼容表达。然后,在为地形顶点设置全球统一纹理坐标的基础上,在GPU中对地形纹理与叠置图像分别建立不同的纹理坐标转换关系,实现两者的同模无缝表达,其中针对叠置图像的交互,采用仿射变换的方法突破多重空间非线性变换的困难,解决交互时纹理坐标转换的不同步问题。最终,通过某段184 km铁路线路三维建模案例进行有效性验证。研究结果表明:本文方法可对特定地形区域进行开孔裁剪,再利用GPU顶点解析使铁路线路与LoD地形叠置融合,实现外部铁路模型与真实地形的高效融合,铁路大场景三维建模的渲染效率可由40~70帧提升至55~77帧,优化比率约为30%。

基于二分迭代法的铁路线路纵断面优化算法研究

为提高铁路线路纵断面优化自动化水平,加强变坡点的寻找精度,减少人工调节工作量,基于二分迭代法设计了1种自动化程度和精度更高的纵断面优化算法,该算法采用最大矢距值二分查找方式,精确定位变坡点位置,并对查找过程进行有效的阈值控制。为实现该优化算法开发了1套高程自动优化软件,进一步采用试验数据对比分析验证该算法的实用性,与传统算法相比,提高了自动化程度,且计算结果精度满足精捣作业需求。

施工过程中铁路线路地表形变监测技术初探

施工过程中铁路线路地表形变监测是确保线路安全、稳定运营的关键。为解决当前传统地面测量技术在监测中面临人力成本高、效率低等问题。首先分析了传统地面测量技术的优缺点,随后研究分析了激光扫描测量技术和卫星遥感测绘技术。其次探讨了时序干涉合成孔径雷达(InSAR)衍生技术的应用优势。最后基于SBAS-InSAR技术对研究区域进行监测,通过深入分析形变特征,发现线路沉降明显。研究为铁路工程安全评估提供科学依据。

专用线铁路线路病害整治及养护维修研究

铁路运输业在国民经济发展中发挥着至关重要的作用。随着工业4.0时代的到来,中国铁路工业不仅完成了工业设计领域的多项技术研发创新,而且在运营管理方面建立了较为完善的管理体系,构建了适合新时代中国经济发展的产业链。然而,随着我国重载技术的发展,列车轴重不断增加,牵引质量不断提高,线路设备长期超负荷运行。轨道几何尺寸难以维护,甚至出现路基下沉、路基变形、曲线侧磨耗、钢轨及其连接件磨损失效等病害,影响列车运行安全。

基于DVD视频的铁路线路场景仿真技术研究

在分析国内外铁路工作人员熟悉与快速定位线路的现状、形式等基础上,结合我国铁路运营组织形式、现状及铁路建设多为偏远山区且线路较复杂等特点,基于线路真实场景和线路工务与电务联锁基础数据与视频帧序列关联,运用数模联控算法研究探讨铁路线路DVD视频场景仿真平台,用于铁路机务、工务、电务、供电、通信、车辆等工种作业人员熟悉铁路线路线貌、地形、设备方位空间布局、周遭环境等。在故障与非正常等突发事件发生时,通过DVD视频场景仿真平台快速查询线路特点,并制定针对性的应急处置方案,同时也能够为应急组织指挥者决策提供辅助支持等。研究表明,该仿真平台具有视频失真率低、画质清晰、联锁逻辑关系正确、线路设备及周遭环境还原全面等优点,能快速、准确地查询与管理铁路线路场景,同时也能更好地为铁路相关职能部门提供支持与服务,具有经济高效、省时省力、使用方便、操作简单等优势。

铁路线路维护养护的优化途径分析

铁路运输作为交通事业的重要组成部分,不仅能够为人们出行提供便利条件,同时还能为社会经济的快速发展创造良好条件。但铁路在长期的运行状态下,很容易受自然、工程施工、运营管理等多方面因素影响出现病害问题,对线路运行的稳定性与安全性造成威胁。为了保证铁路线路运行的持续稳定性,就需要重视对线路的维护养护措施,文章首先论述线路维护养护的重要意义,然后分析线路病害类型,最后综合探究铁路线路维护养护优化策略,希望能够为相关技术人员提供更多参考,共同保障铁路线路运行的安全与可靠。

试析铁路线路病害成因及维护策略

铁路线路是铁路运输的主要组成部分,铁路线路的质量直接影响到整个铁路系统的运行,同时也影响着运输效率。我国大部分铁路线路都处于露天环境下,会受到自然条件和气候条件的影响,这就给铁路线路的养护维修带来了一定难度。随着我国铁路事业的不断发展,我国铁路线路养护维修的难度越来越大,因此对我国铁路线路病害成因和维护策略进行分析是非常有必要的。鉴于此,本文就上述问题展开讨论,旨在保证铁路运营安全。

缓变异物入侵铁路线路视觉检测方法

积沙积雪等缓变异物入侵铁路线路给铁路安全运营构成巨大威胁。针对既有铁路视频监控系统采用人工监视容易产生疏漏的问题,基于机器视觉检测技术和仿射几何原理研究积沙积雪等缓变异物入侵铁路线路的视觉检测方法。按照给出的检测原理、流程和技术方案,建立由线光源模型、检测相机模型以及线激光器与检测相机联动模型组成的缓变异物入侵检测模型,提出基于Radon变换思想的钢轨视觉识别检测算法和缓变异物厚度检测算法。在兰新铁路现场对检测方法进行验证性试验的结果表明:可全天实时、准确地识别列车通过和缓变异物入侵铁路线路事件,自动测量缓变异物的厚度,并在缓变异物的厚度达到阈值时自动报警或预警。

铁路线路三维GIS系统建设研究

将目前三维GIS领域先进成熟的理论和技术应用在铁路信息化系统建设中,提出铁路线路三维GIS系统的数据库设计方案和总体的软件模块体系架构,并以此为指导原则,基于ArcGISGlobe技术,在试点区域建设了铁路线路三维GIS系统。该方法可以完全再现铁路沿线的三维地形细节,在三维可视化环境中实时地对不同数据进行动态的管理和分析。

铁路线路三维设计模型建立方法的研究

首先介绍了既有线路三维设计模型的建立理论及实现方法。通过分析它们存在的困难和不足 ,提出了一种利用航测或外业勘测地形数据 ,在微机上建立设计线路行经地区的三维地形模型以及利用平、纵、横设计数据 ,建立三维线路模型 。

铁路线路设计方案综合优选决策系统的研究

介绍了基于多目标模糊综合优选模型的铁路线路设计方案综合优选决策系统软件的研制与开发过程 ,给出了其应用算例 。

铁路线路三维可视化设计实现方法研究

着重研究了利用航测或外业勘测地形数据 ,在微机上建立设计线行经地区的三维空间的地形模型 ;利用平面、纵断面、横断面及桥、隧、路基等设计数据建立线路三维模型 ,以及将这两个模型拼合在一起形成铁路线路三维景观模型的方法。该方法的特点是在拼合地表曲面和线路表面时采用了分治算法 ,且可将面与面的求交计算简化为线段间的求变计算 ,故计算工作量较少且速度快。在此基础上 ,通过集成AutoCAD及 3DS即可达到对铁路线路进行三维造型的目的。以本文提出和建立的数学模型为基础 ,采用面向对象的软件设计方法完成了铁路线路三维可视化设计系统的开发。利用该软件对西安—南京线、西安—延安线、遂宁—重庆线等多条设计线进行了三线建模并制成了三维动画 ,验证了本文及铁路线路三维可视化设计系统软件的正确性 。

顾及地形的铁路线路模型建立方法

提出一种构建三维地形及线路整体模型的方法 .该方法利用 DEM数据生成四边形网格对地面进行描述 ,将铁路路基剖面线覆盖到 DEM上 ,剖面线与 DEM网格线相交 ,将此交点作为新的插入点生成局部三角网 .通过集成 Auto CAD及 3

铁路线路单元质量管理信息系统框架探讨

铁路行业的高速发展向铁路线路管理提出了更高要求,亟需信息系统辅助管理。通过研究分析国内外铁路线路信息管理系统现状,明确线路单元优化划分和养护维修计划优化制定是系统的发展方向。依据公路单元划分的方法,探讨铁路轨道单元划分的原则和方式,研究"秩和检验法"划分线路单元的具体步骤,总结轨道单元划分管理的实际应用效果。参考国外铁路线路信息管理系统的框架搭建形式,结合单元管理思想探讨系统各模块功能,搭建线路检测、单元划分、计划制定、实施效果反馈的连续性管理框架,并在计划管理模块中采用案例推理技术(CBR),设计两次推理过程,建立检测数据与对策源案例的联系,优化养护维修计划制定方法,为铁路线路的管理提供决策支持。

铁路线路三维整体模型构建方法研究

提出了构建三维地形及线路整体模型的一种方法 ,该方法的特点是在拼合地表曲面和线路表面时采用了分治算法 ,且可将面与面的求交计算简化为线段间的求交计算 ,故计算工作量较少且速度快 .在此基础上 ,通过集成AutoCAD及 3DS即可达到对铁路线路进行三维造型的目的 .实际应用表明 。

基于GIS的铁路线路设计系统研究与开发

将地理信息系统技术应用于铁路线路设计,开发基于GIS技术的铁路线路设计系统。介绍系统设计的总体思路,对铁路线路设计GIS的建立、基于GIS的铁路选线交互设计方法以及铁路选线设计应用分析模型等关键技术进行详细研究。

基于层次分析法的铁路线路安全性能分析与研究

铁路线路是列车安全运行的基础保障,为科学地评价线路的综合安全性能,构建了基于层次分析法的线路安全性能模糊综合评价模型。以京包线上行区段线路为研究对象,利用铁路线路安全性能模糊综合评价模型评价线路状况,有利于及时发现线路安全隐患,预先采取针对性预防措施,以确保行车安全。

铁路线路三维景观动态仿真系统中纹理的应用

介绍了中纹理贴图技术的基本概念、性质,结合在铁路线路三维景观动态仿真系统的具体应用,深入剖析了纹理贴图在生OpenGL成高逼真度的三维模型时的应用方法及技术特点。

铁路线路综合质量评价方法的研究

针对铁路线路设备质量状态主要依据轨检车检查、机车车载式轨道动态监测系统检测和静态检查在数据处理与利用方面存在的不足,在充分分析三类数据之间相互补充关系的基础上提出将三类数据分别量化为三个指标,对不同等级和特点的线路通过试验研究赋予三个指标不同的权值,从而得到线路设备综合质量状态评价指标(轨道综合质量指数),并提出计算与应用方法的建议。