铁路线路三维整体模型沟构建方法研究

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，利用本文所提方法构建的铁路线路三维整体模型制作的图片可以形象生动逼真地预示铁路建成后的整体形象。     

视图特征的曲面重建方法研究

提出了一种基于视图特征的三维形体重建方法,根据分离视图的投影特征定义曲面特征,通过匹配二维视图特征识别曲面类型及参数,从而构造曲面线框图生成B-rep结构形体模型.利用曲面求交法求解三维二次曲面交线及高次曲线,解决了五点法及共轭直径法在求解二次曲线时采样复杂且耗时的问题以及无法通过视图投影获取高次曲线的问题.实验结果和算法分析表明,通过特征获得曲面类型再求交获得高次曲线的这一过程,是恢复二次或高次曲线的行之有效的方法,而且计算效率也有较大提高.     

基于约束线路群的铁路枢纽数字化关联选线方法

针对枢纽区域线路种类和数目繁多、线路间约束关系复杂的特点,提出一种关联选线设计方法.首先,分析并总结线路间各种参照关系,建立线路参照关系矩阵和交点信息矩阵,基于两矩阵构建复合参照线型模型;然后,将线路间的约束关系分为引出、接入、参照、最小线间距和交叉约束,并给出相应的表达式;在此基础上,设计线路关联图的数据结构,将各线路的几何属性及相互间的约束关系集成为整体,从而建立枢纽约束线路群,并研制枢纽约束线路群的构建与关联选线的实现算法;最后,基于上述方法,开发枢纽选线系统,并在多个铁路枢纽选线中应用.研究结果表明:枢纽中各线路均可贯通设计,几何线位里程及约束关系可自动实时动态解算,显著提高工效.     

基于约束Delaunay三角剖分的道路三维建模方法

深入研究了一种建立道路三维模型的方法.首先依据道路设计成果计算出道路模型与地形模型的拼合交线,然后用设计点(特征线)数据替换拼合交线内的地形点(特征线)数据,形成建模所需的原始点集和约束边集.针对原始点集采用逐点插入算法进行Delaunay三角剖分,再依据约束边将初始三角网调整为约束Delaunay三角网,由此得到外观与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型.此外,还研制了三角形的快速定位算法,加速了建模过程.实践表明,该方法具有整体性好、网形优、速度快的优点.     

基于虚拟植物冠层的直射光合有效辐射三维分布模拟研究

利用野外调查数据和已有文献资料形成典型杉木生长发育文法规则,以LSTree单树建模软件平台为基础构建单株杉木和虚拟森林场景,采用八叉树数据结构和光线跟踪算法模拟冠层任意三维位置太阳直射PAR三维分布.研究发现:光面求交次数及计算时间受植物模型及虚拟森林场景组织方式影响显著;光线投射平面其投放密度不仅影响着模拟效率,其还...     

基于地质统计学的采空区储量估算

采空区是固体矿产开采过程中已被开挖的所留下的采场、硐室等,采空区的储量编录是矿山储量动态管理的基本要求,准确的储量计算结果可有效指导矿山后续的生产工作,提高经济效益,但目前国内各矿山大多采用简单的几何计算方法求取采空区储量,无法准确、客观地评估矿山的资源储量情况,为了精确估算采空区储量,以新疆某矿区为例,首先分析了适合建立采空区的三维模型方法,以及固体矿产储量估算中采空区建模的2种方式:剖面法和中段法;建立模型后,将基于地质统计学建立的矿体三维模型和采空区模型进行布尔求交,根据切割后模型,体积加权计算采空区储量;最后通过实例对比采空区和剖面法三维矿体模型求交结果的储量信息,验证了基于地质统计学计算储量结果更为接近实际勘探储量,这对于矿山的数字化动态管理,矿山开采具有指导意义。     

一种快速的直线和Bezier曲线求交算法

提出了一种快速的直线和Bezier曲线求交算法,该算法在求交之前先作预处理,收缩求交范围,尽量避免无效的求交计算,从而减少了计算量,提高了求交速度.     

刀具扫描体与曲面法矢求交新算法

提出一种实现刀具扫描体与曲面矢量求交的有效算法．将扫描体与复杂曲面法矢的求交问题,转化为三角网格与有向线段之间的求交计算．建立此两者求交计算的求交子集．减少以往算法中不必要的求交计算．提高算法的效率．文中同时给出．基于该算法的整体叶轮叶片复杂曲面加工的应用实例．     

面向双层插值边界面法的非结构自动网格划分

针对数值模拟前处理过程中网格划分存在的困难，提出一种面向双层插值边界面法的非结构自动网格划分方法.该方法基于网格尺寸、表面曲率、实体厚度等几何特征进行体二叉树自适应细分，避免使用任何协调过渡模板处理悬挂点，降低网格划分的困难.构建了体网格拓扑元素与实体模型边界的快速求交算法，有效提升求交计算效率，降低算法实现复杂度.实验结果表明，最终网格划分实现整体以六面体网格为主，实体边界附近的部分网格以四面体、三棱柱或金字塔网格为辅的非结构自动网格划分，验证了该方法的准确性、有效性及鲁棒性.     

改进的Voxel模型及其精度验证算法的研究

分析了五轴数控加工仿真中常用的三维实体建模方法的优缺点,并提出了改进的Voxel模型,可以有效的降低模型的空间复杂度,同时结合三向Dexel射线求交算法和动态标志位复位技术,能够有效的提高切削判断计算速度,保证数控仿真的实时性.在此基础上,引入了精度验证的概念,阐述了各种精度验证算法的思想,并将Z&N精度验证算法应用于改进的Voxel模型中,达到验证模型误差在可接受范围内的目的.     

基于蚁群算法的既有铁路整正优化设计

为了提高既有线路整正维修效率以及满足铁路快速发展对线路高平顺性的要求,结合蚁群算法在空间组合优化的优良性能,研究了基于蚁群算法的既有线平面多曲线整体整正优化设计方法.首先利用空间曲线拟合算法,结合平面线形的曲率变化特征,采用概略分段与迭代精确分段相结合的方式,确定初始交点坐标及曲线参数信息.以既有线所有初始交点坐标为基准,进行交点坐标网格划分,运用蚁群算法全局寻优的方式得到最优的交点组合.逐步缩小网格进行蚁群寻优,最终得到满足各类约束的线形参数组合及最优拨道量值,实现线路平面整正的整体优化算法设计.并结合实测数据进行相关计算分析,计算结果显示蚁群优化算法较传统的优化设计方法在获取最优线路参数,实现整体拨道量最小方面可以获取满意效果.     

基于刀触点路径截面线法的不规则曲面锯切加工算法研究

为获得更高的不规则曲面加工效率,研究了一种基于刀触点路径截面线法的锯切加工算法.该算法在点云数据的基础上,通过截交面产生截交线;通过调整锯片直径、步长满足截面线最小曲率要求,拟合产生刀触点路径,计算刀位点路径.仿真实验表明,加工效率可提高4倍左右;而在实际加工实验中加工效率提高了5倍.3D-Z轴定向模型分析表明,实际加工模型最大偏差4.005mm,平均偏差0.929mm,模型中不存在过切区域,满足工业生产要求,但存在一定量的欠切区域.研究结果为后续研究奠定了良好基础.     

STL模型相交性检测及交线追踪算法

在对传统STL模型相交性检测算法进行研究的基础上,进行优化改进,提出一种投影降维法,将空间问题转化为平面甚至线性问题,降低了算法的空间复杂度。针对一般算法求取的交线段离散,且需要后再连接的问题,根据模型相邻面片间的拓扑关系,提出一种基于拓扑查找的交线追踪算法,将交线段求取与连接融合在一起,使交线环的确定更加简洁直接。经试验证明,算法高效且可靠性高。     

非机动车干扰下信号交叉口的通行能力计算

针对城市信号交叉口非机动车干扰机动车行驶的问题,通过调查分析各进口道机动车运行特性,对直行和直左的进口道机动车饱和车头时距及通行能力计算方法进行研究。首先,从进口道停车线出现4种不同跟驰模型的概率出发,构建车辆起始阶段混合车头时距模型,结合实际数据得到车头时距的修正系数;然后,分析采集数据得到非机动车数量对驶入信号交叉口的机动车混合车头时距的影响,采用回归分析法构建对应的特征模型;最后结合交叉口实际信号灯时间计算通行能力。研究结果表明：本文采用的通行能力计算方法与实测值的误差为2.5%,较《城市道路设计规范》法及HCM通行能力计算法的误差小,提高了信号交叉口通行能力计算结果的精准度。     

既有铆接铁路钢桥剩余寿命的评估

为确保既有铆接铁路钢桥使用安全，探讨了评估既有铆接铁路钢桥疲劳剩余寿命的方法。以京九线赣江桥为例，介绍了基于断裂力学的既有铆接铁路钢桥剩余寿命评估的原理与方法。基于断裂力学的评估过程主要包括如下4个步骤：识别临界构件、计算临界裂纹尺寸、疲劳裂纹扩展模拟、确定探测间隔。根据赣江桥剩余寿命评估结果：若按保证桥梁的正常使用功能，超声波探测间隔为1a；若按保证主桁结构承载安全，则探测间隔为3a。     

信号控制交叉口渠化关键参数确定方法研究

为提高城市道路交叉口渠化设计的科学性和合理性,本文研究了城市道路交叉口渠化的关键参数。基于机动车行车安全性和乘坐舒适性,提出了交叉口展宽段及展宽渐变段的长度计算模型。选取菏泽市长城路与牡丹路交叉口进行实例验证,结果表明该方法具有较好的实用性和借鉴价值,为畸形交叉口渠化的深入研究提供了理论依据。     

椭圆投射和拓扑变换解两曲面相贯线

用椭圆弧投射法求两曲面相贯线,得到相贯线的椭圆弧投影,再反求相贯线的正投影.用拓扑变换方法求两曲面相贯线,先求出拓扑变换后相贯线上的点,再反求相贯线的正投影.这两种方法求两曲面的相贯线能避免作非圆曲线,使画法几何常规方法难以解决或不能解决的问题得到解决.     

基于系统动力学的交叉口通行能力测算模型的仿真与分析

交叉口作为车辆汇集、转向和疏散的枢纽,是一个复杂的动态系统,影响其通行能力的因素众多.为直观反映系统参数变化对交叉口的影响趋势,采用系统动力学方法,在分析交叉口各因素相互关系的基础上,构建了影响交叉口通行能力的各元素的因果关系图和系统流图,建立了交叉口通行能力的测算模型,并利用Vensim软件进行仿真.仿真结果显示,进口道宽度、交叉口有序度和行驶速度是影响交叉口通行能力的主要因素,可从这3个方面着手以提升交叉口通行能力.其中,控制交叉口行驶速度可成为新的交叉口扩容途径.     

电气化铁路牵引供电无功补偿测算系统

根据机车供电特性、牵引机车类型、变电所各条馈线上列车运行状况以及各条馈线坡道状况，通过理论分析计算，算出一天只投一次的情况下获得的最大功率因数及投切时间，过补和欠补的状况基本得到解决，同时设计了两种算法计算馈线电流，使得铁路供电段的电能利用率有较大幅度的提高。     

采空区对高速铁路的稳定性评价分析

为分析某采空区对铁路工程结构的影响,确定合理的安全距离。利用移动角理论对开采影响距离进行了预测,从采空区与铁路工程结构的空间相对位置建立数值模型,分析了露天开采和地下开采两种方式对铁路工程结构的影响。研究表明:依据理论计算结果,可知矿体开采引起的地面变形范围远小于该矿体露头距离线路最近距离。依据数值模拟结果,可知露天开采引起的围岩变形和衬砌位移均大于地下开采引起的位移,但两者都在规范范围之内,不会影响铁路工程结构安全。基于此,提出了一种新的铁路安全保护距离确定方法,对矿区高速铁路建设的规划、选线具有一定的实用意义。