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 ,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.     

用互补变分法计算一个新的三维静电场模型

将互补变分原理应用于三维静电场的分析和计算、用位微分方法和互补变分方法分别求场量,所得结果的误差被列表比较。便用互补变分方法,可比位微分求场获得严高的精度。文中构造了一个避免无穷级数的三维静电场模型,它能够较为方便地比较数值方法的精度,因此该模型可以作为三维静电场数值方法的标准验算模型。     

基于 VTK 的工程地质三维可视化中间件研究

采用 VTK 技术，探讨工程地质三维可视化技术的实现，通过表面模型和GTP模型构建地层模型，将虚拟钻孔加入到三维模型的构建中，有效地处理了地质尖灭现象。结果证明：最终完成一套工程地质三维可视化中间件，提供缩放、旋转、平移、切割、剖面提取、钻孔提取及土方量计算等功能接口，可以较方便地进行二次开发。     

基于铁路运输限界的特种车辆最优包络型面研究

特种车辆使用铁路线路机动运输时，由于受到铁路基本轮廓限界和动态转向安全性的影响，导致其外形及合成质心必须满足铁路运输限界的要求。开展了特种车辆的总体设计边界研究，建立数学模型并计算了按外形居中和质心居中等不同装载方式下整车三维型面设计形状和尺寸范围，构建了能够适应多种装载方式的最大立体包络型面。通过对质心高度包络域的研究，得出60~70 t规模的特种车辆质心高度不应超出1284~1213 mm，为特种车辆外形及质心优化设计提供了技术支撑。     

三维水平井井眼轨迹设计最优控制模型及算法

针对三维水平井井眼轨迹优化设计问题，首次建立了以非线性状态方程为主要约束条件的目标控制模型，依该模型的特点，构造了改进的Hooke-Jeeves优化算法，为获得全局最优解，采用均匀设计方法选取初始点，计算结果证明了模型、算法及研制软件的正确性与有效性，而且具有计算时间短，结果精度高等特点。     

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。     

三维环境下的建筑表面太阳能潜力估计

提出一种结合屋顶及立面，考虑天气因素影响的城市级建筑表面太阳能潜力估计方法.以建筑轮廓矢量数据和高度信息为基础，重建三维城市环境；基于射线求交方法、纹理映射和太阳辐射模型计算和渲染建筑表面太阳辐射；利用长期日照时数气象数据和天气校正模型对建筑表面接收的太阳辐射进行辐射校正，并通过气象站太阳辐照度辐射观测数据对校正结果进行有效性验证.结果表明：相关系数r和均方根误差RMSE分别为0.85和0.99 kW·h·m^-2,具有一定的有效性.应用该方法对研究区进行时空特征分析，研究结果可为城市清洁能源利用评估提供方法，为低碳城市的设计和管理提供一定参考.     

铁路顶管施工中路基面沉降的研究

分析了现行铁路顶管施工中的不足之处 ,将有限元方法引入到铁路顶管施工中路基面沉降的计算 ,并针对铁路路基 ,考虑列车荷载建立三维路基有限元计算模型 ,最后用算例加以证明 ,并得出一些结论 ,这些结论对铁路顶管的施工和设计都具有一定的意义     

空间四面体剖分及可视化系统设计

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。针对三维建模时模型属性表达缺失和无法进行空间分析的问题,提出了一种TetGen结合WebGL来构建三维模型的新方法。该方法使用TetGen构建模型,既保留细节特征又能高效率完成地质体三维建模及模型的优化。同时,借助WebGL构建了三维模型的3D可视化系统,实现了细节层次模型的展示,并利用js完成模型的空间分析基本参数计算。提出的三维建模方法结合可视化空间表达的方式,不仅实现了三维模型快速准确的四面体剖分,还完成模型数据的组织与管理,强化了模型的空间分析能力,拓宽了模型在地学领域的研究与应用。     

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN（Triangulated Irregular Network）和GRID,研究了模
型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM（Digital Elevation Models）模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。     

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.     

塑封焊球阵列焊点三维形态预测及其"整体"近似优化设计

针对传统优化技术进行焊点三维形态优化时费时耗力且浪费计算资源等缺点，提出采用“整体”近似优化技术，结合线性最小二乘方法，BP（Back Propagaiton）神经网络，在整个设计变量空建立问题函数近似面，利用该函数近似面来求取目标函数最大值，并得到相应的设计变量值，达到爆点三维形态优化设计的目的，最后对线性最小二乘模型，BP神经网络拟合非线性函数的能力和近似优化能力进行了比较讨论，结果表明，利用“整体”近似优化技术来优化设计焊点形态是简便可行的，且BP网络模型拟合“整体”近似函数面比线性回归模型具有更高的精度，所得的近似优化结果更理想。     

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.     

圆环的有限剖分及其数据结构

对作为常用基本体素的圆环进行了空间单元及三角剖分的研究，给出了用空间单元法及三角剖分法表示圆环的原理和方法，同时也给出了该三维模型的数据结构，简化了算法，并从根本上为解决在圆环面上定义四维曲面及用离散法进行曲面求交等问题提供了保证     

ADS-C在CAM激光迭层成型加工系统中的应用

研究传统的激光迭层成型加工系统，应用AutoCAD二次开发系统ADS－C设计三维实体的网格剖切分层、求交截断和接口转换等程序，将三维待加工实体预处理、实体处理和后续处理，获得标准的三维网格截面轮廓数据，为激光迭层成型加工提供输入数据面模型。     

DEXEL模型同刀具扫描体的求交计算及应用

数控加工仿真技术是检验数控代码正确性的一种十分有效和可行的方法。毛坯材料的动态去除是加工仿真的关键,因此仿真工件(即毛坯)和刀具扫描体的建模,仿真工件模型和刀具扫描体之间的求交计算是核心问题。文中通过使用基于DEXEL模型的方法来构造毛坯,能够支持观察视角的变化,不依赖于以往扫描体生成的包络法,简化了刀具扫描体的计算,避免了复杂方程的求解。通过计算有效包围盒,减少了DEXEL射线同刀具包络体的求交计算次数。在VC++6.0和OpenGL环境下编程,验证了此方法,并给出了一个仿真实例。     

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.     

铁路站场专业勘察设计的一般过程

铁路站场设计是铁路运输组织学与铁道建筑工程学相互交叉和渗透而发展起来的一门学科。该学科的重点是，根据铁路线路设计的技术条件、运输量及运输组织方法的需要，研究车站以及枢纽范围内各项设备的布置图型、设备数量和能力计算，以及车站咽喉、调车驼峰和枢纽进出站线路疏解的构造，提出合理的车站新建或改建的设计方案。本文阐述铁路站场专业勘测设计的一般过程。