计算机辅助铁路选线设计理论与方法研究

论文摘要

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:(1)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。(2)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CAD软件适用范围广,运行稳健、速度快、精度高。(3)以平面通用模型为基础,克服以往路基CAD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。(4)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ObjectARX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。(5)针对常规CAD软件文件式存储数据的缺点,采用ADO数据库访问技术来存取数据,采用ActiveX自动化技术来输出设计成果。(6)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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外概况
• 1.2.1 国外概况
• 1.2.2 国内概况
• 1.3 研究背景及目的
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 遵循的规范或标准
• 第二章 数字地面模型构建理论和方法
• 2.1 概述
• 2.2 三角网数字地面模型基本理论
• 2.3 算法和数据结构设计
• 2.3.1 算法设计
• 2.3.2 数据结构设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 平面辅助设计理论和方法
• 3.1 概述
• 3.2 铁路线路平面模型
• 3.2.1 平面的几何模型
• 3.2.2 关键数据结构
• 3.3 平面辅助设计方法
• 3.3.1 自定义实体
• 3.3.2 基线平面辅助设计方法
• 3.4 平面设计的关键计算方法
• 3.4.1 线元方程
• 3.4.2 点与直线的关系
• 3.4.3 二线并行平行交点坐标
• 3.4.4 同心圆
• 3.4.5 切线和法线方向
• 3.4.6 线间距
• 3.4.7 投影坐标
• 3.4.8 断链
• 3.5 本章小结
• 第四章 纵横断面辅助设计方法
• 4.1 概述
• 4.2 纵断面设计方法
• 4.2.1 纵断面地面线
• 4.2.2 坡度设计方法
• 4.3 桥梁隧道设置
• 4.4 横断面设计方法
• 4.4.1 横断面地面线
• 4.4.2 横断面类型判断
• 4.4.3 工点模板法设计
• 4.4.4 断面填挖土石方计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 线路方案比选方法
• 5.1 概述
• 5.2 平纵横协同优化线路方案
• 5.3 线路方案的比较和组合方法
• 5.3.1 比较方案分类和相互关系
• 5.3.2 比较方案的数据结构设计
• 5.3.3 方案比较算法
• 5.3.4 方案组合算法
• 5.4 本章小结
• 第六章 计算机辅助选线设计系统的开发
• 6.1 系统运行环境选择
• 6.1.1 图形环境
• 6.1.2 开发语言
• 6.1.3 操作系统
• 6.2 系统总体框架设计
• 6.2.1 系统主要功能
• 6.2.2 系统工作流程
• 6.2.3 系统总体框架
• 6.3 系统数据库设计
• 6.3.1 Access数据库访问技术
• 6.3.2 Excel数据库访问技术
• 6.4 系统主要功能实例
• 6.5 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