铁路选线三维联动交互式可视化设计系统 1 引言 1．1 前言
作为线路设计人员或许您用过不少的铁路线路平纵面设计软件，在应用中您可能在平面设计后点绘纵断面地面线进行坡度设计，甚至还需要通过个别控制断面设计来稳定平面，也无法见到设计后的线路平纵面配合情况。现在我们为您推出一套方便灵活、功能强大、“所见即所设”的铁路线路平纵面交互式设计系统及可视化软件（Railway Lines Design & View Syetem）RLDVS（V1.0），它能实现平、纵、横实时联动的线路设计及铁路设计中的道路改移，具有自如处理线路长短链及带状平面和大地坐标图灵活转换，在您最初进行平面线路选择或优化时，就能兼顾到纵断面和横断面的设计因素，在您完成设计后甚至设计过程中，您可通过软件轻松地得到线路设计成果，漫游您精心设计的动态线路模型。本《用户操作手册》将帮助你熟悉使用本软件系统。
1．2 专业术语定义
数字地面模型:任何形体的表面都可以用数字的形式予以精确或近似地表示, 数字地面模型是用一系列的点来表述空间地形特征,在建立数模后，输入已知点的平面位臵就可根据周围点快速求出相应高程。常用数模的基本形式有离散点数字地模、离散点三角网数模、约束Delaunay 三角网数模等，本系统采用约束Delaunay三角网数字
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地形模型，它具有采点精度高，内插快速等特点，对地形点的稀疏无特殊要求。
铁路计算机选线设计及平纵横联动显示：铁路线路为一条空间曲线，通常以线路平面图和纵断面图表示。传统选线设计过程是线路人员在地形图上拟定线路的中线位臵绘出平面图，再以线路里程为横坐标，以地面高程为纵坐标逐点点绘地面高程绘出地面线，然后设计纵坡绘制纵断面。根据线路的工程设计结果插旗（桥、隧、站、路基等设计）不断调整平纵面以得出一个完善的设计方案，选线的过程是一个平面、纵断面设计不断交替往复的过程，为了精确估算铁路线路的工程量，稳定和优化线路位臵，铁路线路的横断面设计也是一个重要的过程。计算机交互式线路设计就是为了模拟人工选线过程，实现线路的计算机选线。平纵横联动显示是指借助计算机的快速计算和多视窗，在调整线路平面或纵断面时，可打开纵面显示窗和控制断面显示窗几乎同步显示相应纵断面及所定控制断面的相应变化，以大大提高设计线路质量、加快设计速度。
线路可视化：设计可视化技术为20世纪80年代后期提出并发展起来的新兴技术，是对人脑印象构造过程的一种仿真，以支持用户的判断和理解，现越来越广泛地用在工程设计中。具体地说，它将科学计算过程所产生的数据及计算结果转换成图形或图像信息，供人们进行判断和理解。在线路的平面、纵断面和一般路基横断面设计后，可建立该线段的三维模型供不同角度鸟瞰或线路行驶浏览，对线路进行评价，生成三维模型经过精加工（渲染，加光源、贴材质，增地物、修
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铁路选线三维联动交互式可视化设计系统 饰等）、视简化后可形成动态虚拟场景。铁路线路三维图形的制作大致可分为两个步骤：首先建立地面模型，并根据设计数据建立设计线的三维模型；然后将两个模型拼合在一起形成铁路线路的三维模型。
线路基础数据库：以Access数据库存储线路方案的主要设计资料，它包含有主要技术标准、曲线表、坡度表、断链表、导线、水准点表、曲线加宽、填挖表、抬落道表、车站、大中桥、小桥涵、隧道等表，对于二线设计增加了右线曲线、坡度、断链等表，另外增加线间距表。本数据库的精度以满足施工图阶段的线路设计为基础，其他阶段根据需要进行相应小数位的取舍。
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1．3 简介
RLDVS系统软件是以AutoCAD 2004为交互式设计平台, 为铁路选线设计人员提供一个方便的机助辅助可视化设计系统。系统采用Visual C++语言和ObjectARX 2000技术研制，基础资料中的地形来自数字化平面地形图（包含航片、卫片、或外业地形），线路基础数据库中的内容可由内业设计或外业实测，数模采用三角网数字地形模型，设计线路平面、纵断面均为AutoCAD的自定义对象实体，操作灵活方便，应用有良好界面的数据编辑器，采用以线路Access数据库，平纵横实时联动的设计方式提供线路人员全新的直观设计平台。 1．3．1 主要功能及特点
⑴、设计采用以工作目录为基础的项目管理方式，所有设计资料均放在该项目的工作目录及其以下的子目录中。
⑵、利用航测提供或其他方法生成的地形图文件直接构筑三角网数模，地形原图不再受地形点疏密不均及带状宽度的限制。 ⑶、机助平面设计与传统的交点导线设计方法一致，可灵活采用先切线后或先园后切线的平面定线方式。以平面设计线实体为基础的线路设计支持夹点编辑、动态拖动，可实现平面、纵断面、控制横断面实时联动，并正确处理长短链。
⑷、由三角网数模内插线路中桩地面高，并方便地进行以纵断面设计线实体为基础的设计，实时违规警示，支持实体夹点编辑、动态拖动，可实现纵断面、控制横断面实时联动。 ⑸、在纵断面上可自动进行桥梁、隧道的设臵，对桥、隧实体
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铁路选线三维联动交互式可视化设计系统 可直接由夹点增删，编辑和调整。
⑹、由数模内插横断面地面线，该断面地面线为地形变化点的数据记录而不是以往的等距内插，精度大有提高。
⑺、可进行一般地段的路基横断面设计和改移道路设计，统计土石方数量，横断面边坡、平台、排水沟等方便选定，对改移道路输出直曲线表、路基设计表、坐桩坐标表等表格。 ⑻、所有线路数据及设计成果存入线路Access数据库，该数据库以设计方案名命名，库中各表执行铁二院勘测设计一体化数据接口标准。
⑼、平面绘图（含平面插旗），自动折图并一次性形成标准带状平面图，提供布局成图和切割成土两种方式，且利用布局生成的带状图和原图轻松互换，随原图变化、带状图成果及时更新。 ⑽、完成标准线路纵断面绘图，含各类插旗，同时设计栏目内容、尺寸可由设计人员自行选定、调整，纵断面图断高可交互式设定和增删。
⑾、由数据库可直接输出Excel电子表格,含曲线表、坡度表、填挖表、抬落道表及线间距表。
⑿、在设计平纵面后，即可选定起终点浏览线路三位模型。 ⒀、完成横断面设计后，通过三维建模、视简化、实时渲染来仿真线路模型，可交互式动态浏览，任意角度鸟瞰本段线路虚拟现实场景。
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