高速铁路虚拟环境与动力学设计平台

高速铁路虚拟环境与动力学设计平台2019年7月石家庄铁道大学

吕希奎第二讲一.背景高速铁路大规模建设高速铁路是我国发展的主要方向、2020，3.0万公里（2019年底将实现），高速铁路的运行速度高，对行车平稳和旅客舒适度要求更高。虚拟环境选线设计需求将线路设计问题与虚拟现实技术有效的结合起来，实现设计成果三维直观表达、可视化融入整个设计过程，对于方便设计方案审查、提高设计质量具有重要作用。动力学线路设计优化从动力学角度进行线路平纵断面参数的优化设计，对于提高列车运行安全性和舒适性以及减小轮轨间动力相互作用，获得能够保证高速行车安全性和舒适性的最佳线路设计方案。虚拟环境的理解虚拟现实（VirtualReality）或称虚拟环境，是由计算机生成的，具有临场感觉的环境，它是一种全新的人机交互系统。工程意义上的虚拟环境以计算技术为核心，生成感知上与真实环境高度近似，交互上直观自然的数字化环境。虚拟环境选线铁路线路中心线铁路线路构造物实体传统的基于数字线划图的二维透视选线设计基于虚拟环境的三维数字化选线设计（数字化成果所选即所见）虚拟环境选线1.线路平纵断面与高速行车安全舒适性的关系高速铁路线路平、纵组合断面的形式非常多,在高速行车条件下,可能在线路平纵断面某些位置（如平面曲线直缓点和缓圆点均与纵断面变坡点搭接）产生较剧烈的轮轨动态相互作用,线路平纵断面的设计参数(包括平面曲线及其连接、竖曲线及其连接)对实际运行车辆的安全性和舒适性有很大影响,且这种影响随行车速度提高而迅速增大,有时还可能成为控制因素。动力学选线将线路初始设计方案(平纵断面参数及轨道结构参数)连同未来将要运营的机车车辆条件(机车车辆动力学参数及运行速度)输入至动力学仿真分析系统

;分析预测轨道结构动力响应,包括轨道振动特性、轨道受力特性及轨道变形特性同时分析得出机车车辆在设计线路上的走行性能指标(运行平稳性及轮轨动态安全性指标)(2).基于车线最佳匹配设计原理的线路动态设计方法动力学选线根据相关机车车辆及线路动力性能评定标准(规范)对上述动力响应指标进行综合评估,并由此评价线路设计的合理性;若非理想设计,寻找动力性能较差的指标及对这些指标敏感的线路结构参数(如最小曲线半径、超高、缓和曲线长度参数等);优化相关结构参数,重新输入仿真设计平台进行动力性能分析与评估;如此反复改进直至满意为止,即可获得既能满足线路自身动力性能要求又能保证机车车辆在该设计线路上安全平稳运行的最佳设计方案。(2).基于车线最佳匹配设计原理的线路动态设计方法动力学选线本讲主要内容三维可视化工程地质环境建模高速铁路虚拟地理环境建模高速铁路动力学选线方法及平台开发线路三维构造物基元模型库系统高速铁路景观环境三维建模系统高速铁路三维牵引计算与运行仿真系统高速铁路线路动态仿真与漫游系统二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模模型和数据结构进行优化组织方法、优化的实时显示算法综合应用航测和卫星遥感快速获取三维空间建模的海量数据方法处理海量数据和高质量的显示效果实现建立高速铁路虚拟地理环境建模系统基于图像和计算机视觉、数据库多维数据集成应用与可视化等术融入既有道路、房屋、水系、景观等属性数据、多媒体数据，建立真三维立体地理环境二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模(1)虚拟地理环境建模平台的空间地理数据集成模式二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模(2).地形建模算法分析结合铁路选线地形的特点，采用外存管理技术和多分辨率LOD技术减少内存中地形三角片绘制数量，结合GPU绘制技术、场景裁剪技术和多线程调度技术加速地形绘制速度，实现适合线路三维设计与漫游的、GPU友好的、基于TIN的大规模带状地形建模与可视化算法,解决海量地形建模与可视化问题。二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模(3)地形建模算法设计综合采用金字塔模型、多分辨率细节层次（MRLOD）技术、多级纹理（MipMap）技术以及Oracle数据库技术，对地形进行预处理；将海量地形数据（DEM）和影像纹理数据（DOM）处理成分块分区多层次多细节LOD三角网数据块（chunks），建立二进制的高效率地形分页数据库。基于OracleOCI技术解决大规模地形数据的数据库存储和调度问题。采用四叉树组织不同细节层次的地形块，利用数据预取与多线程调度，根据视点位置动态调度数据块，快速实现了铁路大范围地形三维漫游。二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模建模算法流程示意图(3)地形建模算法设计二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法1）带状离散点DEM分块处理离散点分块、分层处理示意M×N2M×2N4M×4N8M×8N金字塔模型二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法2）影像分块处理方法对DOP影像纹理数据也进行分块分层，构建影像金字塔。研究采用GDAL技术进行海量栅格影像读取与分块分层处理。通过三维图形渲染引擎OSG进行Mipmap纹理的创建和纹理文件DXT压缩，从而形成地形多级纹理。二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法1）带状离散点DEM分块处理分块前先对获取的原始带状地形数据进行图幅旋转，以减少分块数图幅旋转前分块示意图幅旋转后分块示意二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法多分辨率LOD地形模型

最后通过四叉树索引组织调度的多分辨率LOD地形模型显示如图所示。二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法利用垂直排列的的裙带(skirt)边界来消除裂缝。裙边界裂缝消除二

、基于航测遥感的虚拟地理环境建模（4）

基于海量离散点的大型带状数字地形建模方法采用研究算法生成的带状地形多分辨率TIN模型调度显示情况如图所示，可以看出边界也能保持带状特征。带状地形多分辨率TIN模型二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（5）三维三数字三地物建模铁路三虚拟三地理三环境三中的三地物三，主三要指三铁路三沿线三的其三他人三工构三造物三或自三然景三物，三包括房屋三建筑三、既三有道三路，三树木、江三河湖泊等。三通过三高分三辨率三正射三影像作三为地形三纹理三映射三到数三字地三形模三型上三，只三能较三清晰三的反三应这三些地三物的三边界三或位三置信三息，三并不三能表三达它三们的三三维三信息三和特三有的三属性三和行三为信三息，真三实感和沉三浸性较差。树木模型水系建模建筑物建模二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（5）三维三数字三地物建模1）树三模型三建模（a）单三片树（b）十三字树虚拟地理三环境三中的三树木三模型二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模2）水三系建三模采用三动态三纹理三技术三实现的小范三围水三系建模。（5）三维三数字三地物建模二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（5）三维三数字三地物建模2）水三系建三模采用os三gO三ce三an技术三实现三的大范三围水三系建模。二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（5）三维三数字三地物建模3）与三地形三弱关三联的三静态三地物三与地三形的三融合二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（5）三维三数字三地物建模4）与地形三强关三联的静三态地三物与三地形三的融合——既有三道路（a）网三格显三示模三式（b）纹三理显三示模三式道路建模三在三三维地三形环三境中三的融三合效三果图二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（6）数字三自然三现象三模拟基于球体三进行三天空三的模三拟，能真三实的三描述三现实三天空。不同视点三下的三球状三天空三体显三示效三果图二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（6）数字三自然三现象三模拟不同视点三下的三球状三天空三体显三示效三果图基于球体进行三天空三的模拟，能真三实的三描述三现实天空。二、基三于航三测遥三感的虚拟三地理三环境三建模（6）数字三自然三现象三模拟基于三粒子三系统三的雨三雪模拟。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模三维可视化工程地质环境建模12345工程地质虚拟环境建模数字地质信息提取

三维地质建模数据模型三维地质体建模三维地质模型可视化及分析三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模在已建三立的三三维三地形三环境三中集成三和描三述地三质信息；能够对地三质信三息进三行各三种空间三查询三与分三析决三策；能够以一三种动三态的三交互三式的三三维三影像三形式三表现三出来三，实三现真三三维三的地质三体数三据建三模、三分析三及可三视化；使模型三真实三反映地质三构造三形态三、构三造关三系及地三质体三内部属性三变化三规律。实现选线地质三数据三的整三合、三建库与三三维数三字化三管理三、表三达及三应用三，为虚拟三环境中选三线设三计提三供数三据基三础。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（1）工三程地三质虚三拟环三境建三模将地质三对象三的解三译坐三标精三确定三位到三三维三地形三模型上，三并叠三加上三解译三图像三进行三外部三显示三，是三实现三不良三地质三对象三融合三建模三的关三键。采用矢量三栅格三混合三结构数据三模型三，在计算三机内三部进行三判断三分析三时，三采用三矢量三结构三数据三模型三，屏三幕外部三显示时，三采用三栅格三结构三数据三模型三。矢三量数三据也三即解三译坐三标加三入地三形，三选用三动态三加入三法调三入解三译坐标。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模1）矢量三化建三模方三法①线状三地质三对象三生成插值n次Bé三zi三er曲线②面状地质三对象三生成“点点三通过”式累三加弦三长三三次参三数样三条曲三线来三描述三面状三地质三对象。面状三地质三对象三绘制三效果三图三次三参数三曲线三段（1）工三程地三质虚三拟环三境建三模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模2）栅格三化建三模方三法（1）工三程地三质虚三拟环三境建三模不良地质对象的TIN模型遥感解译影像纹理地质对象三遥感三解译三影像三在三三维环三境中三表达线状三地质三对象三约束TI三N模型三与解三译影三像三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模矢量三栅格三混合（c）更三新影三响区三域的三三角三网（a）地三形TI三N（b）删三除影三响区三域的三三角三网（1）工三程地三质虚三拟环三境建三模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模3）地三质对三象文三化特三征建三模（1）工三程地三质虚三拟环三境建三模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（1）基三于地质三平面三、剖三面图三的数三字化三地质三信息三提取不良三地质分布不良三地质三界线从地三质平三面图上提三取不良三地质对象边界和属性三信息三。基于Au三to三CA三D编制三的数三字地三质信三息提三取程三序，提取三不良三地质对象三的多三边形三边界三数据三并存三储到三数据三库中三。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（2）实三测钻三孔数三据数三字化三提取钻孔三柱状三图是以Au三to三CA三D的dw三g格式三进行存储三，通三过项目三编制三的Au三to三CA三D二次三开发三自动三提取三程序三，提取三既有三钻孔三柱状三图数据，存储三在钻三孔数三据库三中。三实测三钻孔三数据三的数三字化三提取三和显三示见三示意三图如三图所示。实测钻孔柱状图

钻孔文件夹

钻孔基本信息表

钻孔地层详细信息表

CAD提取转换模块

钻孔三数据三可视三化三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（3）地三质剖三面数三据数三字化三提取地质三剖面数据三来源三主要三有钻三孔地三层连三接而三成的三剖面三图、三野外三区域三地质三调查三绘制三的剖三面图三以及三物探三解释三后的三地质三体剖面三图。在实三际利三用此三类数三据进三行建三模时三，先三要进三行图三片的三扫描三和文三件格三式的三转换。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（4）从三既有三地质三勘察三数据三库中三获取三数字三地质三信息在地三质勘三察数三据库三中，三以Ac三ce三ss数据三库方三式导三入三三维地三质建三模所三需钻三孔、三地层三等数三据。将各钻三孔的三钻孔三数据三和地三层数三据分三别存三储到三钻孔三数据三表和三地层三数据三表中。钻孔三数据三预处三理示三意图三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（5）三三维地三质建三模数三据模三型P1P2P3P5P6P4Node:结点Edge:边（顶底面边、侧边、侧面、对角线）Up_Down_Triangle:顶面底三角形Side_Triangle:侧面三角形GTP:广义三棱柱广义三棱柱模型GT三P体元三绘制1）GT三P数据三模型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（5）三三维地三质建三模数三据模三型2）钻孔三数据三内插算法采用三空间三插值三算法三对地三层参三数进三行适三当的三内插三和外三推来三估计三地层三的空三间展三布规律，基于C#编程三语言三开发三了钻三孔数三据内三插程三序，为三三维三地质三模型三的建三立提三供数三据基三础。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（5）三三维地三质建三模数三据模三型3）添三加虚拟三钻孔添加虚拟钻孔三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（5）三三维地三质建三模数三据模三型4）基于三地质三剖面三的虚三拟钻三孔加三入虚拟三钻孔三添加三示意通过三地质三剖面三数据三，在三相邻三两个三钻孔三和多三个钻三孔之三间，三插入三“虚三拟钻三孔”三，可三以获三得更三详细三的地三层分三层信息三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模1）地三质体三表面三建模地质三体表三面模三型直三接采三用数三字高三程模三型数三据，三以充三分表三现高三程细三节的三变化三。根三据选三定的三局部三区域三范围三，自三动提三取该三区域三范围三内的DE三M数据三，而三对多三边形三范围三边界三上的三控制三点，三也作三为地三形表三面的三数据三点，三共同三构建三地表三面TI三N模型。地表三面TI三N模型三维三地层三表面三模型地质三体地三层界三面模三型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模2）基三于GT三P体元三的三三维地三质体三建模针对选定三区域三进行GT三P体元三的三三维地三质体建模，其核心三是对三钻孔三数据三进行三层序三分层三后，三采用三不规三则三三角网三形成三地层三界面三，然三后根三据各三钻孔三数据三，向三下生三成GT三P体元三模型三，并三采用三遗传—克里三金插三值算三法对三生成三地层三曲面三进行三平滑三，再三用这三些层三面数三据生三成地三质体三，建三立三三维地三质体三模型三。GT三P构建三三棱三柱模三型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模2）基三于GT三P体元三的三三维地三质体三建模基于GT三P法构建的三维地质体模型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模2）基三于GT三P体元三的三三维地三质体三建模基于GT三P构建长带三状地质实体三模型（6）三三维地三质体三建模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模3）剖三面建三模沿线三路中三线剖三面查三询路基三某桩三号横三断面三剖面三查询三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模4）剖面三建模多边三形剖三面查三询三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模4）断层三建模含断三层地三质体三三维三建模三示意三图断层三建模三效果三图三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模5）滑坡地质体建模曲面三外形三渐变钻孔三加密滑坡三整体岩层三分界三面单级滑坡三体多级三滑坡三体三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模6）长三大带三状地三质环三境建三模将建模三区域三的带状三边界三范围三特征三线数三据、三地表三地理三环境三、分三块地三质实三体对三象、三钻孔三数据三、剖三面数三据进行三融合三建模三，对分块三地质三实体三对象三进行三空间三定位，建立三适合三铁路三地质三选线三的长三大带三状地三质环三境模三型，为三选线三工程三师实三时获三取地三质信三息、三分析三地质三对象三提供三直观三的可三视环三境。三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模6）长三大带三状地三质环三境建三模长大带状三地质三环境三模型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模6）长三大带三状地三质环三境建三模长大带状三地质三环境三模型（6）三三维地三质体三建模三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（6）三三维地三质体三建模6）长三大带三状地三质环三境建三模长大带状三地质三环境三模型三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析1）钻三孔可三视化三及查三询三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析1）钻三孔可三视化三及查三询三维三钻孔三图和钻孔三空间三分布三查询三结果三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析1）钻三孔可三视化三及查三询叠加三地表三后的三钻孔三实体三对象三可视三化建三模效三果三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析2）工三程地三质剖三面生三成及三可视三化查三询根据三既有三地质三剖面三图生三成的三三维三空间三下的三地质三剖面三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析2）工三程地三质剖三面生三成及三可视三化查三询三维三地质三模型三多截三面剖切效三果图横剖三面效三果平切三面效三果三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模根据三钻孔三数据三连接三生成三的地三质剖三面图（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析2）工三程地三质剖三面生三成及三可视三化查三询三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模根据三地质三实体三任意三剖切三生成三的剖三面（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析2）工三程地三质剖三面生三成及三可视三化查三询三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模3）基于GT三P地质三体的三剖面三生成三及查三询地层三剖切三效果地层三剖面三生成三效果（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析4）模型三提取与可视三化表达地质三体提三取效三果图三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析4）模型三提取与可视三化表达矩形三区域三提取三建模三与可三视化多边三形形三区域三提取三建模三与可三视化大比三例尺三地质三对象三提取三建模三与显三示矩形三区域三提取三建模三与可三视化三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析4）模型三提取与可视三化表达三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析4）模型三提取与可视三化表达多边三形切三割效三果图三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析5）地质三模型三三维三可视三化表三达复合三切割三效果多边三形切三割效三果图三（交三叉折三剖面三）各地三层离三层模三型展三示（三切割三模式三）多边三形切三割效三果图三（剖三面生三成）三、三三维可三视化三工程三地质三环境三建模（7）三三维地三质模三型可三视化三及分三析5）地质三模型三三维三可视三化表三达方形三隧道三隧道三漫游效果—纹理模式三维三地质三模型三基坑三开挖多开三挖模三式图四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统采用构建三模型三库来管理三铁路三线路三构造三物三三维模三型资源，可有效三辅助三工程三师在三铁路三虚拟三环境三选线三系统三中进三行结三构物三选型三决策三，提三高三三维实三体选三线设三计的三效率。与普通三铁路三相比三，高速三铁路三的环三境建三模更三为复三杂，特三别是三线路三构造三物及三设备三的技三术标三准与三普通三铁路三均有三较大三差异。因此，建立三高速三铁路三数字三化线三路基三元模三型库也是三实现三高速三铁路三虚拟三环境三选线三的关三键环三节和三重要三步骤三。四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（1）高速三铁路三线路三构造三物模三型库三体系三结构高速三铁路三结构三物主三要包三括轨道三结构三、三路基三支挡三、防三护结三构物三、三桥跨三结构三物、三桥梁三墩台三、涵三洞、三隧道三洞门三、站三场；除三上述三结构三物外三，高三速铁三路沿三线还三有很三多附属三结构三物，三如接三触网三、声三屏障三、栏三杆等，三将它三们归三为线三路附三属结三构物三子库三中并三分别三建模。每种三结构三物由三不同三的构三件组三成，三每种三构件三再细分三为具三体的三基元，通三过基元组三合形三成构三造物三模型。为三高速三铁路三景观三设计三奠定三基础三。四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构构造物及设三备分三类情三况较三为复三杂，三对模三型数三据的三管理三存在三一定三困难三。一三个较三为理三想的三解决三办法三是给三每一三个模三型分三配一三个唯三一的三模型三编码ID号，三并且三采用三多级三目录三进行三分类三储存三管理三。分三类编三码方三法如三下：基元三模型ID：wx三xy三yz三z三=w（子三库目三录代三码A~三Z）+x三x（结三构物三类型三代码01三~9三9）+y三y（构三件模三型类三别代三码01三~9三9）+z三z（基三元模三型类三别代三码01三~9三9）。四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构1）轨道三工程结构物类型构件类型基元模型类型A01钢轨A010175轨A01010175轨A010260轨A01020160轨A010350轨A01030150轨A010443轨A01040143轨四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统混凝三土桥三枕Ⅲ型三混凝三土枕三有三挡肩2.三6m长1）轨道三工程（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构1）轨道三工程CR三TSⅠ平三板型三板式三无砟三轨道CR三TSⅠ框三架型三板式三无砟三轨道四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构1）轨道三工程CR三TSⅡ型三板式三无砟三轨道6三CR三TSⅡ型三双块三式无三砟轨三道四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构1）轨道三工程1弹条三Ⅱ型三扣件弹条三Ⅴ型三扣件四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构1）道岔12三#左开三道岔12三#可动三心轨三右开三道岔四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构2）道岔18三#可动三心轨三左开三道岔18三#可动三心轨三右开三道岔四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程时速35三0k三m大跨三度预三应力三箱梁40三m连续三梁刚三构桥四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程门式三刚构三桥斜腿三刚构三桥四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程1上承三式桁三梁钢下承三式桁三梁钢四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程中承三式钢三筋混三凝土三拱连续三梁拱三组合三桥四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程钢系三杆拱三桥公铁三两用三钢桁三梁斜三拉桥四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程矩形三墩圆形三墩四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程Y型桥三墩双柱三式矩三形墩四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程埋式三桥台矩形三桥台四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程单线三桥梁三护坡双线三桥梁三护坡四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程栏杆有砟三轨道三桥梁三人行三道栏三杆四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构3）桥涵三工程八字三式洞三门圆三管涵端墙三式洞三门拱三涵四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构4）隧道三工程端墙三式洞三门柱式三洞门四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构4）隧道三工程直切三式洞三门倒切三式洞三门四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构5）牵引三供电三工程横腹三杆式三支柱工字三形钢三管支三柱四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构5）牵引三供电三工程格构三式支三柱格构三式硬三横跨三支柱四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（2）高三速铁三路线三路构三造物三模型三库体三系结三构6）沿线三其它三设施三及设三备直臂三式声三屏障弧形三式声三屏障四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现基元三模型三库管三理系三统本三质上三是对三高速三铁路三线路三构造三物及三设备三模型三空间三信息三进行三的采三集、三处理三、建三模、三分析三、输三出过三程。三因此三，系三统在三总体三上划三分为3D模型三入库三管理三、场三景编三辑、三信息三查询三、基三元模三型资三源维三护等模块。基元三模型三库管三理系三统界三面四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现3D模型入库模型三控制四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现三维三模型三资源三查询三界面通过三资源三管理三窗口三更换三基元三模型三纹理四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现通过三资源三管理三窗口三查询三矢量三文件四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现无砟三轨道三结构三单元隧道三地段基元三模型三库三三维模三型调三用效三果图四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现桥梁三地段路基三地段基元三模型三库三三维模三型调三用效三果图四、铁三路线三路构三造物三基元三模型三库系三统（3）基三元模三型库三管理三系统三的实三现（1）建三立了高三速铁三路线三路工三程构三造物三常用三类型三基元三库，三涵盖三了轨道三、路三基支三挡及三防护三结构三物、三桥跨三结构三物、三桥梁三墩台三、涵三洞、三隧道三洞门，共8个大三类的三各种三模型三。（2）采用Vi三su三al三C三++和Or三ae三le三10三G相结三合，三研制三了高速三铁路三线路三工程三基元三模型三库管三理系三统，初三步实三现了三在三三维设三计系三统中三查询三、修三改和三调用三线路三工程三构造三物及三设备三模型三基元三的功三能，三并在三构建三高速三铁路三视景三仿真三三维三场景三中得三以验三证。五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（1）轨三道三三维建三模轨道三建模三是铁三路线三路三三维场三景建三模中三重要三的一三部分。本研究三以无三砟轨三道为三例。三由于三无砟三轨道三零件三多，三结构三复杂三、精三细，三不适三合使三用几三何图三元法三对轨三道建三模，三而适三合用三基于三模型三库的三外部三模型三导入三法进三行建三模。先使用CA三D结合3D三MA三X对轨三道进三行精三细化三建模三，并三将不三同种三类的三无砟三轨道三板基三元模三型储三存在三模型三库中。再根据三轨道三与线三路中三线的三相对三位置三和角三度，三调用三模型三库中基元模三型，导入三三维场三景，三通过三缩放三和旋三转后三平铺三到线三路上三。五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（1）轨三道三三维建三模单线三路堑三段无三砟轨三道建三模效三果双线三高架三桥上三无砟三轨道三建模三效果五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（1）轨三道三三维建三模双线三隧道三内无三砟轨三道建三模效三果轨道三结构三细部三建模三效果五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模1）桥身建模上承三式钢三筋混三凝土三空腹三拱五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模1）桥身建模扇形三竖直三双面三索面三斜拉三桥中承三式钢三筋混三凝土三拱(双拱)五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模2）桥墩建模桥墩三结构三形式三也比三较复三杂，三并且三桥墩三的类三型丰三富多三样，三选线三工程三师经三常需三要根三据不三同的三情况三选择三使用三不同三类型三的桥三墩，三所以三本研三究采三用导三入场三景模三型的三方法三对桥三墩进三行建三模。重力三式矩三形桥三墩五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模3）栏杆三建模桥梁三同样三是需三要根三据栏三杆间三距计三算桥三梁栏三杆的三坐标三，然三后导三入把三模型三移动三、旋三转和三缩放三后放三到到三相应三的位三置，三方法三与桥三墩建三模的三计算三方法类似。中承三拱桥三与栏三杆五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模4）参数三化设三计设计三桥梁三的时三候，三根据三地形三、地三质条三件，三选择三和修三改桥三梁类三型、三桥墩三类型三和栏三杆类三型，三也可三以实三时的三查询三桥梁三信息三。桥梁三参数三设置五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模4）参数三化设三计五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模4）参数三化设三计通过三桥梁三模型三的参三数设三置，三选择三不同三桥墩三模型三、支三梁模三型、三桥梁三桥面三模型三组合三成一三个完三整的三桥梁三模型三，实三现多三景观三桥梁三模型三的建三立和三应用三。桥梁三维三景观1五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（2）桥梁三三维三建模4）参数三化设三计桥梁三维三景观2桥梁三维三景观3五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（3）隧三道三三维建三模1）隧道三洞身三建模五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（3）隧三道三三维建三模1）隧道三参数三设置五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（3）隧三道三三维建三模2）隧道三洞门三建模隧道三绘制三三维三效果三图五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（4）路堑三过渡段建三模路堑三隧道三过渡三段几三何建三模，三采用三对路三堑隧三道过三渡段三重叠三的地三块进三行重三新构三网并三开挖三，并三取代三原有三的地三块节三点的三方法三。这三里把三地块三和路堑三重叠部分三成为三约束三边界。路堑三开挖三前(三角三网模三式)路堑三开挖三后(三角三网模三式)五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（4）路堑三过渡段建三模路堑三开挖三前(纹理三模式)路堑三开挖三后(纹理三模式)五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模(5三)路基三边坡五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（6）铁路三线路三附属三设施三三维三建模通过三在路三基两三侧，三计算三出左三右接三触网三模型三对应三的三三维坐三标位三置，三读取三选择三的接三触网三模型三，然三后通三过旋三转、三缩放三和平三移操三作，三将模三型在三计算三出来三的位三置进三行绘三制。接触三网模三型参三数设三置界三面五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（6）铁路三线路三附属三设施三三维三建模接触三网模三型景三观建三模效三果五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（6）铁路三线路三附属三设施三三维三建模接触三网模三型景三观建三模效三果五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（7）铁路三线路三周边三树木三三维三景观三建模1）数据三资源三的获三取与三处理图片三处理三前图片三处理三后五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（7）铁路三线路三周边三树木三三维三景观三建模1）数据三资源三的获三取与三处理系统三树木三景观三模型三库五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（7）铁路三线路三周边三树木三三维三景观三建模2）三维三树木三景观三参数三设置三维三树木三景观三参数三设置五、高速三铁路三景观三环境三三维三建模（7）铁路三线路三周边三树木三三维三景观三建模3）三维三树木景观三建模三效果六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（1）动三车组三特性三曲线动车三组牵三引力三数据三、基三本阻三力数三据和三制动三力数三据，三是牵三引计三算所三必需三的基三础力三学数三据。三然而三，我三国高三速铁三路目三前运三行的三多种CR三H型动三车组三并没三有提三供这三些力三学数三据。三因此三，在三进行三牵引三计算三时，三特性三曲线三成为获取三牵引三力、三基本三阻力和制动三力主要三数据三源。六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（1）动三车组三特性三曲线CR三H1三-2三00CR三H2三-2三00CR三H3三-3三50六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（1）动三车组三特性三曲线CR三H1三-2三00基本三阻力三曲线CR三H2三-2三00基本三阻力三曲线六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（1）动三车组三特性三曲线CR三H3三-3三50制动三特性曲线CR三H2三-3三00制动三特性曲线六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（2）动三车组牵引三力根据三动车三组牵三引特性三曲线三，在CA三D中重绘三矢量三化牵三引特性三曲线三。通三过开三发的三程序三模块三，从CA三D矢量三特性三曲线三中读三取牵三引特三性曲三线控三制点三坐标三，并三进行三牵引三力的三计算三，从三而获三得牵三引力三数据三。自动三读取三特性三曲线三数据三模块三界面动车三组Au三to三CA三D牵引三特性三曲线三图六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（2）动三车组牵引三力速度(km/h)牵引力(kN)速度(km/h)牵引力(kN)0325150132503251551285530516012460281165120652601701167024017511375228180110802161851078520619010490198195102951922009910018920597105185210941101802159211517222090120165225881251582308613015223584135147240821401412458114513725079CR三H1三-2三00型动三车组三牵引三力(5三M3三T)六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（3）动三车组三运行三阻力CR三H1三-2三00型CR三H2三-2三00型CR三H3三-3三50型CR三H5三-2三00型CR三H3三80三A型CR三H3三80三AL型1）单位三基本三阻力三计算三公式六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统2）曲线三附加三阻力三计算三公式（3）动三车组三运行三阻力六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（3）动三车组三运行三阻力3）隧道三附加三阻力4）动车三组总阻三力计三算六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（4）动三车组三制动三力CR三H3型动三车组三再生三制动三力(4三M4三T)速度(km/h)制动力(kN)速度(km/h)制动力(kN)0.00.00115.0250.000.425.00120.0240.550.950.00130.0222.052.475.00140.0205.851.7100.00150.0192.442.5150.00160.0180.603.1175.00170.0169.933.4200.00180.0160.454.2250.00190.0152.045.0299.00200.0144.4710.0297.57210.0137.5020.0294.71220.0131.3230.0291.84230.0125.6140.0288.98240.0120.5450.0286.12250.0115.7260.0283.26260.0111.3970.0280.40270.0107.0380.0277.53280.0103.3790.0274.67290.099.69100.0271.81295.097.85106.7270.00300.096.25110.0262.53

CR三H3三-3三50型动三车组三再生三制动三力与三速度三的关三系六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统采用C#三2三01三0编程三语言三，以Mi三cr三oS三of三t三Ac三ce三ss数据三库为三平台三，开三发了三基于三多质三点模三型的三动车三组牵三引计三算仿三真系三统，三实现动车三组数三据管三理、三线路三数据三管理三、牵三引计三算、三图形三生成三与输三出等三动车三组牵三引计三算主要三功能三。仿三真系三统也三为线三路试三验仿三真计三算，三优化三列车三运行三时间三、能三耗等三运营三指标三，优三化高三速铁三路线三路设三计和三动车三组选三型等三提供三了仿三真平三台。六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统2）项目三管理三模块系统三登录三界面新建三项目打开三项目六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统3）动车三组数三据管三理模三块动车三组数三据管三理模三块可三实现三对CR三H型动三车组三牵引三力、三制动三力、三电流三数据三和动三车组三数据三的管理。CR三H型动三车组三牵引三力数三据（5）牵引三计算三仿真三系统3）动车三组数三据管三理模三块CR三H型动三车组三制动三力数三据动车三组数三据六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统4）线路三数据三模块线路三数据三则与三具体三的线三路相三关。三线路三数据三输入三模块三的主三要功三能是三维护三牵引三运行三计算三所需三的线三路数三据，三主要包括三坡度三数据三、曲三线数三据、三隧道三数据三、车三站数三据和三限速三区间三数据，这三些线三路数三据是三进行三牵引三计算三的基三础数三据六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统4）线路三数据三模块线路三坡段三数据线路三曲线三数据六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统4）线路三数据三模块线路三隧道三数据车站三数据六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统5）牵引三计算三参数三设置牵引三计算三参数设置动车三组编三组设三置六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统6）牵引三计算三参数三设置在完三成线三路数三据输三入以三后，三系统三根据坡段三数据和车站三数据，对三线路三坡段三数据三进行三整理三并重三新分三段，最后三补充三各段三的曲三线数三据、三隧道三数据三和车三站数三据，三生成三一个三新的三线路三数据三文件。该三数据三文件三直接三提供三给牵三引计三算模三块，三用于三最后三的牵三引计三算使三用。浏览三牵引三计算三数据三显示六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统7）牵引计算三模块牵引三计算三模块三是主三要的三程序三部分三，也三是动三车组三整个三运行三模型三的关三键部三分。牵引三计算三模块三包括三牵引三过程三计算三模块三、中三间过三程计三算模三块、三制动三过程三计算三模块三其中的计算模块核心程序可分为以下几部分：(1)牵引计算主程序；(2)牵引力计算程序；(3)阻力计算程序；(4)制动力计算程序；(5)运行能耗计算程序。六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统8）牵引三计算三数据牵引三计算三数据三反映三的是三各种三牵引三计算三结果三，主三要包三括区间三牵引三数据三、坡三段牵三引数三据、三详细三牵引三数据三、工三况统三计数三据和能耗三计算三数据。区间三牵引三数据坡段牵引数据六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统8）牵引三计算三数据工况三统计数据能耗三计算三结果（5）牵引三计算三仿真三系统六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统9）牵引计算图形VS曲线六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统9）牵引计算图形TS曲线六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统9）牵引计算图形VS、TS曲线同时三显示六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统9）牵引计算图形区间三运行三速度三分布六、三高速三铁路三三维三牵引三计算三系统（5）牵引三计算三仿真三系统9）牵引计算图形运行三