專利名稱：一種鐵路三維中心線的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉄路線路以及鐵路軌旁設(shè)備領(lǐng)域、三維空間解析幾何領(lǐng)域，具體是指用軟件實(shí)現(xiàn)的鐵路三維中心線生成模型以及三維視點(diǎn)計(jì)算。
背景技術(shù)：
鐵路線路數(shù)據(jù)，是列車駕駛仿真軟件中最基礎(chǔ)也是最重要的部分，列車駕駛仿真的逼真程度很大程度上取決于鐵路線路數(shù)據(jù)的真實(shí)程度。鉄路線路數(shù)據(jù)也是大部分仿真系統(tǒng)所使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其包括視景系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的視點(diǎn)計(jì)算、線路仿真建模的線路依據(jù)、 教員仿真系統(tǒng)的線路環(huán)境、主控仿真系統(tǒng)的牽引計(jì)算、動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)的力學(xué)計(jì)算等。線路數(shù)據(jù)中包括了很多信息，如坡度、彎度、道岔、信號(hào)機(jī)、停車標(biāo)、車站、應(yīng)答器等等。其最重要的數(shù)據(jù)是坡度、彎度、車站、信號(hào)機(jī)信息。由于如此多的系統(tǒng)都在使用線路數(shù)據(jù)，那么制作ー套通用的線路數(shù)據(jù)就顯得非常重要，而對(duì)于快速敏捷地制作此數(shù)據(jù)的軟件以及提供此數(shù)據(jù)的使用庫的研發(fā)就顯得更為迫切和重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的問題，提供ー種鐵路三維中心線的生成方法，該エ具能夠方便、快捷地制作仿真線路數(shù)據(jù)，同時(shí)提供數(shù)據(jù)的查錯(cuò)功能，展示線路走勢(shì)，并且走勢(shì)精度達(dá)到毫米級(jí)別，還能夠提供三維視點(diǎn)驅(qū)動(dòng)庫、數(shù)據(jù)調(diào)整功能、線路按道岔切分功能。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)ー種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，包括以下步驟
a、建立鐵路線路的坡道、彎道數(shù)據(jù)；
b、建立鉄路線路的軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)；
C、建立各鐵路線路的起始ニ維坐標(biāo)；
d、加載步驟a、b、c建立的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成各條鐵路線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
e、自動(dòng)繪制出三維鐵路中心線路及軌旁設(shè)備，同時(shí)提供能夠方便地找出與調(diào)整建立鐵路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；
f、生成エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備；
g、提供三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算庫。所述步驟a的具體過程為對(duì)整個(gè)鉄路線路劃分成相對(duì)獨(dú)立的線路，并為每條鐵路線路編號(hào)，對(duì)每條編好號(hào)的鉄路線路依公里標(biāo)順序建立坡度表、彎度表，同一條線路的坡度表中的線路號(hào)要與該條線路中的彎道表中的線路號(hào)一致。所述步驟b的具體過程為為每條編好號(hào)的鉄路線路依公里標(biāo)順序建立設(shè)備位置以及設(shè)備類型等各種屬性，線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。所述步驟c的具體過程為為每條編好號(hào)的鉄路線路設(shè)置起始三維坐標(biāo)位置，線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。所述步驟d的具體過程為加載建立好的坡道數(shù)據(jù)、彎道數(shù)據(jù)、軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)、線路的起始三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)各條鐵路線路的連接確定每條線的切分位置，此切分位置即為鐵路道岔，同時(shí)根據(jù)此道岔連接的每條切線可以生成出道岔與切線的關(guān)系，此關(guān)系即為甸條線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系。所述步驟e的具體過程為經(jīng)過步驟d后，根據(jù)緩和曲線計(jì)算公式以及豎曲線公式計(jì)算出每條鐵路線路的各個(gè)視覺關(guān)鍵點(diǎn)位置并保存到內(nèi)存字典中，再通過GDI+雙緩沖技術(shù)將各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)際世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成屏幕像素坐標(biāo)，并按鉄路線路編號(hào)將每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)串聯(lián)起來形成整個(gè)鐵路線路走勢(shì)，同時(shí)計(jì)算出各個(gè)設(shè)備像素位置，形成整個(gè)鐵路線路的各個(gè)元素，從而可以通過觀察線路走勢(shì)以及鐵路選線的各種規(guī)則，對(duì)有誤的原始數(shù)據(jù)加以調(diào)整。
所述步驟f的具體過程為經(jīng)過步驟e后，在已經(jīng)檢查線路走勢(shì)以及各個(gè)設(shè)備元素?zé)o誤的情況下，選擇生成三維場(chǎng)景放樣數(shù)據(jù)，根據(jù)所作的各種設(shè)置將關(guān)鍵點(diǎn)按エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD文件格式生成三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備。所述步驟g的具體過程為通過加載建立的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過外部傳入切分位置編號(hào)以及相對(duì)于切分位置的偏移，計(jì)算出該位置的三維坐標(biāo)以及相對(duì)于三維坐標(biāo)的三個(gè)轉(zhuǎn)角，提供給三維仿真軟件驅(qū)動(dòng)視點(diǎn)使用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(I)本發(fā)明能夠快速敏捷的制作鐵路仿真系統(tǒng)所使用的線路數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)線路場(chǎng)景仿真精度精確到了毫米級(jí)別，可使肉眼無法識(shí)別模擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景在線路走勢(shì)上的誤差。(2)本發(fā)明提供了數(shù)據(jù)糾錯(cuò)以及數(shù)據(jù)調(diào)整功能，這樣減小了建立數(shù)據(jù)時(shí)手誤導(dǎo)致的最終數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。


圖I為本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例
本發(fā)明主要用于實(shí)現(xiàn)鉄路線路場(chǎng)景仿真時(shí)線路數(shù)據(jù)的敏捷制作以及場(chǎng)景視點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，其包含的步驟為首先，建立坡度、彎度、設(shè)備數(shù)據(jù)；接著加載建立的坡度、彎度、設(shè)備數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)鐵路選線規(guī)則以及緩和曲線豎曲線計(jì)算方法判斷建立的數(shù)據(jù)是否有誤同時(shí)提供錯(cuò)誤提示，根據(jù)每條線路的鏈接點(diǎn)切分每條線路，切分點(diǎn)即為道岔，而兩個(gè)切分點(diǎn)之間的這一段線路我們稱之為大區(qū)段，然后生成整條線路的大區(qū)段以及大區(qū)段與道岔的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系可以提供給線路進(jìn)路搜索使用；然后按照線路長(zhǎng)度誤差最小將緩和曲線豎曲線劃分成一個(gè)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)要求這些關(guān)鍵連在一起形成的直線與曲線本身無視覺誤差；根據(jù)這些關(guān)鍵點(diǎn)的大區(qū)段編號(hào)屬性以及大區(qū)段內(nèi)的偏移調(diào)用三維視點(diǎn)計(jì)算庫，生成世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)點(diǎn)以及相對(duì)于三維坐標(biāo)系的三個(gè)轉(zhuǎn)角；再根據(jù)這些世界坐標(biāo)通過按比例以及投影映射成設(shè)備坐標(biāo)中的ニ維像素點(diǎn)，并通過GDI+雙緩沖技術(shù)繪制出來；同時(shí)提供可以修改繪制出來的圖形的起始元素?cái)?shù)據(jù)屬性，從而達(dá)到可以調(diào)整元素?cái)?shù)據(jù)的目的；最后，調(diào)整好建立的數(shù)據(jù)后，調(diào)用三維視點(diǎn)計(jì)算庫，按關(guān)鍵點(diǎn)生成CAD格式的線路中線數(shù)據(jù)，供建模人員使用，其中三維視點(diǎn)計(jì)算庫，是根據(jù)大區(qū)段、偏移以及元素基礎(chǔ)線路數(shù)據(jù)通過緩和曲線、直線、豎曲線計(jì)算方法計(jì)算出調(diào)用位置的三維世界坐標(biāo)的ー個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫。具體地說，如圖I所示，本發(fā)明主要涉及七個(gè)步驟，依次為1、建立鐵路線路的坡道、彎道數(shù)據(jù)；2、建立鉄路線路的軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)；3、建立各鐵路線路的起始三維坐標(biāo)；4、カロ載步驟a、b、c建立的數(shù)據(jù)并自動(dòng)生成各條鐵路線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系；5、自動(dòng)繪制出三維鐵路中心線路，同時(shí)提供能夠方便地找出與調(diào)整建立鉄路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；6、生成エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備；7、提供三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算接ロ。其中
上述建立鐵路線路的坡道、彎道數(shù)據(jù)的具體過程為對(duì)整個(gè)鉄路線路劃分成相對(duì)獨(dú)立的線路并為每條線路編號(hào)，如上行正線可以對(duì)其編號(hào)為1，下行正線可以對(duì)其編號(hào)為2等，對(duì)每條編好號(hào)的線路依公里標(biāo)順序建立坡度表、以及彎度表；要求同一條線路的坡度表中的線路號(hào)要與該條線路中的彎道表中的線路號(hào)一致，同時(shí)由于仿真要求較高，要求長(zhǎng)度方面的數(shù)據(jù)精確到毫米，角度方面的數(shù)據(jù)精確到0. 01秒。
上述建立鉄路線路的軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)的具體過程為為每條編好號(hào)的線路依公里標(biāo)順序建立設(shè)備位置以及設(shè)備類型等各種屬性，如名稱、公里標(biāo)、線路號(hào)等，同時(shí)要求線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。上述建立各鉄路線路的起始三維坐標(biāo)的具體過程為為每條編好號(hào)的線路設(shè)置起始三維坐標(biāo)位置，同時(shí)要求線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。上述加載坡度、彎度、設(shè)備數(shù)據(jù)并自動(dòng)生成各條鐵路線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系的具體過程為工具加載建立的坡度、彎度、設(shè)備數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)鐵路選線規(guī)則以及緩和曲線豎曲線計(jì)算方法，判斷建立的數(shù)據(jù)是否有誤，同時(shí)提供錯(cuò)誤提示；根據(jù)每條線路的鏈接點(diǎn)切分每條線路，切分點(diǎn)即為道岔，而兩個(gè)切分點(diǎn)之間的這一段線路我們稱之為大區(qū)段，工具將生成整條線路的大區(qū)段以及大區(qū)段與道岔的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系可以提供給線路進(jìn)路搜索使用。上述自動(dòng)繪制出三維鐵路中心線路同時(shí)提供能夠方便地找出與調(diào)整建立鐵路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的具體過程為按照線路最小長(zhǎng)度誤差將緩和曲線豎曲線劃分成ー個(gè)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)要求這些關(guān)鍵點(diǎn)連在一起形成的直線與曲線本身無視覺誤差；根據(jù)這些關(guān)鍵點(diǎn)的大區(qū)段編號(hào)屬性以及大區(qū)段內(nèi)的偏移調(diào)用三維視點(diǎn)計(jì)算庫，生成世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)點(diǎn)以及相對(duì)于三維坐標(biāo)系的三個(gè)轉(zhuǎn)角；再根據(jù)這些世界坐標(biāo)通過按比例以及投影映射成設(shè)備坐標(biāo)中的ニ維像素點(diǎn)，并通過GDI+雙緩沖技術(shù)繪制出來，同時(shí)提供可以修改繪制出來的圖形的起始元素?cái)?shù)據(jù)屬性，從而達(dá)到可以調(diào)整元素?cái)?shù)據(jù)的目的。上述生成エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備的具體過程為在確認(rèn)線路走勢(shì)以及軌旁設(shè)備位置無誤的情況下，可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)精度，生成エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線，以供三維場(chǎng)景的鉄路線路仿真放樣使用。上述提供三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算庫的具體過程為根據(jù)大區(qū)段、偏移以及元素基礎(chǔ)線路數(shù)據(jù)，通過緩和曲線、直線、豎曲線計(jì)算方法，計(jì)算出調(diào)用位置的三維世界坐標(biāo)，由此形成ー個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，即三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算庫。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，包括以下步驟 a、建立鐵路線路的坡道、彎道數(shù)據(jù)； b、建立鐵路線路的軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)； C、建立各鐵路線路的起始二維坐標(biāo)； d、加載步驟a、b、c建立的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成各條鐵路線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系； e、自動(dòng)繪制出三維鐵路中心線路及軌旁設(shè)備，同時(shí)提供能夠方便地找出與調(diào)整建立鐵路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)； f、生成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備； g、提供三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟a的具體過程為對(duì)整個(gè)鐵路線路劃分成相對(duì)獨(dú)立的線路，并為每條鐵路線路編號(hào)，對(duì)每條編好號(hào)的鐵路線路依公里標(biāo)順序建立坡度表、彎度表，同一條線路的坡度表中的線路號(hào)要與該條線路中的彎道表中的線路號(hào)一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟b的具體過程為為每條編好號(hào)的鐵路線路依公里標(biāo)順序建立設(shè)備位置以及設(shè)備類型等各種屬性，線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟c的具體過程為為每條編好號(hào)的鐵路線路設(shè)置起始三維坐標(biāo)位置，線路編號(hào)與坡度彎度表的線路號(hào)一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟d的具體過程為加載建立好的坡道數(shù)據(jù)、彎道數(shù)據(jù)、軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)、線路的起始三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)各條鐵路線路的連接確定每條線的切分位置，此切分位置即為鐵路道岔，同時(shí)根據(jù)此道岔連接的每條切線可以生成出道岔與切線的關(guān)系，此關(guān)系即為每條線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟e的具體過程為經(jīng)過步驟d后，根據(jù)緩和曲線計(jì)算公式以及豎曲線公式計(jì)算出每條鐵路線路的各個(gè)視覺關(guān)鍵點(diǎn)位置并保存到內(nèi)存字典中，再通過GDI+雙緩沖技術(shù)將各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)際世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成屏幕像素坐標(biāo)，并按鐵路線路編號(hào)將每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)串聯(lián)起來形成整個(gè)鐵路線路走勢(shì)，同時(shí)計(jì)算出各個(gè)設(shè)備像素位置，形成整個(gè)鐵路線路的各個(gè)元素，從而可以通過觀察線路走勢(shì)以及鐵路選線的各種規(guī)則，對(duì)有誤的原始數(shù)據(jù)加以調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟f的具體過程為經(jīng)過步驟e后，在已經(jīng)檢查線路走勢(shì)以及各個(gè)設(shè)備元素?zé)o誤的情況下，選擇生成三維場(chǎng)景放樣數(shù)據(jù)，根據(jù)所作的各種設(shè)置將關(guān)鍵點(diǎn)按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD文件格式生成三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鐵路三維中心線的生成方法，其特征在于，所述步驟g的具體過程為通過加載建立的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過外部傳入切分位置編號(hào)以及相對(duì)于切分位置的偏移，計(jì)算出該位置的三維坐標(biāo)以及相對(duì)于三維坐標(biāo)的三個(gè)轉(zhuǎn)角，提供給三維仿真軟件驅(qū)動(dòng)視點(diǎn)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵路三維中心線的生成方法，包括步驟a、建立鐵路線路的坡道、彎道數(shù)據(jù)；b、建立鐵路線路的軌旁設(shè)備數(shù)據(jù)；c、建立各鐵路線路的起始三維坐標(biāo)；d、加載步驟a、b、c建立的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成各條鐵路線路的關(guān)聯(lián)關(guān)系；e、自動(dòng)繪制出三維鐵路中心線路以及各個(gè)軌旁設(shè)備的位置，同時(shí)能夠方便地找出與調(diào)整建立鐵路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；f、生成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)據(jù)格式的三維鐵路中心線以及軌旁設(shè)備；g、提供三維場(chǎng)景視點(diǎn)計(jì)算庫。本發(fā)明能夠快速敏捷的制作鐵路仿真系統(tǒng)使用的線路數(shù)據(jù)，仿真精度高，同時(shí)提供數(shù)據(jù)糾錯(cuò)以及數(shù)據(jù)調(diào)整功能，這樣減小了建立數(shù)據(jù)時(shí)手誤導(dǎo)致的最終數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
文檔編號(hào)G06T19/00GK102810215SQ201110417549
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者牛靜, 楊浩, 朱金陵 申請(qǐng)人:成都運(yùn)達(dá)科技股份有限公司