特許ウォッチ

公開番号2025104290
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2024219360
出願日2024-12-13
発明の名称地下鉄軌道の道床の体積計算方法およびシステム
出願人中鉄一局集団有限公司,CHINA RAILWAY FIRST GROUP CO., LTD,中鉄一局集団新運工程有限公司
代理人個人
主分類E01B 37/00 20060101AFI20250702BHJP(道路,鉄道または橋りょうの建設)
要約【課題】地下鉄軌道の道床の体積計算方法及びシステムの提供。
【解決手段】線路の数学的モデルの構築とそのモデルによる線路の水平曲線及び垂直曲線特性から主要な道程を確定し、トンネル構造のBIMモデルと組み合わせて、主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを計算し、そこからトンネル構造の内側輪郭線の生成する。主要な道程における道床のトップラインを計算し、対応するトンネル構造の内側輪郭線と組み合わせて、道床の横断面線を取得し、道床の横断面線に基づいた複数の道床BIMモデルを取得する。ここで、隣接する2つの主要な道程における道床の横断面線は、1つの道床BIMモデルを生成し、複数の道床BIMモデルの体積を計算、かつ体積を累加させることで道床の総体積が算出される。本発明は、道床の高精度BIMモデルを作成し、更に、地下鉄軌道の道床の体積の正確な計算を実現することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
地下鉄軌道の道床の体積計算方法であって、
線路の数学的モデルを構築するステップと、
前記線路の数学的モデルによって、線路の水平曲線および垂直曲線特性を取得し、前記水平曲線および垂直曲線特性によって、主要な道程を確定するステップと、
トンネル構造ＢＩＭモデルと組み合わせて、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを計算するステップであって、
トンネルの内側輪郭の主要な標高を確定し、前記主要な標高によって対応する輻射線を確定することと、
前記主要な道程における局所座標系を構築し、前記輻射線を実際の位置に変換して、前記トンネル構造ＢＩＭモデルとの交点を見つけるための演算を行い、得られた交点は、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭のキーポイントであることと、
前記キーポイントの座標を計算し、前記キーポイントの座標を、トンネルの内側輪郭の横断面の局所座標に変換して、前記トンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを取得することと、を含むステップと、
前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、トンネル構造の内側輪郭線を生成するステップであって、
各前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、スプライン曲線を作成することと、
隣接する２つのキーポイントから前記スプライン曲線の始点までの距離をそれぞれ計算し、前記距離に基づいて、隣接する２つのキーポイントの距離の中点を取得することと、
隣接する２つのキーポイントおよび対応する距離の中点によって、複数の円弧のセグメントを生成し、前記複数の円弧のセグメントを接合して、トンネル構造の内側輪郭線にすることと、を含むステップと、
前記主要な道程における道床のトップラインを計算し、対応する前記トンネル構造の内側輪郭線と組み合わせて、道床の横断面線を取得するステップであって、ここで、前記主要な道程における道床のトップラインを計算することは、
２つのレールの線路の中心線と設計レールの上面との交点を原点として、道床の上面線のパラメータ化プロファイルファミリーを作成することと、
前記線路の数学的モデルによって、主要な道程における対応する外側レールの横断勾配および円弧方向を取得し、対応する道床のトップラインを計算することと、を含むステップと、
前記道床の横断面線に基づいて、複数の道床ＢＩＭモデルを取得し、ここで、隣接する２つの主要な道程における前記道床の横断面線は１つの前記道床ＢＩＭモデルを生成するステップと、
複数の前記道床ＢＩＭモデルの体積を計算し、かつ前記体積を累加させて道床の総体積を取得するステップと、を含む
ことを特徴とする地下鉄軌道の道床の体積計算方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記線路の数学的モデルによって、線路の水平曲線および垂直曲線特性を取得し、前記水平曲線および垂直曲線特性によって、主要な道程を確定するステップは、
線路の平面セグメンテーションポイントと線路の曲線セグメンテーションポイントを境界点として、線路に対して区間を分割することと、
各区間は、サンプル長さによって道床のセグメント化を行い、各セグメントの道床の開始道程と終了道程を前記主要な道程とすることと、を含む
請求項１に記載の地下鉄軌道の道床の体積計算方法。
【請求項３】
主要な道程における前記道床のトップラインと対応するトンネル構造の内側輪郭線とを、同じ局所座標系の中に描画し、両者の交点を計算して、道床のトップラインや、トンネル構造の内側輪郭線の両交点間のサブ曲線を取得し、２本のサブ曲線を合併して、道床の閉じた横断面線を取得する
請求項１に記載の地下鉄軌道の道床の体積計算方法。
【請求項４】
隣接する２つの主要な道程における前記道床の横断面線は１つの前記道床ＢＩＭモデルを生成するステップは、
前記線路の数学的モデルに基づいて、隣接する２つの主要な道程の間の平面ストレッチパス線を取得し、２つの主要な道程における標高をクエリし、２つの主要な道程における道床の横断面線によってロフト・フュージョンを行い、道床のモデルを生成することを含む
請求項１に記載の地下鉄軌道の道床の体積計算方法。
【請求項５】
地下鉄軌道の道床の体積計算システムであって、
線路の数学的モデルを構築するためのモデル構築モジュールと、
前記線路の数学的モデルによって、線路の水平曲線および垂直曲線特性を取得し、前記水平曲線および垂直曲線特性によって、主要な道程を確定するための主要な道程確定モジュールと、
トンネル構造ＢＩＭモデルと組み合わせて、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを計算するためのキーポイント計算モジュールであって、
トンネルの内側輪郭の主要な標高を確定し、前記主要な標高によって対応する輻射線を確定することと、
前記主要な道程における局所座標系を構築し、前記輻射線を実際の位置に変換して、前記トンネル構造ＢＩＭモデルとの交点を見つけるための演算を行い、得られた交点は、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭のキーポイントであることと、
前記キーポイントの座標を計算し、前記キーポイントの座標を、トンネルの内側輪郭の横断面の局所座標に変換して、前記トンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを取得することと、を含むキーポイント計算モジュールと、
前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントによって、トンネル構造の内側輪郭線を生成するための内側輪郭線生成モジュールであって、
各前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、スプライン曲線を作成することと、
隣接する２つのキーポイントから前記スプライン曲線の始点までの距離をそれぞれ計算し、前記距離に基づいて、隣接する２つのキーポイントの距離の中点を取得することと、
隣接する２つのキーポイントおよび対応する距離の中点によって、複数の円弧のセグメントを生成し、前記複数の円弧のセグメントを接合して、トンネル構造の内側輪郭線にすることと、を含む内側輪郭線生成モジュールと、
前記主要な道程における道床のトップラインを計算し、対応する前記トンネル構造の内側輪郭線と組み合わせて、道床の横断面線を取得するための横断面線取得モジュールであって、ここで、前記主要な道程における道床のトップラインを計算することは、
２つのレールの線路の中心線と設計レールの上面との交点を原点として、道床の上面線のパラメータ化プロファイルファミリーを作成することと、
前記線路の数学的モデルによって、主要な道程における対応する外側レールの横断勾配および円弧方向を取得し、対応する道床のトップラインを計算することと、を含む横断面線取得モジュールと、
前記道床の横断面線に基づいて、複数の道床ＢＩＭモデルを取得し、ここで、隣接する２つの主要な道程における前記道床の横断面線は１つの前記道床ＢＩＭモデルを生成するための道床ＢＩＭモデル取得モジュールと、
複数の前記道床ＢＩＭモデルの体積を計算し、かつ前記体積を累加させて道床の総体積を取得するための道床体積計算モジュールと、を備える
ことを特徴とする地下鉄軌道の道床の体積計算システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道工学の技術分野に関し、より具体的には、地下鉄軌道の道床の体積計算方法およびシステムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、地下鉄軌道工学の建設過程では、ルートの主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の測定データを、一定の距離によって取得し、ＡｕｔｏＣＡＤで各断面の面積を、道床の横断面輪郭と組み合わせて計算し、また、断面法に従って、２つの横断面間の道床の体積を計算し、最後に施工区間全体の道床の体積が累加して取得される。
【０００３】
ただし、該方法は、トンネルの内側輪郭の測定データによって制限されるため、道床の体積はトンネル構造物の建設が完了した後にのみ計算でき、建設前に正確に計算することはできず、同時に、サポートする適切なソフトウェアツールがない場合、ＡｕｔｏＣＡＤ、Ｅｘｃｅｌなどのツールを使用して各横断面の面積を計算するため、計算プロセスは煩雑でエラーが発生しやすくなり、また、測定データは、線路方向に沿って６メートル離れているのが一般的で、シールドトンネルセグメントの幅は一般的に２メートル以下であるため、該方法は、シールドトンネルの輪郭の真の精度を完全に反映することはできない。
【０００４】
そのため、地下鉄軌道の道床の体積の正確な計算を実現するように、地下鉄軌道の道床の体積計算方法およびシステムを提案することは、当業者にとって喫緊の課題である。
【発明の概要】
【０００５】
これに鑑み、本発明は、地下鉄軌道の道床の体積計算方法およびシステムを提供し、地下鉄区間トンネル構造モデルを最大限に活用することに基づいて、トンネルの内側輪郭の横断面を正確にセグメント化して計算し、軌道の道床の上部輪郭線と組み合わせて、道床の高精度ＢＩＭモデルを作成し、したがって、道床の体積を計算する。
【０００６】
上記目的を達成するように、本発明は、下記の技術的解決手段を用いる。
一方では、本発明は、地下鉄軌道の道床の体積計算方法を開示し、それは、
線路の数学的モデルを構築するステップと、
前記線路の数学的モデルによって、線路の水平曲線および垂直曲線特性を取得し、前記水平曲線および垂直曲線特性によって、主要な道程を確定するステップと、
トンネル構造のＢＩＭモデルと組み合わせて、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを計算するステップと、
前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、トンネル構造の内側輪郭線を生成するステップと、
前記主要な道程における道床のトップラインを計算し、対応する前記トンネル構造の内側輪郭線と組み合わせて、道床の横断面線を取得するステップと、
前記道床の横断面線に基づいて、複数の道床ＢＩＭモデルを取得し、ここで、隣接する２つの主要な道程における前記道床の横断面線は１つの前記道床ＢＩＭモデルを生成するステップと、
複数の前記道床ＢＩＭモデルの体積を計算し、かつ前記体積を累加させて道床の総体積を取得するステップと、を含む。
【０００７】
好ましくは、前記線路の数学的モデルによって、線路の水平曲線および垂直曲線特性を取得し、前記水平曲線および垂直曲線特性によって、主要な道程を確定することは、
線路の平面セグメンテーションポイントと線路の曲線セグメンテーションポイントを境界点として、線路に対して区間を分割することと、
各区間は、サンプル長さによって道床のセグメント化を行い、各セグメントの道床の開始道程と終了道程を前記主要な道程とすることと、を含む。
【０００８】
好ましくは、トンネル構造ＢＩＭモデルと組み合わせて、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを計算することは、
トンネルの内側輪郭の主要な標高を確定し、前記主要な標高によって対応する輻射線を確定することと、
前記主要な道程における局所座標系を構築し、前記輻射線を実際の位置に変換して、前記トンネル構造ＢＩＭモデルとの交点を見つけるための演算を行い、得られた交点は、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭のキーポイントであることと、
前記キーポイントの座標を計算し、前記キーポイントの座標を、トンネルの内側輪郭の横断面の局所座標に変換して、前記トンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントを取得することと、を含む。
【０００９】
好ましくは、前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、トンネル構造の内側輪郭線を生成することは、
各前記主要な道程におけるトンネルの内側輪郭の横断面のキーポイントに基づいて、スプライン曲線を作成することと、
隣接する２つのキーポイントから前記スプライン曲線の始点までの距離をそれぞれ計算し、前記距離に基づいて、隣接する２つのキーポイントの距離の中点を取得することと、
隣接する２つのキーポイントおよび対応する距離の中点によって、複数の円弧のセグメントを生成し、前記複数の円弧のセグメントを接合して、トンネル構造の内側輪郭線にすることと、を含む。
【００１０】
好ましくは、前記主要な道程における道床のトップラインを計算することは、
２つのレールの線路の中心線と設計レールの上面との交点を原点として、道床の上面線のパラメータ化プロファイルファミリーを作成することと、
前記線路の数学的モデルによって、主要な道程における対応する外側レールの横断勾配および円弧方向を取得し、対応する道床のトップラインを計算することと、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許