第1章 绪论 1
1.1 科学计算可视化 1
1.1.1 科学计算可视化的含义 1
1.1.2 实现科学计算可视化的重要意义 2
1.2 铁路线路的三维可视化设计 2
1.3 路线CAD的发展概况 4
1.3.1 国外研究情况 4
1.3.2 国内研究情况 5
第2章 铁路运量与能力 7
2.1 客货运量的调查和预测 7
2.2 作用在列车上的力 9
2.2.1 机车牵引力 9
2.2.2 列车运行阻力 13
2.2.3 列车制动力 17
2.3 列车运动方程式 21
2.3.1 列车运动状态 21
2.3.2 列车运动方程式的推导及解算 22
2.4 牵引质量及其限制条件 23
2.4.1 牵引质量计算 23
2.4.2 牵引质量检算 26
2.5 运行速度与运行时分 28
2.5.1 单位合力曲线 28
2.5.2 单位合力曲线的应用 29
2.6 运行速度与运行时分计算 30
2.6.1 数值解法 30
2.6.2 线路纵断面坡度简化 30
2.6.3 均衡速度法 31
2.7 铁路通过能力与输送能力 32
2.7.1 通过能力 32
2.7.2 客货共线列车对数计算 35
2.7.3 客货共线线路输送能力 35
2.7.4 客运专线铁路的输送能力 36
第3章 线路平面和纵断面设计 37
3.1 区间线路平面设计 37
3.1.1 平面组成和曲线要素 37
3.1.2 直线 39
3.1.3 圆曲线 41
3.2 区间线路纵断面设计 48
3.2.1 线路的最大坡度 48
3.2.2 坡段长度 53
3.2.3 坡段连接 55
3.2.4 最大坡度的折减 57
3.2.5 坡段设计对行车费用的影响 63
3.3 桥涵、隧道、路基地段的平纵断面设计 65
3.3.1 桥涵地段的平纵面设计 65
3.3.2 隧道路段的平纵面设计 66
3.3.3 路基对线路纵断面的要求 67
3.4 站坪的平面和纵断面设计 67
3.4.1 站坪长度 67
3.4.2 站坪的线路平面 69
3.4.3 站坪的线路纵断面 69
3.4.4 站坪两端的线路平面和纵断面 71
第4章 铁路定线 73
4.1 线路基本走向的拟定 73
4.2 车站分布 74
4.2.1 区段站的分布 74
4.2.2 会让站、越行站、中间站的分布 75
4.2.3 规划纵断面 76
4.2.4 车站分布与工程运营的关系 77
4.3 定线的基本方法 78
4.3.1 紧坡地段定线 78
4.3.2 缓坡地段定线 82
4.3.3 横断面定线 83
4.3.4 线路平纵断面的改善 84
4.4 主要自然条件下的定线原则 86
4.4.1 河谷地段 86
4.4.2 越岭地区 91
4.4.3 平原丘陵地区 93
4.4.4 不良地质地区 93
4.4.5 水库地区 94
4.5 桥梁、隧道的定线问题 95
4.5.1 桥梁地段 95
4.5.2 涵洞地段 96
4.5.3 隧道地段 96
第5章 第二线设计 99
5.1 第二线纵断面设计 99
5.1.1 第二线限制坡度的选择 99
5.1.2 第二线纵断面设计方法 99
5.2 第二线平面设计 101
5.2.1 并行与绕行地段的选择 101
5.2.2 第二线边侧的选择 101
5.2.3 第二线的换边 104
5.2.4 第二线与既有线线间距离 105
5.3 第二线平面计算 105
第6章 数字地面模型 112
6.1 引言 112
6.2 Delaunay三角网的构建 113
6.2.1 Delaunay三角网的定义及其特性 113
6.2.2 D-三角网生成算法回顾 115
6.2.3 基于网格的DTM分治算法 118
6.2.4 约束DTM的构建 129
6.2.5 三角网的修正 136
6.2.6 内插算法 138
6.2.7 数据结构 138
6.2.8 算法效率分析 139
第7章 铁路线路设计基础算法 141
7.1 线路平面设计算法 141
7.2 线路纵断面设计算法 160
7.3 线路横断面设计算法 165
第8章 地形及线路构造物的三维模型的建立 169
8.1 引言 169
8.2 三维物体的表示方法 170
8.2.1 多边形表面表示方法 170
8.2.2 样条表示方法 170
8.2.3 扫描表示方法 171
8.2.4 结构实体几何表示方法 171
8.2.5 分形几何方法 171
8.3 铁路线路三维景观实体的划分及构建特点 172
8.4 用于构建复杂实体的基本几何元素 172
8.5 用于构建复杂景观实体的空间数据模型的建立 173
8.6 景观实体的表达方法 174
8.6.1 景观实体的特征分析 174
8.6.2 实体表面的网格化 175
8.7 地形三维模型的建立 176
8.7.1 基于分形技术的地形表达 176
8.7.2 基于数据拟合的地形表达 177
8.8 单线铁路三维模型的建立 178
8.9 双线铁路三维模型的建立 180
第9章 铁路线路三维景观模型的建立 183
9.1 引言 183
9.2 DEM剪裁算法 183
9.3 分治算法的实现 186
9.4 图形环境 189
9.5 三维动画的制作 190
9.5.1 动画路径 190
9.5.2 三维模型的绘制 190
9.5.3 动画文件的制作 190
9.6 应用实例 191
参考文献 193