孔令明,宋元斌,羅志剛
(1.上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院,上海 200240;2.中鐵上海設計院集團有限公司,上海 200240)
鐵路信號系統(tǒng)是保證行車高效安全的基礎,其設計是一個復雜的過程,受到鐵路其他專業(yè)領域的約束。目前,鐵路信號系統(tǒng)設計以二維設計為主,為了提高信號系統(tǒng)設計的效率,實現(xiàn)與其他專業(yè)的協(xié)同,需要進行三維設計。
(2)在GeoIPAS軟件平臺上,用原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計各元素在全區(qū)及各地質(zhì)單元中的平均值X、標準離差S、變化系數(shù)Cv、濃集系數(shù)K,作為分析研究區(qū)內(nèi)各元素分布及分配規(guī)律的參數(shù)值。
建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是以三維模型為載體的工程信息的集合,通過對信息進行插入、提取、修改等操作實現(xiàn)不同階段、不同專業(yè)之間的協(xié)同設計,近年來,BIM在鐵路工程領域得到了廣泛的應用。相較于一般的建筑和機械工程,鐵路信號系統(tǒng)設計具有以下特點:(1)包含大量可復用的標準化設備。(2)設計結(jié)果為二維邏輯原理圖,并不是三維模型的投影視圖。(3)信號系統(tǒng)設計以站場等前序?qū)I(yè)的設計結(jié)果為基礎。基于此,可以通過模板技術(shù)來提高信號系統(tǒng)的三維設計的效率。
模板是一組相似事物特征的抽象與泛化,具有可變異、可嵌套、可定制和可復用的特征[1-2],廣泛應用于計算機輔助設計領域。許金良[3]研究了公路設計對象模板的設計思路,建立了橫斷面模板并給出其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);劉曉平等[4-5]對模板進行了大量的研究,提出了約束信息可視化的技術(shù)構(gòu)成框架,提高了復雜系統(tǒng)控制及復雜約束管理的效率;建立了一種基于面向?qū)ο竽0宓奶厣ㄖ锝7椒?,通過“基模板—結(jié)構(gòu)模板—實例化模板”實現(xiàn)了建筑物模型的快速建模,但是沒有考慮到不同專業(yè)之間的協(xié)同設計問題;許俊等[6]通過構(gòu)件桁架模板庫,實現(xiàn)了復雜空間鋼管桁架的快速建模;陳友東等[7]將工程圖抽象為復雜的表格,依托表格模板技術(shù)實現(xiàn)三維設計到二維工程圖的轉(zhuǎn)化,但是其通過投影生成視圖的方法并不適用于邏輯原理圖的生成;Kerry等[8]提出了一種描述簡單鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模板,用戶可以根據(jù)需求更改參數(shù)、快速建立鋼筋混凝土實體模型。上述模板方法一方面與三維信息關聯(lián)較差,另一方面未考慮多專業(yè)的協(xié)同設計,與BIM技術(shù)的結(jié)合需要進一步研究。
為了實現(xiàn)鐵路信號系統(tǒng)快速的三維設計,本文在總結(jié)其設計流程與特點的基礎上,提出了一種基于模板的三維設計方法。首先,通過建立信號設備模板實現(xiàn)對前序?qū)I(yè)設計信息的提取與應用,快速完成信號系統(tǒng)三維設計;其次,以信號設備平面布置圖模板實現(xiàn)二維邏輯原理圖的輸出。該方法彌補了目前鐵路信號系統(tǒng)中三維設計的缺陷,同時提高了設計效率。
此外,還要明確自然資源確權(quán)登記依據(jù),加大權(quán)屬爭議調(diào)處力度。對于無權(quán)屬來源依據(jù)的自然資源的確權(quán)登記工作,建議各地政府根據(jù)本地實際情況,出臺相應政策,明確自然資源確權(quán)登記流程,采取開展權(quán)籍調(diào)查等方式確定權(quán)屬界線,進行確權(quán)登記。對存在權(quán)屬爭議的,建議成立專門的爭議調(diào)處組織,集中進行爭議調(diào)處,保障確權(quán)登記工作順利完成。
愛丁堡是最能體現(xiàn)蘇格蘭風情的城市,是英國僅次于倫敦的第二大旅游城市。1995年,愛丁堡的舊城和新城一起被聯(lián)合國教科文組織列為世界文化遺產(chǎn)。
圖1 鐵路信號系統(tǒng)BIM設計流程
上述設計流程的關鍵是信號設備的三維布設,這是因為鐵路信號系統(tǒng)設計中有大量統(tǒng)一化、規(guī)范化的知識,以信號設備三維布設的結(jié)果——信號設備平面布置圖為基礎,結(jié)合知識即可快速實現(xiàn)后續(xù)設計。因此,本文分別建立了信號設備三維模型和信號設備平面布置圖的模板,以提高車站系統(tǒng)的設計效率。
基于模板完成信號設備三維布設的方案中,依據(jù)用戶輸入數(shù)據(jù)實現(xiàn)模板的實例化,具體如圖2所示。
圖2 基于模板的信號設備三維布設方案
信號設備模板[1]是從大量設備的結(jié)構(gòu)組成、工程屬性、布設規(guī)則中抽象出的對象和操作,可以對數(shù)據(jù)的類型與組織形式進行系統(tǒng)的說明。信號設備模板結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括信號設備信息、設備結(jié)構(gòu)信息和設備安裝信息3個部分,其中結(jié)構(gòu)信息通過部件模板ID實現(xiàn)對部件模板的引用,設備安裝信息通過工程約束規(guī)則實現(xiàn)與其他專業(yè)的設計信息的協(xié)同。
圖3 信號設備模板結(jié)構(gòu)
課外活動也是微課教學最好的資源,通過深入生活不但能夠激發(fā)學生寫作欲望,而且能拉近寫作情感。對于語文作文寫作的難點在于將具體事物展開進行分析,這就需要教師通過微課教學利用課外資源逐步強化學生此方面能力。
By integrating the drain current, according to ,for the linear regime, the conductance was:
(1)先期投資及運維費用相對低廉;(2)不論是建造、還是后期的運維,操作相對簡單;(3)該方案對于土質(zhì)要求相對較低;(4)該方案更適合針對水污染含量不高的污水。
2.1.2 信號設備模板
信號設備模板由多個部件模板按照某種規(guī)則組合而成,其結(jié)構(gòu)包含3個部分:第一部分為信號設備相關信息說明,包括設備類型、設備ID、設備功能、設備生產(chǎn)信息;第二部分為信號設備結(jié)構(gòu)組成說明,包括部件類型、部件個數(shù)、部件模板ID、組合屬性,其中組合屬性依據(jù)約束規(guī)則對部件之間的位置關系進行說明,包括相對位置關系和定位點;第三部分為信號設備安裝操作規(guī)則,包括參照設備類型、參照設備ID、參照設備定位點、相對位置關系。
數(shù)據(jù)是模板表現(xiàn)的具體內(nèi)容,模板的實例化就是通過輸入數(shù)據(jù)實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)設計是對數(shù)據(jù)的組織和應用方式進行定義,包括數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)組織兩個方面。
鐵路信號系統(tǒng)的設計屬于站后設計,以鐵路線型、站場、隧道等專業(yè)設計為基礎,同時受到接觸網(wǎng)等專業(yè)設計的影響,流程如圖1所示。
信號設備三維布設需要的數(shù)據(jù)包括:描繪設備幾何形狀的幾何信息、反映零部件相對位置和層級關系的裝配信息、表述零部件的屬性信息[7]以及描述信號設備布設規(guī)則的工程信息。不同數(shù)據(jù)的特點的定義方式包括以下兩種:幾何信息、裝配信息和屬性信息通過信號設備BIM模型定義;工程信息通過知識庫進行定義和存儲,其數(shù)據(jù)模型如圖4所示。
圖4 信號設備模板數(shù)據(jù)定義
信號設備平面布置圖(以下簡稱“布置圖”)是一種工程圖,包含圖形、文本和表格。若將圖形和文本視為表格單元格中的內(nèi)容,布置圖則可以通過嵌套表格來定義[10]。
信號平面布置圖生成方案與信號設備三維布設實現(xiàn)方案類似,用戶引用模板并輸入數(shù)據(jù),通過模板實例化實現(xiàn)。
數(shù)據(jù)組織的目的包括兩個方面:(1)實現(xiàn)不同專業(yè)數(shù)據(jù)之間的協(xié)同。(2)確定數(shù)據(jù)與模板之間的接口。其中數(shù)據(jù)協(xié)同是以知識庫為紐帶,對不同專業(yè)的BIM模型信息進行提取和比較等操作實現(xiàn)的;利用變量名稱和變量值定義數(shù)據(jù),以變量名稱與模板匹配的參數(shù)文本為接口,進而輸入變量值存儲用戶數(shù)據(jù)[9]。
表格依據(jù)內(nèi)容類型可分為普通表格和列表,普通表格包含形式相同的說明性內(nèi)容;列表則展示了按一定規(guī)律生成的數(shù)據(jù)。布置圖主要由表格說明、設備列表以及視圖組成,根據(jù)數(shù)據(jù)類型可以分為兩類:第一類是圖紙說明,包括表格說明及設備列表,由普通表格和列表組成;第二類為視圖,僅包含列表。
2.1.1 部件模板
到了宋元時期,版畫又有了進一步發(fā)展,不僅出現(xiàn)了上圖下文的形式,而且刻本章法完善、體韻遒勁。例如《全相平話五種》為當時福建建陽書坊雕刻,是現(xiàn)存最早的講史話本元刊。宋代還出現(xiàn)了銅板印刷,主要用于紙幣和廣告的制作。元代則出現(xiàn)了早期的連環(huán)版畫“平話”刻本。此外在宗教經(jīng)卷題材的版畫中已經(jīng)有獨立的山水圖。由于科學文化的發(fā)展和普及,各種歷法、農(nóng)技、繪畫等通俗讀本與圖冊大量雕印,并在蘇州、福建等地形成了許多版刻中心。這一時期遼代的《南無釋迦摩尼佛像》是目前發(fā)現(xiàn)最早的套色漏印版畫。
3.1.1 圖紙說明模板
表格說明和設備列表包括線條、普通文本和參數(shù)文本3種元素,其中參數(shù)文本指以參數(shù)名稱和標識符為用戶數(shù)據(jù)輸入接口的文本,其模板如圖5所示,其中符號“$”為參數(shù)標識符。
圖5 工程圖模板
3.1.2 視圖模板
視圖模板包括線條、圖符、標注、普通文本和參數(shù)文本5種元素,對視圖生成的內(nèi)容和規(guī)則進行說明。圖符是信號設備中的抽象符號,按照設備的類型和功能進行劃分;標注指布置圖中對設備名稱、位置等信息進行說明的文本,其在布置圖中的位置可由用戶自行定義。
布置圖的視圖是一種原理圖,是信號設備之間關系的抽象,僅展示設備類型、名稱、數(shù)量及相對位置,而不是投影視圖,這與機械和建筑領域的工程圖有本質(zhì)區(qū)別。信號設備三維模型與視圖之間通過屬性關聯(lián),對應關系如圖6所示。
劉雁衡看看他,想不出該說些什么。抓他進來的胖大警官喝道:“你不是要見我們上級嗎?現(xiàn)在頭兒來了,給我老老實實交代!”
圖6 模型與視圖的對應關系
生成視圖需要解決兩個問題:(1)確定視圖內(nèi)容,即視圖中包含的元素類型、數(shù)量和表現(xiàn)形式。(2)確定元素之間的拓撲關系。
3.2.1 信號設備圖元化
信號設備圖元化是以圖符的形式對現(xiàn)實中的信號設備進行抽象,在鐵路信號系統(tǒng)設計中已經(jīng)形成了規(guī)范的表示形式。以信號機為例,其機構(gòu)及燈光配置在《鐵路信號設計規(guī)范》中有相關規(guī)定,對應的圖符也有相應的規(guī)定。
視圖的拓撲結(jié)構(gòu)主要包括信號設備的拓撲結(jié)構(gòu)和線路數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)兩方面。線路數(shù)據(jù)包括軌道區(qū)段和道岔區(qū)段,依據(jù)圖論將區(qū)段抽象為節(jié)點,區(qū)段之間的連接關系抽象為線,線路數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是鏈接表[11],如圖7所示。兩者均由數(shù)據(jù)區(qū)df和指針區(qū)pf組成,軌道區(qū)段包含兩個指針區(qū)域,道岔區(qū)段包含3個指針區(qū)域,0則表示該節(jié)點無相鄰節(jié)點。
B.左側(cè)發(fā)生電極反應式:2I--2 e-==I2,生成的I2遇到遷移過來的OH-時,在左側(cè)溶液中轉(zhuǎn)化為,所以右側(cè)溶液中絕不存在
3.2.2 建立拓撲結(jié)構(gòu)
通過邊研究變實踐,大港油田形成了流場重構(gòu)的四種新模式:針對中淺層套損套變嚴重的油藏,開展疑難井修復更新完善的“補流場”模式;針對長期注水開發(fā)形成優(yōu)勢通道開展分注調(diào)驅(qū)治理的“勻流場”模式;針對多層系井網(wǎng)癱瘓的油藏,開展二次開發(fā)層系井網(wǎng)重組的“植流場”模式;針對高孔高滲高含水高采出程度油藏,開展以聚驅(qū)、聚/表驅(qū)、空氣泡沫驅(qū)為主改善驅(qū)替效果的“改流場”模式。三年來,累計治理油藏區(qū)塊46 個,覆蓋地質(zhì)儲量達到4.4 億噸,治理區(qū)塊整體自然遞減率從19%下降到13%,下降了6 個百分點,相當于多增產(chǎn)了原油6.5 萬噸。
圖7 線路數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)
信號設備依據(jù)不同的類型分別插入到線路拓撲結(jié)構(gòu)中,信號機放入離其最近的區(qū)段節(jié)點所在的邊,并通過選擇確定信號機的方向,道岔和轉(zhuǎn)轍機則包含于節(jié)點中。拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)來源為BIM模型,通過提取和分析其中包含的鐵路區(qū)段連接關系和設備位置關系可以快速建立視圖的拓撲結(jié)構(gòu),步驟如下:
部件模板是描述信號設備基本組成單元的模板。一個信號設備通常是由多個部件構(gòu)成的復雜集合體,如信號機中的信號機機構(gòu)、底座、基礎等,這些部件在建模時可以視為不可再分的結(jié)構(gòu)。部件模板由模板類型、部件模板ID、部件名稱、尺寸的參數(shù)列表來描述。
(1)提取BIM模型中的圖元信息,如鐵路區(qū)段、信號機、轉(zhuǎn)轍機。
(2)遍歷所有圖元,提取其ID和名稱信息。
(3)遍歷鐵路區(qū)段,判斷其是否有連接(是否有公共面),如果有公共面,記錄為一條邊eij。
(4)遍歷信號機,判斷與其距離最短的鐵路區(qū)段i,并通過BIM模型中表示信號機方向的向量判斷其面向的區(qū)段j,在該區(qū)段所在的邊eij中加入信號機的信息。
在進行駕駛行為評價的過程中,各個狀態(tài)之間沒有明確界限,具有模糊性. 選擇函數(shù)性質(zhì)穩(wěn)定、控制平緩、分辨度高的梯形隸屬度函數(shù). 根據(jù)采集到的駕駛行為影響因素分布情況,分析其平均值、中位數(shù)、四分位數(shù)等關鍵數(shù)據(jù),結(jié)合專家修正意見,建立急加速次數(shù)、急減速次數(shù)、長時怠速次數(shù)、長時加速次數(shù)的隸屬度函數(shù),如圖2所示.
(5)遍歷轉(zhuǎn)轍機,依據(jù)ID和名稱將其加入對應的道岔區(qū)段節(jié)點中。
3.2.3 視圖生成
世界文明之旅活動推動了校園文化的創(chuàng)建和中外文化交流,并在讀書主題引導、閱讀興趣培養(yǎng)、各國文化交流等各個方面均起到了積極作用,真正實現(xiàn)了全方位的圖書館與讀者的雙向互動與交流,并在此過程中引領了校園文化建設,得到了廣大讀者的積極評價與反饋。
視圖生成需要確定視圖的尺寸和表現(xiàn)形式。鐵路軌道區(qū)段一般通過直線表示,道岔區(qū)段通過端頭帶標識的斜線表示,如圖8所示,圖中IIBG為鐵軌區(qū)段名稱,數(shù)字4表示道岔名稱;鐵軌長度由用戶自定義。
圖8 區(qū)段示意
信號設備與鐵路線形的相對位置通過默認的平移向量確定,用戶可以自行調(diào)節(jié),視圖中的標注包括文字標注和尺寸標注,其中文字標注對設備名稱、軌道名稱等進行說明;尺寸標注則體現(xiàn)鐵軌里程、警沖標位置及設備位置等信息,通過BIM模型中的信息可以自動生成標注,其對應關系如表1所示。
表1 標注信息來源
標注體現(xiàn)設備與鐵軌區(qū)段之間的相對位置,因此,需要計算BIM模型中圖元定位點之間的相對距離。標注生成的位置默認值依據(jù)不同的對象確定,鐵軌名稱在鐵軌圖形上方1 cm處;信號機名稱標注位于圖符左側(cè)1 cm處;鐵軌里程及設備位置信息通過表格模板顯示,用戶可以對標注的內(nèi)容和位置進行編輯。
本文以張家莊車站信號系統(tǒng)為例,基于Rhinoceros軟件及用戶開發(fā)平臺Grasshopper建立了鐵路信號設備三維布設及平面布置圖生成系統(tǒng),該系統(tǒng)實現(xiàn)的流程如圖9所示。
圖9 信號設備三維布置及平面布置圖生成系統(tǒng)流程
對信號機三維布設的模板應用進行說明。信號機模板包括基礎模板、底座模板和機構(gòu)模板,三者通過信號機模板中定義的結(jié)構(gòu)形式共同組成信號機模板,調(diào)車信號機的模板如圖10所示。
圖10 信號機模板實例
信號機模板被分解為3個模塊,其中,模塊一為信號機功能及信息說明模塊;模塊二為信號機分解結(jié)構(gòu)模塊,主要用于說明信號機結(jié)構(gòu)組成并引用對應的部件模塊;模塊三為信號機的信息布設模塊,對信號機布置的參考目標進行說明,3個模塊均需要用戶輸入。
矮柱兩顯調(diào)車信號機包含一個混凝土基礎、一個底座和兩個顏色不同的透鏡式色燈信號機構(gòu)(分別為白色和藍色);該調(diào)車信號機布置參考目標為鐵軌中心線,用戶輸入鐵軌名稱和ID后,依據(jù)相應鐵軌的BIM模型信息和知識庫中的信號機安裝規(guī)范可以為設計人員推薦布置范圍,設計人員可自行調(diào)整信號機位置,其過程如圖11所示。
圖11 信號機布設流程
張家莊車站中包含9個調(diào)車信號機、進站信號機4個、出站信號機8個。其中,調(diào)車信號機D3和D5的布置結(jié)果如圖12所示,可以通過屬性面板查看該信號機的ID、名稱、描述、類型及用戶自定義的屬性,在本案例中,自定義屬性為信號機距離站中心的位置,為后續(xù)平面布置圖的生成提供數(shù)據(jù)。
圖12 調(diào)車信號機布設結(jié)果
依據(jù)數(shù)據(jù)對參數(shù)文本和視圖進行添加即可生成平面布置圖。參數(shù)文本通過參數(shù)標識符引用數(shù)據(jù),其中,“$”指通過用戶交互輸入或進行更改的參數(shù),“#”則是通過設備三維模型得到的數(shù)據(jù)。按照本文提出的視圖生成方法生成的初始視圖,用戶可以對視圖進行增、刪、改等編輯操作。確定視圖布局是添加視圖的關鍵,通過定義的視圖比例和定位點坐標確定視圖的位置。
為了實現(xiàn)鐵路信號系統(tǒng)快速三維設計,提出了基于模板的三維設計方法,該方法建立了信號設備模板并使其與前序設計結(jié)果的BIM信息結(jié)合,實現(xiàn)信號設備的快速布設;建立鐵路信號設備平面布置圖模板,實現(xiàn)了工程圖的快速生成;定義了邏輯原理圖的生成規(guī)則。最后,通過工程實例驗證了上述設計方法的可行性。