一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
      為解決鐵路勘察設(shè)計(jì)二維場(chǎng)景缺乏立體感、不直觀以及現(xiàn)場(chǎng)踏勘難度大、效率低的問題，提高鐵路勘察設(shè)計(jì)作業(yè)效率，設(shè)計(jì)研發(fā)了“大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)（CEC3DRODS）”。
    “大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)”是一款綜合應(yīng)用BIM技術(shù)與三維GIS技術(shù)，融合三維地理空間數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與BIM模型等多源數(shù)據(jù)，服務(wù)于鐵路工程勘察設(shè)計(jì)應(yīng)用的三維信息化平臺(tái)。系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)搭建，在數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)構(gòu)建了“鐵路勘察設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)”，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及BIM模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。在應(yīng)用層研發(fā)了“大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)”，并開發(fā)了后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鐵路三維大場(chǎng)景構(gòu)建以及數(shù)字勘察、設(shè)計(jì)優(yōu)化等應(yīng)用功能。


      系統(tǒng)主要特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
    （1）設(shè)計(jì)構(gòu)建了鐵路勘察設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)并研發(fā)了后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)、線路方案數(shù)據(jù)、專業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。
    （2）建立了基于權(quán)限分級(jí)的勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步機(jī)制，可依據(jù)數(shù)據(jù)權(quán)限及用戶權(quán)限進(jìn)行服務(wù)器端項(xiàng)目數(shù)據(jù)的下載、上傳與同步管理。
    （3）基于加載的三維地理空間數(shù)據(jù)、線路方案數(shù)據(jù)、專業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)，以及基于規(guī)則建模技術(shù)快速生成的路基、橋梁、隧道等工程設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了鐵路三維大場(chǎng)景，為設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)屏幕上提供一個(gè)真實(shí)、可量測(cè)、多視角的三維設(shè)計(jì)場(chǎng)景。
    （4）采用進(jìn)程間通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了線路二三維聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，并在三維場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)了鐵路線路平面及縱斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用二維及三維選線設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，提高了線路勘察設(shè)計(jì)的效率。
    （5）開發(fā)了設(shè)計(jì)線位生成、三維踏勘、專業(yè)調(diào)查、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、線路優(yōu)化、方案決策等應(yīng)用工具，可滿足鐵路工程勘察設(shè)計(jì)階段多專業(yè)綜合應(yīng)用需求。
    “大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)”已在多個(gè)鐵路勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了“外業(yè)工作內(nèi)業(yè)化、內(nèi)業(yè)工作智能化”，可顯著提高勘察設(shè)計(jì)工作效率和設(shè)計(jì)成果質(zhì)量。
二、系統(tǒng)主要功能介紹
    “大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)”功能包括多專業(yè)數(shù)據(jù)組織及協(xié)同管理、三維設(shè)計(jì)場(chǎng)景構(gòu)建、三維踏勘及專業(yè)調(diào)查、方案比選、線路設(shè)計(jì)優(yōu)化、二三維聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)模型快速生成以及成果展示等功能模塊。
1、多專業(yè)數(shù)據(jù)組織及協(xié)同管理功能
    （1）設(shè)計(jì)構(gòu)建了鐵路勘察設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)并研發(fā)了后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)、線路方案數(shù)據(jù)、專業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

    （2）建立了多專業(yè)數(shù)據(jù)組織及分類方法，以及基于權(quán)限分級(jí)的勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步機(jī)制，可依據(jù)數(shù)據(jù)及用戶權(quán)限進(jìn)行服務(wù)器端項(xiàng)目數(shù)據(jù)的下載、上傳與同步管理。
 
      2、基于BIM與GIS融合的鐵路三維設(shè)計(jì)場(chǎng)景構(gòu)建功能
      通過三維地理空間數(shù)據(jù)、線路方案數(shù)據(jù)、專業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及BIM模型的加載與融合，系統(tǒng)可為勘察設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)屏幕上構(gòu)建一個(gè)真實(shí)直觀、信息豐富、可量測(cè)、多視角的鐵路三維設(shè)計(jì)場(chǎng)景。
 
      3、三維踏勘及專業(yè)調(diào)查功能
    “三維踏勘及專業(yè)調(diào)查”功能包括三維設(shè)計(jì)線位生成、場(chǎng)景標(biāo)注、場(chǎng)景定位、場(chǎng)景查詢、斷面提取計(jì)算、工程量計(jì)算、房屋調(diào)查等功能，可輔助專業(yè)設(shè)計(jì)人員開展鐵路沿線地形地貌及建構(gòu)筑物的三維虛擬踏勘和專業(yè)調(diào)查工作。


      4、線路方案比選功能
      系統(tǒng)可根據(jù)線路平縱斷面設(shè)計(jì)文件，快速創(chuàng)建線路三維方案線，并結(jié)合導(dǎo)入的線路控制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)線路方案的比較分析，從而達(dá)到線路方案優(yōu)化、決策的目的。
 
      5、線路設(shè)計(jì)優(yōu)化功能
      系統(tǒng)“線路設(shè)計(jì)優(yōu)化”功能包括平面線路調(diào)整、縱斷面線路調(diào)整、斷鏈編輯、線路方案保存等功能模塊，可在三維場(chǎng)景中進(jìn)行線路平縱斷面的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

      6、線路二三維聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)功能
      利用系統(tǒng)“線路二三維聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)”功能，可實(shí)現(xiàn)鐵路線路二維設(shè)計(jì)系統(tǒng)與本系統(tǒng)的同步聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)。在二維設(shè)計(jì)系統(tǒng)中調(diào)整線路平縱斷面線形，三維場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)線位將同步實(shí)時(shí)調(diào)整；在本系統(tǒng)三維場(chǎng)景中進(jìn)行線路平縱斷面線形調(diào)整，亦將同步應(yīng)用于二維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

      7、設(shè)計(jì)模型快速生成功能
      系統(tǒng)可利用線路設(shè)計(jì)方案、橋梁孔跨布設(shè)、隧道洞口及洞身設(shè)計(jì)參數(shù)、路基斷面等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在三維場(chǎng)景中快速生成橋梁、隧道及路基三維設(shè)計(jì)模型，輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)方案展示、成果驗(yàn)證與方案優(yōu)化。

      8、成果展示功能
      成功展示匯報(bào)功能主要包括線路漫游飛行、工點(diǎn)可視化分析等。線路漫游飛行即選擇漫游線位，設(shè)定起止里程、飛行速度、飛行高度后實(shí)現(xiàn)沿線路飛行。工點(diǎn)可視化分析可實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)工點(diǎn)風(fēng)格及屬性信息的保存及快速定位，便于不同工點(diǎn)間的快速切換。

三、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
      1、平臺(tái)架構(gòu)：C/S架構(gòu)。
      2、主要硬件要求：CPU：i5-10500或同配置處理器；運(yùn)行內(nèi)存：8G；顯卡：NVIDIA T400或同配置顯卡。
      3、兼容性：兼容Windows7/10/11操作系統(tǒng)。
      4、安全性：服務(wù)器部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，實(shí)行內(nèi)外網(wǎng)分離，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。
      5、可擴(kuò)展性：平臺(tái)采用組件式開發(fā)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。
      6、穩(wěn)定性：平臺(tái)滿足7*24小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行要求。
      7、支持?jǐn)?shù)據(jù)：DEM、DOM、CAD、DGN、SHP等格式矢量數(shù)據(jù)、BIM模型及OSGB模型等。
四、系統(tǒng)應(yīng)用情況
    “大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)（CEC3DRODS）”自2021年發(fā)布應(yīng)用以來，已在文蒙鐵路、通蘇嘉甬鐵路、如通蘇湖鐵路、宜涪鐵路（宜昌至五峰段）、靖神鐵路、三峽旅游軌道交通、宜常鐵路、溫福鐵路等鐵路勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用，提高了勘察設(shè)計(jì)工作效率，節(jié)約了生產(chǎn)作業(yè)成本。

      1、在如通蘇湖鐵路定測(cè)項(xiàng)目中，橋梁專業(yè)利用本系統(tǒng)開展了跨常臺(tái)高速橋墩平面布置、橋梁布跨等設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作。同時(shí)，結(jié)合接觸網(wǎng)桿測(cè)量成果，開展了上跨京滬高鐵橋梁凈空設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，提高了橋梁設(shè)計(jì)效率。

      2、在通蘇嘉甬鐵路補(bǔ)定測(cè)項(xiàng)目中，隧道專業(yè)利用與線路專業(yè)數(shù)據(jù)模型的交互，實(shí)現(xiàn)隧道沿線敷設(shè)；利用BIM與GIS融合，在三維場(chǎng)景中對(duì)隧道穿越鳳里街段埋深進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果為該段落盾構(gòu)隧道與如通蘇湖城際鐵路盾構(gòu)隧道埋深相近，實(shí)現(xiàn)了地下空間的節(jié)約、線路平縱斷面的優(yōu)化。
      3、在三峽旅游軌道交通初測(cè)項(xiàng)目中，站場(chǎng)專業(yè)利用本系統(tǒng)基于傾斜攝影及BIM技術(shù)構(gòu)建的鐵路三維大場(chǎng)景，開展胡金灘碼頭站站位方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證和方案優(yōu)化工作。對(duì)遠(yuǎn)站位高架站方案和近站位高架站方案的觀景效果進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合工程地質(zhì)、交通銜接及工程可實(shí)施性等因素，確定推薦采用遠(yuǎn)站位高架站方案。

      4、在如通蘇湖鐵路定測(cè)項(xiàng)目中，線路專業(yè)利用本系統(tǒng)直接進(jìn)行平面曲線調(diào)整和縱斷面調(diào)整，并聯(lián)合CAD軟件功能在二維矢量地形圖和縱斷面拉坡圖進(jìn)行聯(lián)動(dòng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)“全方位”優(yōu)化線位的應(yīng)用效果，提高了線路設(shè)計(jì)效率。

      5、在如通蘇湖鐵路定測(cè)項(xiàng)目中，環(huán)保專業(yè)結(jié)合BIM與GIS構(gòu)建的三維大場(chǎng)景中線路周邊的居民點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院等噪聲振動(dòng)敏感點(diǎn)分布情況，開展三維虛擬踏勘，獲取噪聲敏感點(diǎn)構(gòu)筑物高度、層數(shù)及平面距離等參數(shù)，以此開展噪聲振動(dòng)預(yù)測(cè)，指導(dǎo)后續(xù)減振降噪措施設(shè)計(jì)工作。

      6、在臨哈鐵路項(xiàng)目中，地質(zhì)專業(yè)通過平臺(tái)影像快速識(shí)別既有鐵路設(shè)備，通過線路左右側(cè)防沙網(wǎng)格設(shè)置寬度，研判線路左右側(cè)沙害嚴(yán)重程度，此外還可以探查防沙設(shè)備破損情況，為后期設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)提供依據(jù)。

      7、在臨哈鐵路可行性研究審查會(huì)上，線路、橋梁專業(yè)利用本系統(tǒng)對(duì)水害段雙繞方案進(jìn)行了詳細(xì)匯報(bào)，專家結(jié)合三維大場(chǎng)景，對(duì)雙繞方案提出了進(jìn)一步優(yōu)化意見。

五、系統(tǒng)研發(fā)情況說明
    “大場(chǎng)景鐵路線路設(shè)計(jì)優(yōu)化及決策系統(tǒng)”基于國(guó)產(chǎn)GIS平臺(tái)SuperMap采用組件式開發(fā)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)均由中鐵設(shè)計(jì)獨(dú)立完成，相關(guān)核心技術(shù)自主可控。平臺(tái)采用C/S架構(gòu)搭載，服務(wù)器部署在企業(yè)內(nèi)部，實(shí)行內(nèi)外網(wǎng)分離的網(wǎng)絡(luò)策略，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。
      系統(tǒng)已申請(qǐng)軟件著作權(quán)3項(xiàng)（已授權(quán)2項(xiàng)）、申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)（已受理）。