驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法，包括以下步骤：建立高铁接触网零部件的BIM模型；利用建立的模型，生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统；利用建立的模型，生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统；利用生成的两个系统，建立千公里级带状高铁接触网三维数字孪生系统；利用高铁接触网三维数字孪生系统，建立高铁接触网一杆一档三维数字孪生信息管理系统。本发明专利技术通过数据驱动BIM模型生成三维数字孪生系统，在三维数字孪生系统中可视化修改数据的方法，建立准确的一杆一档信息管理系统，为数据集中、分析和挖掘等大数据技术手段提供准确的数据和信息。

【技术实现步骤摘要】
驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法
本专利技术涉及高铁接触网领域，尤其涉及一种驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法。
技术介绍
长期以来，我国铁路高度重视电气化发展，经过几十年努力，建成了世界一流的铁路供电网，其巨大发展成就集中体现为规模最大、发展最快、技术最先进的“三个世界之最”，同时也在努力创造“第四个世界之最”——建立一套完整的世界一流水平的铁路供电养护维修体系，特别是高速铁路供电养护维修体系。为了赶超世界一流水准，供电系统在供电设备、检测监测数据、维修信息的现代化管理方面做出了诸多技术创新，特别是6C数据中心、接触网一杆一档等信息化系统的运用，大大提升了供电系统的管理水平，6C系统中大量的数据，为接触网一杆一档电子化管理模式奠定了数据基础。一杆一档信息管理系统是围绕着每根支柱的信息收集、保存、查询，进行操作的系统。主要包括三个方面的信息：支柱(包腕臂装置、接触悬挂、附加悬挂、接地装置、接触网上设备、接触网地面设备等)的装配信息、检测监测信息、维修保养信息，通过系统自动采集、人工导入、人工录入等多种数据输入方式，针对数以万计的支柱，实现了快速获取每根支柱的设计信息、装配信息、安装环境、位置特征、运用状态、检测监测、维修保养等实用信息，当发生突发事故时为各级抢修指挥人员及时查看事故地点的设备状态，了解事故现场情况、制定事故抢修预案以及准备抢修料具等提供技术支持，实现科学组织、快速决策。同时，也为日常维修工作提供技术依据。但是瞄准供电维护世界一流目标，我国的供电系统信息化程度还有差距，尤其是在高速铁路接触网的一杆一档动态电子履历系统方面还存在数据准确性难以判断、数据关联性差、数据不直观形象等问题。目前的最接近的现有技术方案是在高速铁路运营阶段，以接触网支柱和吊柱为基本单元，根据支柱和吊柱上附属的接触网设备设施参数特征，建立接触网一杆一档的数据库。通过HTML5和java技术，开发出基于浏览器的一杆一档网页系统，可实现多用户通过浏览器用各种方式查询数据库中的数据表，并将数据表中各字段数据和信息在网页中以表格形式显示出来的功能，但是系统无法对一杆一档数据、线路曲线、线路坡度数据进行二维图形化展示，同时更无法驱动BIM三维模型进行三维虚拟现实展示。同时，现有技术中在高速铁路施工阶段，采用BIM技术对高速铁路接触网进行深化设计，通过大量的人员、耗费大量的时间，对每根支柱腕臂和悬挂设施进行BIM建模，生成单腕臂的三维模型。但是由于显示BIM三维模型会耗费大量的计算机CPU、内存和显存等资源，太多大量的BIM三维模型同时存放在一个三维空间中，计算机将无法运行，因此目前Revit、Bentley等主流的BIM软件都只能同时显示连续几公里的接触网BIM模型，并且在显示时线路坡度、轨道等都无法按真实数据进行虚拟现实，更无法以网页形式呈现基于BIM模型的长大接触网三维虚拟现实场景。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术的目的是提供一种驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法，在传统一杆一档数据库基础上，采用手动修正，实现形象直观的对错误数据进行可视化修正，逐步建立准确的一杆一档信息管理系统数据库，基于修正后的数据库，采用接触网腕臂装置三维可视化虚拟现实方法和接触网悬挂可视化三维虚拟现实方法，实现数据驱动接触网零部件BIM三维模型，利用Unity3dD平台引擎，结合工程化数据生成地形的方法，实现连续千公里级的高速铁路接触网系统三维虚拟现实可视化。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：一种驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法，包括以下步骤：建立高铁接触网零部件的BIM模型；利用建立的模型，生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统；利用建立的模型，生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统；利用生成的两个系统，建立高铁接触网三维数字孪生系统；利用高铁接触网三维数字孪生系统，建立高铁接触网一杆一档三维数字孪生信息管理系统。进一步的是，所述建立高铁接触网零部件的BIM模型，包括以下步骤：S11、建立铁路接触网零部件标准BIM模型库，以及各种不同规格型号零部件的BIM精模库；S12、通过BIM模型轻量化方法，减少BIM模型的面数及贴图精度，将BIM精模进行不同程度的处理，形成BIM简模库；优选的，所述各种不同规格型号零部件包括接触网支柱、接触线、承力索、吊弦和电连接线。进一步的是，所述S11步骤包括以下步骤：S1101、获取接触网零部件点云数据，逆向求出接触网零部件的标准几何尺寸；S1102、利用三维扫描软件，将点云数据转换为三维格式文件；S1103、对三维格式文件进行包括面数优化、点面焊接、模型UV处理，得到三维模型；S1104、对三维模型进行贴图，并进行纹理修整；S1105、导出文件存储。进一步的是，所述S11步骤包括以下步骤：S1111、运用建模软件，创建标准的BIM模型库；S1112、运用工程图纸数据，手动创建三维模型UV以及贴图；S1113、对零部件的物理特性进行还原；S1114、导出文件存储。进一步的是，所述生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统，包括以下步骤：S21、将生成的接触网零部件BIM精模、简模库全部导入Unity3D引擎中，并把每个模型做成具有唯一命名的预制体；S22、在以沿轨平面横向为X轴、纵向为Y辆、垂直方向为Z轴的三维坐标系中，以一杆一档数据库中第一根支柱对应的线路中心线为三维坐标系原点，利用接触网腕臂支撑装置精确算法，使一杆一档数据驱动一级BIM模型零部件，生成实时联动的零部件BIM模型；S23、通过接触网腕臂支撑装置精确算法驱动腕臂支撑装置零部件三维模型，建立每个模型的正确坐标、旋转角度、缩放比例，最终生成单支柱腕臂支撑装置的三维数字孪生系统。进一步的是，所述生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统，包括以下步骤：S31、将生成的接触网零部件BIM精模、简模库全部导入Unity3D引擎中，并把每个模型做成具有唯一命名的预制体；S32、在以沿轨平面横向为X轴、纵向为Y辆、垂直方向为Z轴的三维坐标系中，以一杆一档数据库中第一根支柱对应的线路中心线为三维坐标系原点，利用接触网吊弦精确算法，使一杆一档数据驱动一级BIM模型零部件，生成实时联动的零部件BIM模型；S33、通过接触网腕臂支撑装置精确算法和接触网吊弦精确算法驱动腕臂支撑装置和吊弦的BIM模型，并根据吊弦的长度对承力索、接触线进行放样组合，最终生成一跨内接触网部件的三维数字孪生系统。进一步的是，所述建立千公里级带状高铁接触网三维数字孪生系统，包括以下步骤：S41、以一杆一跨为单位，采用生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统的方法，同时连续生成10-30根支柱腕臂支撑装置的三维数字孪生系统；S42、采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立高铁接触网零部件的BIM模型；/n利用建立的模型，生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统；/n利用建立的模型，生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统；/n利用生成的两个系统，建立高铁接触网三维数字孪生系统；/n利用高铁接触网三维数字孪生系统，建立高铁接触网一杆一档三维数字孪生信息管理系统。/n

【技术特征摘要】
1.驱动BIM模型生成千公里级高铁接触网三维孪生系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立高铁接触网零部件的BIM模型；
利用建立的模型，生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统；
利用建立的模型，生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统；
利用生成的两个系统，建立高铁接触网三维数字孪生系统；
利用高铁接触网三维数字孪生系统，建立高铁接触网一杆一档三维数字孪生信息管理系统。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立高铁接触网零部件的BIM模型，包括以下步骤：
S11、建立铁路接触网零部件标准BIM模型库，以及各种不同规格型号零部件的BIM精模库；
S12、通过BIM模型轻量化方法，减少BIM模型的面数及贴图精度，将BIM精模进行不同程度的处理，形成BIM简模库；
优选的，所述各种不同规格型号零部件包括接触网支柱、接触线、承力索、吊弦和电连接线。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S11步骤包括以下步骤：
S1101、获取接触网零部件点云数据，逆向求出接触网零部件的标准几何尺寸；
S1102、利用三维扫描软件，将点云数据转换为三维格式文件；
S1103、对三维格式文件进行包括面数优化、点面焊接、模型UV处理，得到三维模型；
S1104、对三维模型进行贴图，并进行纹理修整；
S1105、导出文件存储。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S11步骤包括以下步骤：
S1111、运用建模软件，创建标准的BIM模型库；
S1112、运用工程图纸数据，手动创建三维模型UV以及贴图；
S1113、对零部件的物理特性进行还原；
S1114、导出文件存储。


5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成高铁接触网腕臂支撑装置的三维数字孪生系统，包括以下步骤：
S21、将生成的接触网零部件BIM精模、简模库全部导入Unity3D引擎中，并把每个模型做成具有唯一命名的预制体；
S22、在以沿轨平面横向为X轴、纵向为Y辆、垂直方向为Z轴的三维坐标系中，以一杆一档数据库中第一根支柱对应的线路中心线为三维坐标系原点，利用接触网腕臂支撑装置精确算法，使一杆一档数据驱动一级BIM模型零部件，生成实时联动的零部件BIM模型；
S23、通过接触网腕臂支撑装置精确算法驱动腕臂支撑装置零部件三维模型，建立每个模型的正确坐标、旋转角度、缩放比例，最终生成单支柱腕臂支撑装置的三维数字孪生系统。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成高铁接触网接触悬挂的三维数字孪生系统，包括以下步骤：
S31、将生成的接触网零部件BIM精模、简模库全部导入Unity...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文锋，钟建军，曾晓红，全宇慧，肖钰，周洪宇，刘开亮，李建泽，王云，
申请(专利权)人：成都云铁智能交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51