基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法技术

本发明专利技术涉及城市轨道交通技术领域，公开了一种基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，包括基础数据输入、断面拟合模型构建、块定义构建、实测断面拟合及区间设备插入及设备侵限自动检查五个步骤，可借助计算机辅助设计基于实测盾构隧道断面数据构建盾构隧道断面拟合模型，计算并显示实测隧道断面与设计隧道断面的偏差情况及自动判断区间设备的侵限情况，实现拟合隧道断面和侵限检查的自动化，提高限界检查效率，及提高实测隧道断面拟合精准度，填补了地铁盾构隧道断面模拟和限界检查设计方法的空缺；解决了传统根据实际测量数据手动绘制出隧道断面存在的效率较低、操作繁琐，绘制不精准等问题。绘制不精准等问题。绘制不精准等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法


[0001]本专利技术属于城市轨道交通
，具体涉及一种地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法。

技术介绍

[0002]在地铁盾构隧道施工贯通后，隧道位置将不可避免地与设计位置产生偏差，如果偏差超过一定限值，将可能影响到后续的铺轨及设备安装。为判明隧道的实际偏差情况，在盾构隧道贯通后，需进行贯通测量。一般而言，贯通测量时，在一个断面上选取6
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8个点位，并根据测量数据手动绘制出隧道断面来判断该断面的隧道偏差情况，然后挨个插入轨道、接触网等设备图进行限界检查，从而辅助调线调坡设计的开展。
[0003]传统采用的根据实际测量数据手动绘制出隧道断面的过程如下：
[0004]步骤1：根据测量里程、曲线超高、隧道半径、车辆限界参数、曲线偏移量等数据，绘制该里程的断面图，断面图如图1所示含盾构内壁、轨面线、车辆轮廓线、车辆限界、设备限界；
[0005]步骤2：根据6个测点的实测数据，以及各横向测点距离实际盾构底的距离，在图1的断面图上绘出如图2所示的6个测点的位置；
[0006]步骤3：根据步骤2绘制的6个实测点位以真圆进行拟合，绘制出如图3所示的实测盾构位置。
[0007]但是在实际工程应用中，仅以6
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8个测量数据来判断是否真正影响区间设备的安装尚不够直观，更无法直接判断该断面对设备安装将产生多大以及怎样的影响；同时上述传统手动绘制隧道断面的方式还存在：手动绘制隧道断面效率较低、操作繁琐；设计人员无法绘制所有测量断面的模拟断面；设计人员仅能依据经验选取部分不利断面绘制隧道模拟断面，存在遗漏关键断面的情况；当盾构隧道变形时，此时隧道已非真圆，设计人员无法模拟变形断面，绘制不精准的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，借助计算机辅助设计基于实测盾构隧道断面数据构建盾构隧道断面拟合模型，计算并显示实测隧道断面与设计隧道断面的偏差情况及自动判断区间设备的侵限情况，实现拟合隧道断面和侵限检查的自动化，提高限界检查效率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，按步骤包括：
[0011]基础数据输入，包括线路数据、盾构隧道断面测量位置、盾构隧道断面限界参数及实测断面数据，盾构隧道断面测量位置包括3个测点高度；
[0012]断面拟合模型构建，根据实测断面数据，创建盾构隧道断面拟合模型，模型采用自定义实体，计算盾构隧道断面轴线中心点坐标、实测断面设计限界、实测断面中点平纵差值
及各实测点差值、最大侵限值，并绘制出盾构隧道设计断面图；
[0013]块定义构建，构建轨道、接触网、疏散平台设备的块定义，块定义属性参数包括块定义名称、基点坐标、约束和属性定义；
[0014]实测断面拟合及区间设备插入，根据盾构隧道设计断面图上实测点坐标每3个实测点拟合一段圆弧形成实测盾构隧道拟合断面，并根据块定义名称、基点坐标和属性定义在盾构隧道设计断面图上插入轨道、接触网、疏散平台设备块参照；
[0015]设备侵限自动检查，根据各实测点差值和最大侵限值标注实测点侵限量，根据实测盾构隧道拟合断面和轨道、接触网、疏散平台设备块参照计算并标注几何图形交点和设备侵限量或富余量。
[0016]优选的，线路数据包括平面线位数据、纵断面坡度数据和轨道超高。盾构隧道断面限界参数包括圆形半径、隧道中心距轨面高度、车辆轮廓线、车辆限界、设备限界。实测断面数据包括每个断面的实测里程、左侧测点位置、线路中线至左边墙测点实测宽度、线路中线至右边墙测点实测宽度、底板高程实测值、顶板高程实测值和中点坐标。
[0017]优选的，先根据实测中点坐标和线路数据按投影计算对应线路设计里程、中点坐标和高程，再根据轨道超高计算盾构隧道断面圆心横向移动量和竖向移动量、净空减少值，最后根据设计中点坐标、圆心横向移动量和竖向移动量计算盾构隧道断面轴线中心点坐标。
[0018]优选的，实测断面设计限界的计算根据盾构隧道断面测量位置、盾构隧道断面限界参数和实测断面数据，先计算实测底板高程差值，然后计算实测点高度在限界中的高度、计算线路中线至左边墙测点设计宽度、线路中线至右边墙测点设计宽度、底板高程设计值、顶板高程设计值、设计道床厚度、设计净空。
[0019]优选的，根据基础数据采用多线程计算实测断面平纵差值和超限值；先根据实测中点坐标和设计中点坐标计算中点平纵差值，然后根据实测断面数据和实测断面设计限界计算各实测点差值和最大侵限值。
[0020]优选的，先创建横断面视口，根据实测点里程计算断面局部坐标参考点，根据轨道超高计算超高旋转角度，然后根据参考点和旋转角度绘制盾构隧道设计断面。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：
[0022]本专利技术基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，借助计算机辅助设计基于实测盾构隧道断面数据构建盾构隧道断面拟合模型，计算并显示实测隧道断面与设计隧道断面的偏差情况及自动判断区间设备的侵限情况，实现拟合隧道断面和侵限检查的自动化，提高限界检查效率，及提高实测隧道断面拟合精准度，填补了地铁盾构隧道断面模拟和限界检查设计方法的空缺。
附图说明
[0023]图1为传统手绘盾构隧道断面图；
[0024]图2为在图1手绘断面图绘制的检测点示意图；
[0025]图3是基于图2的检测点手绘真圆拟合绘制的实测盾构位置示意图；
[0026]图4为本专利技术的流程示意图；
[0027]图5为本专利技术实测断面数据成果表；
[0028]图6为本专利技术实测数据的位置；
[0029]图7为本专利技术盾构隧道标准设计情况示意图；
[0030]图8为本专利技术绘制出的隧道断面限界模拟示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图及具体实施例，对本专利技术作进一步的描述，以便于更清楚地理解本专利技术要求保护的技术思想。
[0032]本专利技术基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，通过数值拟合算法实现实测隧道断面的拟合，计算并显示实测隧道断面与设计隧道断面的偏差情况，并通过块参照技术，将轨道、接触网、疏散平台等区间设备插入拟合断面中，自动判断区间设备的侵限情况；具体包括如下步骤：
[0033]1、基础数据输入，包括线路数据、盾构隧道断面测量位置、盾构隧道断面限界参数及实测断面数据；其中：
[0034]线路数据包括平面线位数据、纵断面坡度数据和轨道超高；
[0035]盾构隧道断面测量位置包括3个测点高度；
[0036]盾构隧道断面限界参数包括圆形半径、隧道中心距轨面高度、车辆轮廓线、车辆限界、设备限界；
[0037]实测断面数据如图5及图6所示包括每个断面的实测里程、左侧测点位置、线路中线至左边墙测点实测宽度、线路中线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，按步骤包括：基础数据输入，包括线路数据、盾构隧道断面测量位置、盾构隧道断面限界参数及实测断面数据，盾构隧道断面测量位置包括3个测点高度；断面拟合模型构建，根据实测断面数据，创建盾构隧道断面拟合模型，模型采用自定义实体，计算盾构隧道断面轴线中心点坐标、实测断面设计限界、实测断面中点平纵差值及各实测点差值、最大侵限值，并绘制出盾构隧道设计断面图；块定义构建，构建轨道、接触网、疏散平台设备的块定义，块定义属性参数包括块定义名称、基点坐标、约束和属性定义；实测断面拟合及区间设备插入，根据盾构隧道设计断面图上实测点坐标每3个实测点拟合一段圆弧形成实测盾构隧道拟合断面，并根据块定义名称、基点坐标和属性定义在盾构隧道设计断面图上插入轨道、接触网、疏散平台设备块参照；设备侵限自动检查，根据各实测点差值和最大侵限值标注实测点侵限量，根据实测盾构隧道拟合断面和轨道、接触网、疏散平台设备块参照计算并标注几何图形交点和设备侵限量或富余量。2.如权利要求1所述的基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，其特征在于，线路数据包括平面线位数据、纵断面坡度数据和轨道超高。3.如权利要求2所述的基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，其特征在于，盾构隧道断面限界参数包括圆形半径、隧道中心距轨面高度、车辆轮廓线、车辆限界、设备限界。4.如权利要求3所述的基于实测数据的地铁盾构隧道断面模拟及限界检查方法，其特征在于，实测断面...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河山，李顶峰，陈剑，司耀旺，张敬文，朱志浩，郑志霖，王俊龙，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：