[发明专利]轨道交通车辆段室外三维综合管线设计中管线碰撞检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合管线设计，特别是涉及一种轨道交通车辆段室外三维综合管线设计中管线碰撞检测的方法。

背景技术

在现有技术中，轨道交通车辆段的室外管线是指车辆段内室外的各种电力管线、通信信号管线、给水管线、排水管线、雨水管线、污水管线、燃气管线、供热管线等，室外管线如同人体的经脉构成车辆段的神经和循环系统，担负着各种能源、信息的传输及废污的排放。

室外管线种类多、涉及专业多、受制约因素多，其综合管线设计一直是多个设计院设计车辆段工程的重点和难点，而现有的设计方法，一直采用二维平面设计的方法，随着计算机软硬件的飞速发展，尤其是数值计算方法、三维可视化技术的发展和应用，管线的优化设计和三维可视化已可以通过计算机实现，将三维综合管线设计应用于工程设计中，不仅可以提高管线设计的效率，亦可增加管线设计的合理性。

管线碰撞检查是指查找管线设计过程中潜在的差、错、碰、漏问题。目前大多数软件的碰撞检查主要是硬碰撞。硬碰撞指实体与实体之间交叉碰撞或者干涉碰撞。如安装工程中各专业设备管线之间的碰撞、管线与建筑结构部分的碰撞以及建筑结构本身的碰撞。

在轨道交通车辆段室外综合管线设计时，设计规范规定了不同类型管线最小水平间距和最小垂直间距敷设要求。常规的硬碰撞检查只能判断管线之间最小间距，无法满足设计规范要求分别判断是否满足平行管线最小间距要求和是否满足垂直管线最小间距要求。我们将管线间分别对平行和垂直间距的检查称为“软碰撞”。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种轨道交通车辆段室外三维综合管线设计中管线碰撞检测的方法，通过本技术方案，解决现有三维软件碰撞检查规则单一，无法对轨道交通车辆段室外三维综合管线进行软碰撞检查，而引起的轨道交通车辆段室外综合管线三维设计效率低，准确度低，减少管线废弃工程。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种轨道交通车辆段室外三维综合管线设计中管线碰撞检测的方法，将绘制在三维软件平台中的轨道交通车辆段室外三维综合管线设计资料，按以下步骤进行。

(1)提取管线信息，将轨道交通车辆段室外三维综合管线设计资料中当前模型及当前模型中的附加参考模型中管线起点、终点、以及管径信息提取；

(2)采用软碰撞检测算法计算轨道交通车辆段室外三维综合管线设计资料信息；

(3)输出被检测信息的软碰撞结果输出；

(4)软碰撞结果的可视化显示。

所述软碰撞检测算法是将管线碰撞的含义延伸为管线净空距离设计要求，将管道抽象为空间的两条线段，首先通过管线位置关系判断方法判断管道的空间几何位置关系，然后经过求空间中两条线段之间的最短距离方法，计算两线段间的最短连线长度，并与相应的设计要求距离相比较，判断是否发生碰撞。

所述管线位置关系判断方法是将管道视为三维圆柱体的管道中心线的最小连线的长度，并按以下情况进行判断。

(1)两线段所在的直线相交

A两直线的交点是其中某一线段的端点，这表明两管道相连，不进行碰撞检测。

B交点均在两线段的内部，此时两线段相交，管道发生碰撞，即两水平管道，空间交叉，但标高相同，于是两管道发生碰撞。

C交点均在两线段的延长线上，且两管道间有弯头连接，则不为碰撞。

D交点至少在一条线段的延长线上，计算两线段端点连线长度(两两相连，共4个)，并分别从一线段的端点到另一线段作垂线(共4个)，若垂足在另一线段内，则计算垂距，找出这些端点连线长度和所得垂距中的最小者，若小于管道最小净距，则警告发生碰撞。

(2)两线段平行或共线

A两线段共线，且有端点相接，则为两管道首尾相接，不是碰撞。

B两线段共线，其中有两端点距离小于管道最小净距，若这两个端点有阀门等管道附件相连，则不是碰撞，否则认为发生碰撞。

C两线段平行：

①如果有一条线段的端点到另一线段的垂足在另一线段内或端点上，则计算两平行线段的间距，若该间距小于管道最小净距，则认为发生了软碰撞。这通常发生在两并排布置的管道，间距不符合设计要求。

②如果垂足均在线段外，则计算两两端点距离的最小者，以此判断是否满足要求。

(3)两线段异面

直线相交可以看作两直线异面的特例，沿公垂线拉近两异面直线，当公垂线段长度为0时，异面直线就变为相交，首先计算两直线的公垂线段的长度，若长度大于要求值，则肯定不会发生碰撞，否则要进行以下分析：