城市轨道线路设计三维地下结构造型
城轨线路三维可视化设计基础理论和方法
城轨线路三维可视化设计基础理论和方法在城市轨道交通建设迅速发展的大背景下,城市轨道交通线路设计面临着极其繁重的任务。
由于城市轨道交通线路多处于城市中心区,地上建筑物和地下构筑物情况复杂,潜在冲突多,传统的二维设计环境不易直观地发现各种潜在冲突,设计效率低,容易造成设计缺陷,已难以满足城市轨道交通线路设计工作的需求。
因此,建立一个能够满足复杂城市环境下轨道交通选线要求的三维地理环境,实现在三维环境中进行线路方案设计与决策,提高设计效率和设计质量、减少冲突成为城市轨道交通线路设计研究领域亟待解决的课题。
基于这一思想,本文以“城轨线路三维可视化设计基础理论和方法”为主题,对其中的所涉及的理论方法和关键技术进行了研究,从建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以实现。
主要研究内容及研究结果如下：(1)实现了基于Google Earth的空间地形数据、影像数据、建筑物高度等数据的自动、快速和批量提取方法。
提出了基于Google Earth和硬件GPU技术的城市场景快速三维建模方法,满足城市轨道交通线路三维设计的要求。
(2)针对大量管线类地下结构物的特点,提出了任意多边形断面沿着管线中心线纵向分段插值延伸的统一建模方法,使地下线状结构物建模统一和快速。
算法能够对圆形、非圆形断面的管状实体建模,具有较好的通用性。
(3)基于参数化方法、GIS技术、透明融合技术、单元模型方法、三维图形库建模的混合建模方法,实现了城市轨道线路高架桥梁、地下隧道、路基、车站的快速、多样性景观为一体的三维快速建模方法。
算法对公路、铁路等其他线路的三维建模也具有较好的参考价值。
(4)实现了地下水位分层三维建模和基于GTP体元的三维地质体建模集成的建模方法,建立了满足城轨道交通线路设计要求的三维带状地质模型。
(5)基于三维场景中的空间交互查询技术、三维跟踪球算法,直接在三维环境中生成线路中心线三维模型。
建立了三维空间冲突实时判断方法,通过三维交互技术、实现在三维场景直接拖动三维线路中心线模型,达到动态可视化线位调整和冲突判断的智能提示,建立了一套可行的城市轨道交通线路三维设计方法。
如何进行地下空间三维模拟与设计
如何进行地下空间三维模拟与设计地下空间一直是人们研究和利用的热点领域之一。
在现代城市化进程中，地下空间被广泛应用于交通、商业、文化等方面，它为城市带来了很多便利和创新。
然而，地下空间的规划和设计并不像地上空间那样简单，因此，进行地下空间的三维模拟与设计显得尤为重要。
地下空间的三维模拟是指通过科技手段将地下空间虚拟呈现在计算机界面上，使人们可以直观地了解地下空间的结构和功能。
在进行地下空间的三维模拟之前，我们首先需要进行地下空间的数据采集。
这一过程通常采用激光雷达、地质雷达等现代测绘技术，以获取地下空间的形貌、土质和构造等相关数据。
在采集完数据之后，我们可以利用计算机软件将这些数据进行处理和分析，形成一个真实可信的地下空间模型。
地下空间的三维设计则是在地下空间的三维模拟基础上，进行功能、布局等方面的设计。
地下空间的功能设计要考虑到实际需求，比如交通需要留出足够的空间、商业需要有合适的布局等。
同时，地下空间的布局设计要充分考虑地质条件和安全性，地下空间的结构应该能够承受地下水压力、地震等自然灾害，同时还应考虑防火、通风等方面的问题。
这些因素在地下空间的三维设计中都需要充分考虑，以确保地下空间的功能和安全性。
在进行地下空间的三维模拟与设计时，我们还可以借助虚拟现实技术，将地下空间模型投射到虚拟现实环境中，使设计者和用户能够身临其境地感受地下空间的实际效果。
虚拟现实技术可以为地下空间的演示和评估提供更加直观和逼真的体验，同时也为设计者提供了更多的调整和改进的机会。
地下空间的三维模拟与设计在城市化进程中起到了至关重要的作用。
通过科技手段的应用，我们可以更好地理解地下空间的结构和功能，并进行合理的规划和设计。
地下空间的三维模拟与设计不仅能够提高地下空间利用效率，还能够为城市的可持续发展提供有益的支持。
因此，我们应该加强对地下空间三维模拟与设计的研究，并将其应用于实际工程中，以推动城市化进程的健康发展。
总之，在进行地下空间的三维模拟与设计时，我们需要进行地下空间的数据采集、模型构建和功能布局等方面的工作。
城市地铁车站地下空间建筑设计
城市地铁车站地下空间建筑设计摘要：本文简要论述城市地铁车站地下空间建筑设计要点，对改善地下空间效果提出建议，分析地铁车站地下空间开发意义。
关键词：地铁车站地下空间建筑设计世界城市地铁发展已有百年历史，我国地铁建设至今也已有50余年历史，虽然起步较晚，但发展速度极为惊人。
目前我国地铁建设已进入了全速发展期，地铁车站设计不再仅仅是满足日常交通疏解功能，随着城市化进程不断加快，人民需求日渐增多，越来越多的地铁线路交织成网，地下空间开发强度也越来越大，地铁车站设计需要考虑的因素也逐渐增多。
现就城市地铁车站地下空间建筑设计做简单介绍。
一、地铁车站建筑规模设计地铁车站是地铁线路中的交通枢纽，起到客流地上和地下相互转换及快速运送客流的作用，地铁车站规模主要是指车站长度、宽度、轨面埋置深度、出入口数量、楼扶梯数量等指标。
1、地铁车站规模影响因素影响车站方案的因素众多，主要有线路走向、行车运营组织、周边规划、客流预测、站址周边建构筑物设置、道路交通情况、地下管线敷设路由及埋深、施工工法、工程投资等。
地铁车站设计时应统筹考虑各方因素，多方案比选，推理得出最佳方案。
地铁地下车站一旦建成基本无法改变，加之地铁设计年限基本要求为百年以上，因此车站规模确定之前，需对地铁目前及未来客流量做好准确预测，满足客流高峰小时进出站和紧急疏散情况下所需的各种面积规定及楼梯、通道等的宽度和位置要求；同时还要有足够的设备用房和管理用房以满足运营管理功能需求；另外还需考虑与其他公共交通有方便的换乘条件。
2、地铁车站层高设计在车站面积限定的前提下，车站层高设计主要受空间效果和经济投资影响。
中国地铁车站结构减去管线空间，站厅、站台和通道净高一般为3米左右，除中庭式空间以外，基本严格控制车站层高，主要是为了控制造价。
层高越大，站体埋置深度越大，结构工程量、造价和工期都会随之相应增加，此外层高还涉及空调等运营成本的控制问题。
我国的地铁造价平均每公里为6 ~7亿人民币，即平均每米的建设费用为60~70万人民币，其中车站土建造价约占总投资的13%，因此车站建筑设计在满足功能的前提下应尽量压缩车站的长度及控制车站的埋深。
市区某地铁站地下空间的结构设计
工程建设与设计Construction&De s ign For P roject市区某地铁站地下空间的结构设计The Structural Design of Underground Space of a Subway Station in the City刘秋芳(福州市规划设计研究院，福州350100)LIU Qiu-fang(Fuzhou Planning Design&Research Institute,Fuzhou350100,China)【摘要】城审地铁建设的快速发展带动了地下空间资源鸽大规模开发，结合地铁1号线建设开发飭南街地下空间位于福州市中心主干道下方，是集商业与交通、平时与战时为一体的大型地下空间。
为确保地铁建设工期以及减少施工对社会交通的滲响，设计了3个阶段的交通疏解方案并分3期施工。
为保证地下结构设计的安全性、经济性与耐久性，利用有限元程序进行多工况分析。
为确保叠合墙成墙质量，探讨了叠合墙设计与施工的关键问题。
[AbstractjThe rapid development of urban subway construction led to the large-scale development of underground space resource.South street underground space which combines with the construction of s ubway line No.l located at the center of Fuzhou city main road,is a large underground space,which serves as business and transportation,peacetime and wartime.In order to ensure the subway construction period and reduce the impact of construction on the social traffic,traffic relief p rogram designed as three-stage,stage construction of u nderground space was taken.In order to guarantee the safety,economy and durability of u nderground structure,multi-condition finite element analysis was used for more analysis and comparison of different conditions.In order to ensure the quality of t he composite wall,the key problems of d esign and construction of c omposite wall are discussed.【关键词】地下空间；分期施工；叠合墙[KeywordS]underground space;stage construction;composite wall【中图分类号JU231.4【文献标志码】A【文章编号]1007-9467(20⑼07-0034-03 [D01]10.13616/ki.gcjsysj.2019.07.0101引言随着经济的快速发展，城市人口规模不断增加,城市拥堵情况越来越严重。
城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法
城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法摘要：目前我国城市化发展和我国科技水平的快速发展，我国交通行业发展也十分快速。
城市轨道交通等市政地下工程一般为线长形的箱型框架结构或隧道结构,型式较为单一,标准化程度高,采用预制装配式建造技术能取得很好的技术经济和社会效益。
在地下工程预制装配技术理论和试验研究及实际工程应用中的收获和经验,对明挖装配式地下结构的设计技术和方法进行总结和论述,以期为行业今后开展预制装配式地下工程建设工作提供一定的参考和指导。
关键词:城市轨道交通；装配式地下结构；设计方法引言装配式轨道试验段的实施表明，“装配式轨道技术”通过创新轨道结构型式、简化轨道施工工艺、研发成套铺轨装备等工作，实现了轨道结构的智能化装配及绿色建造方式。
该技术具有施工工序简单、施工速度快、施工精度高、轨道平顺性好、劳动强度低、用工数量少等诸多优点[1]。
1设计基本原则结构设计应遵循“结构为功能服务”的基本原则,满足城市规划、环境保护、抗震、防护、防水、防火、防腐蚀及施工工艺等要求,作为装配式结构也不例外。
预制装配式结构是在工厂生产预制构件,运输到施工现场后,通过可靠的连接方式装配形成承载结构,是传统场内施工方式向场外的转移,也是建筑工程建造方式的重大变革。
变革的核心思想是要实现装配式建筑的标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理及智能化应用。
显然,装配式结构设计除了需要执行上述的基本原则外,还需要通过系统集成的方法,统筹设计、生产运输、施工装配、建筑设备安装和装修,实现全过程的协同,加强建筑、结构、设备、装修等专业之间的有机配合,按照通用化、模数化、标准化、快速施工的原则,全方位体现装配化技术的绿色环保及工业化的建造理念[2]。
2装配式地下结构体系的确定2.1做好盾构机的密封盾构机在地下空间中使用，尤其是在各种特性不明且复杂的土层或者砂砾层中使用时，需要做好密封操作，防止软土或者沙砾进入盾构机中影响综合性能。
浅析城市轨道交通的地下空间设计
浅析城市轨道交通的地下空间设计摘要：城市地铁已成为中国城市交通的主要方式，在管理城市发展和优化城市结构中发挥着巨大作用。
目前，我国在城市轨道交通的空间规划方面取得了重大进展，但是，内置轨道交通运输站的大部分区域在空间开发和利用方面还存在不合理现象。
文章从地下空间的概念出发建立理论框架，浅析城市轨道交通的地下空间形态，对城市轨道交通地下空间的功能构造、空间发展类型、内部条件特点等制约发展的各种因素加以探索，得出城市轨道交通的地下空间设计，有利于地下三维空间的互动关联与人性化空间的形成。
以期为城市轨道交通地下空间设计提供一定借鉴。
关键词：城市轨道交通；地下空间；空间设计；空间形态随着我国经济的不断增长，城镇化的速度不断加快，城市的面貌焕然一新。
以轨道交通和常规公共交通为后盾的公共交通系统为城市居民提供了安全、快捷、便捷的交通环境，它也是城市解决交通问题的重要途径。
城市轨道交通地下空间区域作为城市地下空间开发的重点，与换乘枢纽相结合，满足了出行、商业、资源开发，以及商业为主的城市功能扩张，其空间分为两种形式：其一为以轨道交通为骨架、点线结合的网络形式；其二为散点形式，轨道交通站的区域是轨道交通对城市空间有直接影响的区域。
当前在我国，轨道交通沿线地区的开发建设主要集中在狭长区域，在轨道交通地下空间的建设中，存在一些不足，例如站点与站点间的空间划分有一定的差异性、功能区域划分存在不合理的空间浪费问题，以及出站口的空间规划对车站的选择及出入站口的建设差异性较大等。
城市地铁系统是中国城市公共交通的重要骨干，具备节约、省地、运力强大、全天候、安全等优点，已成为绿色环保型的公共交通系统，并适应于中大型城市。
在设计过程中应遵循地下空间设计法则，让地下空间具有实用交通功能。
1城市轨道交通的地下空间设计的存在问题1.1 缺乏综合性规划引导由于我国现行的土地开发体制，将不同类型的城市用地划分为不同的投资方，影响了城市用地的分割，以及公共和地下空间的分布。
[工学]城市轨道交通线路工程
![[工学]城市轨道交通线路工程](https://img.taocdn.com/s3/m/bfd112d4dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e38.png)
构物的最小横断面所形成的有效内轮廓线. 所有结构物的任何突出部分均不得侵入其 内.
以上三种限界都是按车辆在平直线路上 运行制定的,对于曲线和道岔线路段,要分别 考虑适当的加高和加宽量.
线线路. 夹直线不能太短,否则很难保持直线方向,
还会造成一辆车同时跨越两条曲线,引起车 辆左右摇摆,影响行车平稳性.
第二节 线路平面
〔四〕、曲线轨距加宽 车辆的轴距是固定的,为使车辆能顺利地
通过曲线,在半径很小的曲线上,轨距要适当 地扩大,这种扩大,称为曲线轨距加宽.
第二节 线路平面
〔五〕、曲线超高 车辆通过曲线时,会产生离心力,为了平衡这个离
络线的布置
第一节 线路选线
二、线路敷设形式
1、地下线 2、高架线 3、地面线 4、敞开式线路
第一节 线路选线
第一节 线路选线
三、车站站距
车站间的距离应根据现状及规划的城市 道路布局和客流实际需要确定,一般在城市 中心区宜为1Km左右,在城市外围区应根据 具体情况适当加大车站间的距离.
车站间距与工程造价、运营费用、乘客 出行时间等因素有关.
线组成的.曲线可分为圆曲线和缓和曲线两 种. 〔一〕、圆曲线
1、圆曲线半径 线路最小圆曲线半径与线路性质、车辆 性能、行车速度、地形地物条件有关.是城 市轨道交通的主要技术标准之一.
第二节 线路平面
影响最小圆曲线半径的因素： 〔1〕、列车运行安全及乘客的舒适度 〔2〕、钢轨和车轮轮缘磨耗程度 〔3〕、养护维修的工作量 2、圆曲线长度 圆曲线长度不能太长,但也不能太短,最 短 不能小于车辆的全轴距.
并设置合理的进出站坡度.
第三节 线路纵断面
〔二〕、坡度长度 一段坡度两端变坡点之间的距离称为坡度
城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能设计
城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能设计摘要：近年来城市轨道交通与地下空间开发结合越来越紧密，主要是利用轨道交通强人流优势服务地下空间商业，起到拉动区域经济，高效利用地下空间的作用。
为了城市轨道交通建设、运营及商业运行的安全，需加强地下大型空间结构的抗震设计。
本文以实际工程为背景，利用软件作为仿真平台并进行数据分析，对城市轨道交通地下大型空间结构的抗震性能进行研究，以期为类似工程提供参考和帮助。
关键词：轨道交通；抗震性能；空间结构伴随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，北京、上海等城市已建成两线、三线换乘车站与地下空间综合开发的大型地下建筑形式。
由于我国是一个多震区的国家，大中型城市大多处于高烈度地区，大型地下结构抗震问题越来越受到人们的重视。
目前国内对其抗震性能的研究和工程设计方面还很少。
1工程概况某市轨道交通工程与周边商业地块合建，形成较大地下空间结构，根据实际环境特点，将车站原有站台、站厅层调整为站台、站厅+商业、停车等地下三层结构，大空间结构主要在站厅+商业区域，地面局部区域设置下沉广场。
2三维的动力学模型2.1模型和参数依据研究工作的主要要求，明确了实体模型规格，即X，Y，Z方位上的相对应长短各自为630m.550m和110m。
到目前为止，已经有108000个实体模型节点，在每一个节点的作用下可以构成相对应的单位，其数量达到510000个。
整个实体模型共设定为4层构造，与此同时选用四面体元模拟的方式。
结构主体部分选用板元模拟的方式，而梁，柱等则选用梁单元模拟的方式。
2.2边界加工因为实体模型界限较为独特，这一区域非常容易发生应力波反射面状况，其同时的影响便是结果畸变，为防止这一问题，选用人工边界的处理方式。
在这个基础上，引进粘弹性人力界限的定义，寻找与界限连接点相对性应的正切值和正切值位置。
2.3减振特点将每一组地震数据分别做好处理，尤其是：除X，Y轴外，还需对X轴反方向载入处理，并从而紧紧围绕18个载荷进行工作状况测算。
城市地下管线三维快速建模技术研究及应用
摘 要：随着我国城市化建设步伐的逐渐增快，地下管线的分布愈发繁杂，原有的二维图形已经几乎不能呈现各个管线分布的实际情况，而通过二维向三维的不断发展与延伸，不仅可以有效改善二维图形中存在的缺陷与问题，还能通过三维模块的应用，对城市地下管线展开详细的分析与研发，并且将最终研发的结果应用于我国地下工程建设中，已经初步取得了较好的成绩和效用。
关键词：地下管线 三维建模 核心技术 研究应用地下管线不仅是城市地下最为关键的工程建筑，还是确保城市正常运行的重要基础。
随着我国城市化建设的快速发展，地下管线空间的分布也愈发复杂，原有的二维图形技术已经无法满足呈现出地下管线空间分布的复杂情况与关系，尤其是对地下空间纵向管线分布的表达更为困难。
二维图形技术所呈现出的图形多为平面图，这种技术通常只能将某个点或者是某个重叠线，相交线以及特定的标注作为其表达方式，因此也就无法落实地下管线的具体位置，对施工设计造成一定的影响。
反观三维建模技术便可以充分解决这一现象与问题，更直观的为人们呈现出地下管线的具体位置和实际情况，所以三维建模技术的广泛应用已是必然趋势。
1.城市地下管线三维快速建模的相关研究现阶段三维建模的方式多种多样，相对较为完善的软件以及相关模块也相对较多，比如P r o/ Engineer，Solidworks，3ds Max，CA X A以及UG等应用都十分广泛，其虽然针对形状较为繁杂的模型设计和相关构建的应用效果较为良好，但是其应用价格相对较高，并且由于其具有一定的复杂性和困难性，因此对城市地下管线的实际探测的可适用性相对较低。
通常城市地下管线探测最终的三维模型主要是用于对地下管线的质量检查，便于提升施工作业的准确度和精细度，其中多数设计要求会高于细节处理的标准需求，其主要作用就是落实从二维平面到三维快速建模的转化以及对繁杂地下管线空间分布的具体呈现。
由于城市地下管线在实际探测中具有一定的特殊性，因此大部分技术者会合理运用AutoCAD软件中的三维模块对二维平面展开进一步开发，从而达到三维快速建模的目的，并提升实际效果。
以轨道交通为核心的城市地下空间设计
号
l《珠三角城际轨道公司关于广州南站区域地下空间及市政配套设施工程项目建筑设计方案意见
的复函》珠三角城际技函【2014】487号
l《广州市地铁总公司关于广州南站区域地下空间及市政配套设施工程建筑设计方案意见的复函》
穗铁地保【2014】156号
l《广铁（集团）公司 关于广州南站区域地下空间及市政配套设施工程设计方案意见的函》广铁
以轨道交通为核心的城市地下空间科学设计
---广州南站区域地下空间及市政配套设施项目
中国交通建设股份有限公司 2016.12.7
汇报内容：
一、项目概况和设计范围 二、设计依据 三、建筑及景观设计 四、结构工程设计 五、机电系统设计 六、人防设计
2
一 项目概况和设计范围
3
1.项目概况
石洲西路 本项目
地面附属设施（顶 棚、发电机房）
9877
停车位（个）
900
31
（2）建筑
b.负一层
根据分区功能定位，A区为交通换乘通道为主，配置少量商业、餐饮、公共服务点，改善 换乘空间的服务水平；B区以商业为主，重点是名优产品展示，下沉广场一侧设置餐饮（方 便燃气进入及安全要求）；C区中部为环形商业街，南北两侧为快速通道连接；D区无太多 开发空间，以快速通道为主，保持地下空间的整体连通、地块联络及石壁站的连接。
C区
D区
环形流线
E区 24
约15米
（1）交通
c.新增出租与社会车接送点
根据规委会意见，尽量 靠近南站设置，有效解决目 前南站打车难、接车难的问 题。同时也是客运站、18号 线、广佛环对打车、接送的 共同需求，在东广场区域设 置这组交通配套设施，强化 了交通枢纽的整合效果。
已建长途 客运站
城市轨道交通车站结构及施工
洪湖北街站 之工程概况
于洪区 中医院
解放商用汽 车服务中心
西南风道 3号出入口
2号出入口
1安停车场
东北风道
洪湖北街站 之施工步序
军用梁路面
土方开挖方向
土方开挖方向
结 构
● 基坑开挖顺序：地面以下2m范围，与军用梁安装同步进行；地面以下2～ 5.5m范围，由车站两端向车站中心采用挖掘机开挖；地面以下5.5～ 16．8m范围开挖由车站中心向车站两端分三层，利用第二阶段的路面运土。
适用于两条或多条平行线路、岛式站台 站台直接换乘的换乘线路最短，换乘高度最小， 没有高度损失，因此对乘客来说比较方便，并节 省了换乘时间。换乘设施工程量少，比较经济。
双层水平换乘
单层双站台平面换乘 图3-8 地铁车站两线换乘模式
2、上下平行站台换乘 • 同线路同站台 • 同方向同站台 • 异方向同站台
2、换乘站的方式及如何选择条件
（2）平行换乘：
平行双岛换乘方式
2、换乘站的方式及如何选择条件
（2）平行换乘：
三线平行换乘，其中2线上下平行换乘——上海R4线徐家汇投标
2、换乘站的方式及如何选择条件 2）站厅与站厅之间的换乘
2、换乘站的方式及如何选择条件
3）通道的换乘：
（1）方式：是指换乘的两条线路其车站结构完全脱开，用通道将两条线的车站连接起来，供 乘客换乘。
2、换乘站的方式及如何选择条件
3）通道的换乘：原则上同一票制必须是付费区至付费区的换乘；不同票制采 用非付费区换乘的方式
（2）适用范围：适用与两线之间两线分期实施年限相差很远，且远期线路的站点设置情况不 明的情况；或者两线之间其中一条线的车站如果与另外一条线车站由于出入口、风亭设置困 难无法按最理想的状况选择换乘方式的情况下。通道宽度按换乘客流量计算确定，换乘通道 的宽度按4000~5000人/m考虑
城市轨道交通线路与站场
1、车站设计的原则与目标 （1）车站选址要满足城市规划、城市交通规划 及轨道交通路网规划的要求，并综合考虑该地区 的地下管线、工程地质、水文地质条件、地面建 筑物的拆迁及改造的可能性等情况合理选定。 （2）车站总体设计要注意与周围环境的协调， 如与城市景观、地面建筑规划相协调。 （3）车站的规模及布局设计要满足路网远期规 划的要求。 （4）车站站位应尽可能地靠近人口密集区和商 业区，最大限度地方便乘客出行。
现代铁路车站是旅游者、通勤者、商人、普通 市民等聚集之处。可以说，车站是城市的缩影。
车站设计是关于空间、光和结构三者协调的一门 艺术。
1.车站分类 （1） 按车站与地面相对位置分为地下车站、地 面车站和高架车站； （2）按车站的运营性质可分为终点站、一般中 间站、中间折返站和换乘站等；
按车站结构形式和施工方法分为明挖站、暗挖站等；
2.车站的组成 大型轨道交通系统的车站一般由四部分组成：
（1）车站大厅及广场，是乘客、游客和商人聚 集的地方； （2）售票大厅，为乘客出售列车客票； （3）站台，直接供乘客乘降车使用； （4）旅客不能到达的地方，如车站办公室、仓 库、维修设施及铁路股道等。
一般由车站主体、出入口及通道、通风道及风 亭（地下）和其它附属建筑物组成。车站主体是列 车的停车点，它不仅要供乘客上下车、集散、候车， 一般也是办理运营业务和运营设备设置的地方。
2.城市轨道交通限界的种类 城市轨道交通的限界可分为： 车辆限界 设备限界 建筑限界 接触轨（或接触网）限界
（1）车辆限界 车辆限界是指车辆最外轮廓的限界尺寸。 车辆限界就是车辆横断面的最大极限。具体来
说，就是当车辆停留在平直铁道上，车体的纵向 中心线和线路的纵向中心线重合时，其任何部分 不得超出规定的极限轮廓线。
城市地铁站点立体化空间设计分析
城市地铁站点立体化空间设计分析随着我们国家科技的快速开展，城市不断的发生着变化，城市中的居民生活的半径也在逐渐的扩张。
由于人员的出行以及物资流动都不能离开交通工具，在此时，城市交通变成了维持城市活力最重要的设施，为居民的日常生活提供了便利。
地铁是城市开展强有力的手段，不仅能够解决城市中交通拥堵的问题，同时将地下空间进行合理的运用。
合理的建设地铁站，对于城市经济开展有着重要的意义。
空间设计；地铁站；立体化地铁是非常大型的一种交通工具，有着非常多的优势，例如工作效率十分的高、载客量非常的大，同时对于生态污染非常低，能够快速的融入到大型城市中不仅能够解决掉城市拥堵的交通，同时能够让城市空间方面的格局发生变化。
本文这样探究如何对地铁站点进行立体化的空间设计，并提出一些相关的建议，希望帮助到相关的工作人员。
1地铁站点的衔接空间地铁站点的衔接空间能够让乘客进行交通转换，将人流滞留以及集散的空间进行满足，被称之为"通道空间";。
衔接空间主要是由以下几个方面组成：地下步道在通道中经常看到，是地铁空间中不可缺少的元素。
地下步道的优势就是布置非常的灵活，有着强大的导向性，能够维持住站点中的秩序。
在设计的过程中要将两个站台之间设置地下步道，并且拥有流向导线，在通道中要有楼梯和自动扶梯，通过这样的方式能够增加竖向的空间交通，将空间更加立体化的使用，同时换成的距离就会有效的减少。
空中步道是城市中构筑物其中的一种，正常情况下会在距离地面大约五米的地方，能够将室内室外进行灵活的转换。
在人群活动非常密集的区域，将空中步道进行合理的设置，这样能够提供应大家更多的空间，能够将地铁空间中的人成功引入其中。
竖向交通能够将地铁中的空间实现整体性以及便捷性，首先是自动扶梯，它是最主要的一种竖向交通，能够将不同层高的人进行便捷的移动，并且有着竖井的作用。
能够将地铁站中的人们快速的输送。
其次，是楼梯。
正常情况下，楼梯会在自动扶梯的边上。
轨道交通地下结构设计及施工课件
3.结构的施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安 全性
4.地下结构的安全与否，既要考虑到支护结构能否承载， 又要考虑围岩会不会失稳
5.地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥围岩自 承力
第四页，共23页。
3、地下结构的形式
整体式混凝土衬砌
离壁式衬砌
第五页，共23页。
柔性：锚喷支护
第二十二页，共23页。
情报化设计方法
所谓情报化设计，实质上是通过施工前和施工过程 中的大量信息（情报）来指导设计和施工，以期获 得最佳地下结构的一种设计方法，也有称为信息反 馈设计方法或现场预测设计方法的。
第二十三页，共23页。
地下结构设计的特点
(1) 施工方法决定了结构的设计方法。
(2) 采用框架或拱形超静定结构。
(3) 线路纵向的长度远大于横断面的尺寸，要考虑 地下水的作用，即结构必须具有防水性。
(4) 改建非常困难，详细考虑结构的形式和功能。
第一页，共23页。
9.1 地下结构设计原理
地下与地面结构物相同点和不同点：
第十七页，共23页。
在利用弹性支承链杆模拟地层的弹性抗力时，上式中的
围岩弹性抗力系数k与弹性连杆的刚度系数k’之间可以
按照进行换算，公式如下：
k'kbs
式中 b—衬砌结构的计算宽度，一般取1m s—链杆支承处2相邻杆件的长度和的1/2。
第十八页，共23页。
❖连续介质力学计算模型
将支护结构与围岩视为一个整体，作 为共同荷载的地下结构体系。
4.地下结构的力学模型和设计方法
计算模型（分两类） 以支护结构为承载主体，围岩作为荷载的主
要来源，同时考虑其对支护结构的变形约束 作用的模型——结构力学模型。 视围岩为承载主体，支护结构则约束围岩向 隧道内变形的模型——岩体力学或连续介质 力学模型。
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doi ：10．3969/j．issn．1672-6073．2012．06．017都市快轨交通·第25卷第6期2012年12月学术探讨城市轨道线路设计三维地下结构造型算法王明生1，2施仲衡1（1．北京交通大学土木建筑工程学院北京100044；2．石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043）摘要提出一种在OpenGL 环境中用四边形近似的方法构造城市轨道交通地下结构三维模型的算法，着重对三维造型中的坐标变换问题进行探讨，并通过实例对提出的算法进行验证。
实践证明，所提出的方法可以在OpenGL 环境中高效便捷地实现地下结构的三维可视化，能够满足在城市轨道交通三维可视化选线系统中的应用要求。
关键词城市轨道交通;地下结构;三维造型算法;线路设计;OpenGL 中图分类号U239．5文献标志码A文章编号1672-6073(2012)06-0070-031城市轨道交通选线设计概况选线设计是城市轨道交通系统规划设计工作中的核心环节，具有牵涉面广、复杂性强、责任重大等特点［1］。
线路走向与空间位置选择合理与否，将直接影响到工程实施的难易程度及运营后的客流效益。
由于城市轨道交通线路多处于城市中心区，地上建筑物和地下构筑物情况复杂，线路设计中容易发生与既有建筑物和各种设施设备的位置冲突。
现有的选线设计方法多是基于地形平面图和调查勘探资料，在二维设计环境下进行的平、纵交替设计，不易直观地发现各种潜在的冲突，需要内外业反复验证，不仅设计效率低下，且容易造成设计缺陷，难以满足城市轨道交通选线设计工作的需求。
随着现代信息技术的发展，将遥感技收稿日期：2011-10-09作者简介：王明生，男，博士研究生，教授，从事轨道交通规划与设计方面的研究，vms_wang@163．com 施仲衡，男，中国工程院院士，博士生导师基金项目：河北省科技计划项目（10217114D ）术、数字摄影测量技术、虚拟现实技术、数字地质技术等综合集成，建立一个能够满足复杂城市环境下轨道交通选线要求的三维可视化选线设计系统，让工程师在逼真显示的三维可视化环境中进行选线方案设计与决策，已成为城市轨道交通选线设计信息化发展的趋势［2］。
城市轨道交通三维可视化选线设计系统的核心技术是为各种实体建立三维显示模型。
目前，在铁路线路三维可视化设计的理论研究与实践方面已经取得了较大进展，对于地形场景生成［3］、路基和桥梁等构筑物建模［4］以及地质体三维建模［5］等已经有了比较完善的模型和算法，这些模型与算法稍加改造即可用于城市轨道交通三维选线设计系统中。
但是，城市轨道交通选线设计有其自身的特点，即在城市环境中地下构筑物结构复杂，潜在冲突多，在三维环境下为地下结构进行准确、快速地建模是一个关键问题。
目前，在地下构筑物的三维造型方面还缺少准确高效的算法。
针对这一问题，笔者结合城市轨道交通三维可视化选线设计的特点，提出了一种高效的地下结构三维造型算法，并结合OpenGL 平台探讨了三维造型算法中坐标变换这一核心问题。
2地下结构三维造型算法基本思路在城市轨道交通线路设计中，涉及的地下构筑物主要有地下隧道、建筑物桩基和各种市政管线设施。
这些构筑物的断面形式（马蹄形、圆形或矩形等）虽然有所不同，但都可以抽象为由直线段和曲线段连接而成的管状实体。
在对这类管状实体进行三维表达时，对于直线段的建模比较简单，难点在于对曲线段的处理。
对于这一问题目前的解决方法主要有两种：一种方法是直接绘制相接的两条直线管段，再在衔接处进行剪裁处理［6］，这种方法思路简单，但接头处有棱角，外观不光滑；另外一种方法是用球体表达衔接点［7］，这种方法简单易行，但由于模型外观与实际相差太大，对07城市轨道线路设计三维地下结构造型算法于地铁隧道等特殊的管状实体不适用。
针对上述问题，笔者提出一种用四边形面片近似描述管状实体的方法，其核心思想是使用一系列相互衔接的四边形面片来近似表达管状实体的外部表面。
该方法首先将管状实体的任意截面形状细化成符合精度要求的多边形，而后对于每个直线段管状实体，可以简化成两端不等截面积的多棱台，剖分成四边形面片进行绘制；而对于曲线段管状实体，则按照分段直线绘制，每段形状类似多棱台，但两端是沿曲线法线的截面（见图1）。
在OpenGL 平台中绘制管线时，需要先建立从原点向Z 轴正向绘制直线管状实体的函数。
对于曲线部分，则需要沿中线将其分段剖分成多段折线，再经过坐标变换，把每段都变成从原点向Z 轴正向可分段调用直线段的绘制函数。
在剖分截面和中线时，分段数量取决于所要求的显示精度，数量越多则弯管表面越光滑。
在实际应用中，可以根据显示比例调整分段数量，以在显示精度和计算量之间获取平衡。
图1用四边形面片近似描述管状实体3基于OpenGL 平台的坐标变换方法用四边形面片近似表达管状体表面的关键是准确计算四边形各顶点的坐标。
由于不同的三维图形开发平台采用的坐标系有所不同，具体的实现方法也有所区别。
OpenGL［8］是目前使用较为普遍的一个三维图形开发平台，它独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植。
因此，下面结合OpenGL 平台对三维管状体绘制过程中的坐标变换问题进行探讨。
OpenGL 的坐标系可以分为世界坐标系和局部坐标系两种。
世界坐标系是以屏幕中心为原点，右边是X 轴正方向，上面是Y 轴正方向，垂直于屏幕指向屏幕外的方向为Z 轴正方向，世界坐标系是固定不变的。
局部坐标系是绘制物体时的坐标系，它以物体中心为坐标原点，物体的旋转或平移等操作都是围绕局部坐标系进行的。
当物体模型进行旋转或平移等操作时，局部坐标系也执行相应的旋转或平移操作。
在OpenGL 下实现局部坐标系的平移和旋转需要用到glTranslatef （x ，y ，z ）和glRotatef （angle ，x ，y ，z ）两个函数［8］。
glTranslatef （x ，y ，z ）函数的作用是将局部坐标系原点在当前原点的基础上平移一个（x ，y ，z ）向量；glRotatef （angle ，x ，y ，z ）的作用是将局部坐标系沿经过原点、方向为（x ，y ，z ）的旋转轴旋转angle 角度。
使用这两个函数的方便之处在于省却了坐标平移和旋转过程中复杂的矩阵运算，开发人员只需根据预先设定的变换步骤，调用相应的函数即可实现局部坐标的旋转平移操作。
结合OpenGL 提供的上述两个坐标变换函数，可以得到绘制管状实体曲线段的具体过程。
此处将某一曲线段两端衔接的直线管段中心线的矢量方向分别记为V 1和V 2，将局部坐标系的3个方向分别记为X ，Y ，Z 。
在绘制管状实体曲线段的过程中，需要首先将第一段直线管段的末端（x 1，y 1，z 1）平移至局部坐标系原点，然后进行3次坐标旋转变换。
1）将V 1－V 2平面沿V 1轴转到Z －V 1平面，转角为θ1=arccosn ZV 1·n V 1V2n ZV 1n V 1V2（1）式中，θ1是坐标旋转角度，n ZV 1是Z －V 1平面法向量，n ZV 1=V 1ˑZ ，n V 1V 2是V 1－V 2平面法向量，n V 1V 2=V 1ˑV 2。
2）将Z －V 1平面沿Z 轴转到Z －X 平面，转角为θ2=arccosY ·n V 1V2Y n V 1V2（2）式中，θ2是坐标旋转角度，n V 1V 2意义同式（1）。
3）将V 1方向沿Y 轴转到坐标Z 正向，转角为θ3=arccosZ ·V 1Z V 1（3）式中，θ3是坐标旋转角度。
图2是前述坐标旋转变换步骤的示意图。
经过这一系列的坐标变换后，即可在当前的局部坐标系下绘制管段截面的外轮廓点，之后再将V 2旋转至局部坐标系的Z 轴，并将此直线段的起始端（x 2，y 2，z 2）平移至局部坐标系原点，绘制此段管段截面的外轮廓点，并用四边形与上一步绘制的外轮廓点连接，就可绘制完成该段多棱台。
重复以上步骤，就可绘制完成17都市快轨交通·第25卷第6期2012年12月整个管状实体。
图2坐标旋转变换步骤4算法实现在OpenGL 环境中实现了对前述地下结构的三维造型算法，图3为地下管线三维模型示例，图4为地下隧道三维模型。
从图中可以看出，用本算法构造的地下结构三维显示模型外观光滑，曲线连接平滑顺畅，能够满足城市轨道交通三维选线设计系统对地下结构可视化的要求。
5结语笔者提出了一种在OpenGL 环境中用四边形面片近似表达管状实体表面的方法，构造出地下结构三维模型的算法，着重对三维造型中的坐标变换问题进行了探讨，并通过实例对所提出的算法进行了验证。
结果表明，该方法可以在OpenGL 环境中高效便捷地实现地下结构的三维可视化，曲线部分连接平滑顺畅，显示效果逼真。
它不仅能够对圆形断面的地下管线等结构实体进行建模，还可以对地下隧道、建筑物桩基等各种非圆形断面的管状实体进行建模。
同时，该方法还可以绘制两端截面积不等的管状实体以及中线为任意曲线形式的管状实体，具有较好的通用性。
参考文献［1］徐振廷．城市轨道交通线路选线设计［J ］．交通科技，2009(S1):96-98．［2］吕希奎．基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究［D ］．成都:西南交通大学，2008．［3］吕希奎，易思蓉，韩春华．大规模地形真三维可视化系统设计与实现［J ］．计算机应用研究，2008，25(2):603-609．［4］王明生，张振平．基于GIS 的铁路路基三维可视化技术研究［J ］．工程图学学报，2009，30(1):66-69．［5］赵宁．三维铁路工程地质建模研究［D ］．成都:成都理工大学，2008．［6］宋能，曹菡．基于OpenGL 的空间管线的拼接显示与应用［J ］．计算机工程与科学，2008，30(11):144-146．［7］柯新利．OpenGL 三维管线绘制中的坐标变换研究［J ］．地理空间信息，2008，6(3):53-55．［8］Shreiner D ，Woo M ，Neider J．OpenGL 编程指南［M ］．邓郑祥，译．4版．北京:人民邮电出版社，2005．（编辑：郝京红）3D Model Algorithm of UndergroundStructures for Urban Rail Transit Line DesignWang Mingsheng 1，2Shi Zhongheng 1（1．School of Civil Engineering ，Beijing JiaotongUniversity ，Beijing 100044；2．School of Traffic and Transportation ，ShijiazhuangTiedao University ，Shijiazhuang 050043）Abstract ：This paper presents an algorithm by using quadrilateral approximation to model the underground stru -ctures of urban rail transit by software OpenGL．The technique of coordinate transformation in OpenGL was adopted and the availability of the algorithm was verified by an example．The algorithm can be used to model the underground structures efficiently and rapidly and can meet the requirements of the 3D visualization system for urban rail transit line design．Key words ：urban rail transit ；underground structure ；3D model algorithm ；line design ；OpenGL27。