一、系統簡介
      為解決鐵路勘察設計二維場景缺乏立體感、不直觀以及現場踏勘難度大、效率低的問題，提高鐵路勘察設計作業效率，設計研發了“大場景鐵路線路設計優化及決策系統（CEC3DRODS）”。
    “大場景鐵路線路設計優化及決策系統”是一款綜合應用BIM技術與三維GIS技術，融合三維地理空間數據、設計數據與BIM模型等多源數據，服務于鐵路工程勘察設計應用的三維信息化平臺。系統采用C/S架構搭建，在數據層設計構建了“鐵路勘察設計基礎數據庫”，實現了項目數據、設計數據及BIM模型數據的統一管理。在應用層研發了“大場景鐵路線路設計優化及決策系統”，并開發了后臺數據管理系統，實現了鐵路三維大場景構建以及數字勘察、設計優化等應用功能。


      系統主要特點及創新點如下：
    （1）設計構建了鐵路勘察設計基礎數據庫并研發了后臺數據管理系統，實現了項目工程數據、線路方案數據、專業設計數據、BIM模型數據的統一管理。
    （2）建立了基于權限分級的勘察設計數據同步機制，可依據數據權限及用戶權限進行服務器端項目數據的下載、上傳與同步管理。
    （3）基于加載的三維地理空間數據、線路方案數據、專業設計數據、BIM模型數據，以及基于規則建模技術快速生成的路基、橋梁、隧道等工程設計模型數據，構建了鐵路三維大場景，為設計人員在計算機屏幕上提供一個真實、可量測、多視角的三維設計場景。
    （4）采用進程間通信技術實現了線路二三維聯動設計，并在三維場景中實現了鐵路線路平面及縱斷面的優化設計，充分利用二維及三維選線設計的優勢，提高了線路勘察設計的效率。
    （5）開發了設計線位生成、三維踏勘、專業調查、設計驗證、線路優化、方案決策等應用工具，可滿足鐵路工程勘察設計階段多專業綜合應用需求。
    “大場景鐵路線路設計優化及決策系統”已在多個鐵路勘察設計項目中進行應用，實現了“外業工作內業化、內業工作智能化”，可顯著提高勘察設計工作效率和設計成果質量。
二、系統主要功能介紹
    “大場景鐵路線路設計優化及決策系統”功能包括多專業數據組織及協同管理、三維設計場景構建、三維踏勘及專業調查、方案比選、線路設計優化、二三維聯動設計、設計模型快速生成以及成果展示等功能模塊。
1、多專業數據組織及協同管理功能
    （1）設計構建了鐵路勘察設計基礎數據庫并研發了后臺數據管理系統，可實現項目工程數據、線路方案數據、專業設計數據、BIM模型數據的統一管理。

    （2）建立了多專業數據組織及分類方法，以及基于權限分級的勘察設計數據同步機制，可依據數據及用戶權限進行服務器端項目數據的下載、上傳與同步管理。
 
      2、基于BIM與GIS融合的鐵路三維設計場景構建功能
      通過三維地理空間數據、線路方案數據、專業設計數據以及BIM模型的加載與融合，系統可為勘察設計人員在計算機屏幕上構建一個真實直觀、信息豐富、可量測、多視角的鐵路三維設計場景。
 
      3、三維踏勘及專業調查功能
    “三維踏勘及專業調查”功能包括三維設計線位生成、場景標注、場景定位、場景查詢、斷面提取計算、工程量計算、房屋調查等功能，可輔助專業設計人員開展鐵路沿線地形地貌及建構筑物的三維虛擬踏勘和專業調查工作。


      4、線路方案比選功能
      系統可根據線路平縱斷面設計文件，快速創建線路三維方案線，并結合導入的線路控制數據實現多個線路方案的比較分析，從而達到線路方案優化、決策的目的。
 
      5、線路設計優化功能
      系統“線路設計優化”功能包括平面線路調整、縱斷面線路調整、斷鏈編輯、線路方案保存等功能模塊，可在三維場景中進行線路平縱斷面的設計優化。

      6、線路二三維聯動設計功能
      利用系統“線路二三維聯動設計”功能，可實現鐵路線路二維設計系統與本系統的同步聯動設計。在二維設計系統中調整線路平縱斷面線形，三維場景中對應設計線位將同步實時調整；在本系統三維場景中進行線路平縱斷面線形調整，亦將同步應用于二維設計系統。

      7、設計模型快速生成功能
      系統可利用線路設計方案、橋梁孔跨布設、隧道洞口及洞身設計參數、路基斷面等設計數據，在三維場景中快速生成橋梁、隧道及路基三維設計模型，輔助進行設計方案展示、成果驗證與方案優化。

      8、成果展示功能
      成功展示匯報功能主要包括線路漫游飛行、工點可視化分析等。線路漫游飛行即選擇漫游線位，設定起止里程、飛行速度、飛行高度后實現沿線路飛行。工點可視化分析可實現重點工點風格及屬性信息的保存及快速定位，便于不同工點間的快速切換。

三、系統主要技術指標
      1、平臺架構：C/S架構。
      2、主要硬件要求：CPU：i5-10500或同配置處理器；運行內存：8G；顯卡：NVIDIA T400或同配置顯卡。
      3、兼容性：兼容Windows7/10/11操作系統。
      4、安全性：服務器部署在企業內網，實行內外網分離，保證數據傳輸安全。
      5、可擴展性：平臺采用組件式開發技術進行研發，可擴展性強。
      6、穩定性：平臺滿足7*24小時穩定運行要求。
      7、支持數據：DEM、DOM、CAD、DGN、SHP等格式矢量數據、BIM模型及OSGB模型等。
四、系統應用情況
    “大場景鐵路線路設計優化及決策系統（CEC3DRODS）”自2021年發布應用以來，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計項目中進行了應用，提高了勘察設計工作效率，節約了生產作業成本。

      1、在如通蘇湖鐵路定測項目中，橋梁專業利用本系統開展了跨常臺高速橋墩平面布置、橋梁布跨等設計驗證工作。同時，結合接觸網桿測量成果，開展了上跨京滬高鐵橋梁凈空設計驗證工作，提高了橋梁設計效率。

      2、在通蘇嘉甬鐵路補定測項目中，隧道專業利用與線路專業數據模型的交互，實現隧道沿線敷設；利用BIM與GIS融合，在三維場景中對隧道穿越鳳里街段埋深進行設計驗證，驗證結果為該段落盾構隧道與如通蘇湖城際鐵路盾構隧道埋深相近，實現了地下空間的節約、線路平縱斷面的優化。
      3、在三峽旅游軌道交通初測項目中，站場專業利用本系統基于傾斜攝影及BIM技術構建的鐵路三維大場景，開展胡金灘碼頭站站位方案設計驗證和方案優化工作。對遠站位高架站方案和近站位高架站方案的觀景效果進行對比分析，并結合工程地質、交通銜接及工程可實施性等因素，確定推薦采用遠站位高架站方案。

      4、在如通蘇湖鐵路定測項目中，線路專業利用本系統直接進行平面曲線調整和縱斷面調整，并聯合CAD軟件功能在二維矢量地形圖和縱斷面拉坡圖進行聯動優化，實現“全方位”優化線位的應用效果，提高了線路設計效率。

      5、在如通蘇湖鐵路定測項目中，環保專業結合BIM與GIS構建的三維大場景中線路周邊的居民點、學校、醫院等噪聲振動敏感點分布情況，開展三維虛擬踏勘，獲取噪聲敏感點構筑物高度、層數及平面距離等參數，以此開展噪聲振動預測，指導后續減振降噪措施設計工作。

      6、在臨哈鐵路項目中，地質專業通過平臺影像快速識別既有鐵路設備，通過線路左右側防沙網格設置寬度，研判線路左右側沙害嚴重程度，此外還可以探查防沙設備破損情況，為后期設計補強提供依據。

      7、在臨哈鐵路可行性研究審查會上，線路、橋梁專業利用本系統對水害段雙繞方案進行了詳細匯報，專家結合三維大場景，對雙繞方案提出了進一步優化意見。

五、系統研發情況說明
    “大場景鐵路線路設計優化及決策系統”基于國產GIS平臺SuperMap采用組件式開發技術進行研發，系統的架構設計、數據庫設計、功能實現均由中鐵設計獨立完成，相關核心技術自主可控。平臺采用C/S架構搭載，服務器部署在企業內部，實行內外網分離的網絡策略，保證數據傳輸安全。
      系統已申請軟件著作權3項（已授權2項）、申請發明專利2項（已受理）。