(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210412123.0 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 邱实　王劲　陈斌　赵天丽　 王卫东　王李昌　魏晓　汪思成　 叶欣扬　 (74)专利代理 机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001 专利代理师 周咏　米中业 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法 (57)摘要 本发明公开了一种铁路隧道衬砌断面图纸 的解析方法， 包括根据围岩级别、 衬砌结构、 轨道 类型确定隧道衬砌断面的类型， 获取图纸上的设 计数据； 基于铁路隧道设计图纸， 设置各部件 图 元之间的几何特征约束关系； 基于各部件之间的 几何特征约束关系， 利用几何关系计算出各个圆 心的位置， 并结合节点法解析图纸中构件的构造 方式。 本发 明通过对铁 路隧道设计图纸内在的数 学规律和几何特征约束进行总结分析， 利用几何 关系解析隧道衬砌断面各个部件的构造方式并 在此基础上进一步推导出各个部件的参数化信 息， 可以利用绘图工具结合几何关系对于无法编 辑的设计图纸快速获取关键设计数据。 权利要求书3页 说明书6页 附图6页 CN 114741764 A 2022.07.12 CN 114741764 A 1.一种铁路隧道衬砌断面图纸的解析 方法， 其特 征在于包括如下步骤： S1.根据围岩级别、 衬砌结构、 轨道类型确定隧道衬砌断面的类型， 获取图纸上的设计 数据； S2.基于铁路隧道设计图纸， 设置各部件图元之间的几何特 征约束关系； S3.基于各部件之间的几何特征约束关系， 利用几何关系计算出各个圆心的位置， 并结 合节点法解析图纸中构件的构造方式。 2.根据权利要求1所述的铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法， 其特征在于所述的步骤 S1， 包括根据铁路隧道的围岩级别、 衬砌结构和轨道类型确定隧道衬砌断面类型； 然后根据 隧道衬砌断面类型获取图纸和设计数据， 设计数据包括隧道断面轮廓的半径和圆心角度。 3.根据权利要求2所述的铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法， 其特征在于所述的步骤 S2， 设置各部件图元之间内在的几何特征约束关系， 具体为： 约束一包括， 组成初期支护外 侧、 二次衬砌内外侧整体轮廓的每两个相邻圆弧在交点处相切， 且每两个相邻圆弧的圆心 与交点在同一条直线上； 约束二包括， 隧道衬砌断面是以隧道中心线为轴左右对称的， 对于仰拱型隧道来说， 任 一侧所有圆心对应圆弧角度相加之和为180度； 约束三包括， 对于底板型隧道， 利用沟槽与隧道中心线的距离以及圆弧半径获取对应 角度， 得到其 他圆弧的角度之和； 初期支护外侧圆弧与边墙在交点处相切； 约束四包括， 基于约束一、 约束二和约束三， 已知中心圆心坐标、 所有圆心对应的半径， 数量为圆心数量减2的圆心角， 推导出初期支护外侧 和二次衬砌内外侧对应的参数信息； 约束五包括， 二次衬砌内侧圆弧与沟槽顶部外侧节点相交； 沟槽包括通信电缆槽、 水 沟、 电力电缆槽和盖板， 其中沟槽与盖板基于隧道中线对称分布， 沟槽中的通信电缆槽、 水 沟和电力电缆槽的中心线分别与盖板中线重叠， 盖板的间隙和几何尺寸相同， 盖板超出下 方沟槽的长度相同； 约束六包括， 仰拱填充包括靠近沟槽测的排水沟、 轨道顶面部分和中心侧排水沟， 其中 轨道顶面部分以线路中心线为轴左右对称； 约束七包括， 中心水 管中线与隧道中线重合且 对称分布。 4.根据权利要求3所述的铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法， 其特征在于所述的步骤 S3， 包括如下步骤： A1.以隧道衬砌断面 图纸中的中心圆圆心为坐标原点， 规定向右为x轴增加方向， 向上 为y轴增加方向， 建立铁路隧道衬砌断面 参考坐标系， 而且隧道衬砌断面基于y轴对称分布； A2.将隧道衬砌断面各构件根据结构特点进行划分， 具体为， 将隧道衬砌断面划分为由 两两相切的圆弧组成的结构和由相交的直线和圆弧组成的结构； 由两两相切的圆弧组成的 结构包括初期支护外侧圆弧， 二次衬砌内、 外侧圆弧， 仰拱填充底部圆弧； 由相交的直线和 圆弧组成的结构包括沟槽、 盖 板、 仰拱填充顶部和底板； A3.基于初期支护外侧圆弧， 二次衬砌内、 外侧圆弧， 仰拱填充底部圆弧的几何特征约 束关系， 以及各个圆弧半径、 圆心角数据， 利用几何关系依次确定各个圆心的位置， 利用制 图工具， 结合几何关系确定各个圆心的位置坐标； A4.基于几何特征约束约束五、 约束六和约束七， 结合步骤S1获取的设计图纸数据和步 骤A3获取的初期支护外侧圆弧， 二次衬砌内、 外侧圆弧， 仰拱填充底部圆弧参数信息， 依次权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114741764 A 2推导沟槽、 仰拱填充与中心水 管的参数信息 。 5.根据权利要求4所述的铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法， 其特征在于所述的几何 关系包括如下步骤： B1.对于仰拱型隧道进行二次衬砌外侧圆弧的解析， 根据约束一和约束二， 设置 中心圆 圆心坐标， 从中心圆圆心坐标沿y轴画长度为第一半径的线段， 线段末端点为竖直节点； 以 中心圆圆心坐标为圆心， 竖直节点为开始节点， 沿顺时针画圆心角为第一角度的一半的圆 弧， 终止到第一节点； 利用约束一， 连接中心圆圆心坐标和第一节点得到第一线段， 从第一 节点开始沿着连接中心 圆圆心坐标和第一节点的第一线段 的方向画长度为第二半径的线 段； 线段末端点 为第二圆心， 得到第二圆心的坐标； B2.以第二圆心为圆心， 第一节点为开始节点， 沿顺时针画圆心角为第二角度的圆弧， 终止到第二节点； 连接第二圆心和第二节点B得到第二线段， 从第二节点开始沿着第二线段 的方向画长度为第三半径R3的线段， 线段末端点 为第三圆心， 得到第三圆心的坐标； B3.基于约束四， 二次衬砌右侧外圆弧由4个两两相切的圆弧组成， 第二线段为连接第 二圆心和第二节点的线段； 第三线段为连接第一圆心和竖直节点的线段； 第二延长线段与 第三线段相交于第五节点， 计算得到第四线段的长度、 第五线段的长度、 第四角度和 第三角 度； B4.以第三圆心为圆心， 第二节点为开始节点， 沿顺时针画圆心角为第三角度的圆弧， 终止节点为第三节点； 连接第三圆心和第三节点得到第六线段， 从第三节点开始沿着第六 线段的方向画长度为第四半径的线段， 与第三线段 的延长线相交于第四圆心， 得到第四圆 心的坐标； B5.以第四圆心为圆心， 第三节点为开始节点， 沿顺时针画圆心角为第四角度的圆弧， 终止节点为第四节 点， 得到第四节点的坐标； 最 终得到二次衬砌右侧外圆弧、 仰拱填充右侧 底部圆弧对应的参数信息， 同时得到二次衬砌左侧外圆弧， 仰拱填充左侧底部圆弧， 以及初 期支护外侧圆弧、 二次衬砌内侧圆弧的参数信息 。 6.根据权利要求5所述的铁路隧道衬砌断面图纸的解析方法， 其特征在于所述的步骤 B1， 包括对仰拱型隧道进 行二次衬砌外侧圆弧的解析， 根据约束一和 约束二， 中心圆圆心 坐 标O1为(0,0)， 从中心圆圆心坐标O1沿y轴画长度为第一半径R1的线段， 线段末端点为竖直节 点Z； 以中心圆圆心坐标O1为圆心， 竖直节点Z为开始节点， 沿顺时针画圆心角为 的圆 弧， 为第一角度， 终止到第一节点A； 利用约束一， 连接中心圆圆心坐标O1和第一节点A 得 到第一线段O1A， 从第一节点A开始沿着连接中心圆圆心坐标O1和第一节点A的第一线段O1A 的方向画长度为第二半径R2的线段； 线段末端点为第二圆心O2， 则第二圆心O2的坐标为 所述的步骤B 2， 包括以第二圆心O2为圆心， 第一节点A为开始节点， 沿顺时针画圆心角为 第二角度 的圆弧， 终止到第二节点B； 连接第二圆心O2和第二节点B得到第二线段O2B， 从 第二节点B开始沿着第 二线段O2B的方向画长度为第三半径R3的线段， 线段末端点为第三 圆 心O3， 则第三圆心O3的坐标为，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114741764 A 3