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摘要：本文主要论述了轨道交通项目三维盾构模型的创建过程，从采集资料，选用软件，开发程序，至输入参数形成最终模型的各个阶段的解决方案和注意事项。有效的帮助读者了解三维盾构模型的创建思路和具体实施方法。
1 轨道交通区间盾构建模资料收集及处理
1.1 轨道交通区间盾构建模资料收集：
我们建立盾构区间模型前需要收集制作过程中需要参考的图纸资料其中包括：
1)轨道区间总平面图：用于轨道中心线平面定位。三维建模需要获得整条轨道的中心线平面位置及中心线参考线，为模型提供拾取项可以生成轨道模型。
2)轨道区间地质纵断面图：用于轨道中心线高程定位。CAD线条提供轨道的绝对高程。
3)轨道区间隧道横剖面图，标准环管片衬砌分块图，标准衬砌环管片构造图：用于确定管片各项尺寸参数，错缝方式等。通过分析图纸，确定管片形状，确定程序的运算逻辑，使生成模型贴合真实盾构管片。
1.2 轨道交通区间盾构建模收集后的资料处理：
建立区间盾构模型之前，我们需要对我们得到的CAD图纸进行处理：
1)提取轨道区间总平面图中的轨道中心线。我们将CAD图纸中的轨道中心线线条提取到Revit中，在revit中进行调整和修改，例如需要将分离的线条合并成一条多段线以保证轨道的连续性。
2)提取地质纵断面图中的轨道坡度变换点的里程和高程参数。提取各个里程点，确定两个里程点的实际坡度，确定轨道在高度方面的走势，给程序计算提取资料提供参数。
3)确定管片尺寸，管片拼装方式。将管片尺寸整理为参数表，方便程序调用。确定管片拼装方式后，还要确定程序逻辑，整理出程序逻辑流程图。
2 轨道交通区间盾构建模软件选择
轨道交通区间盾构建模的要求是可以根据图纸资料，自动的建立管片模型，并进行拼装，且要求模型准确可以进行计算和统计。
根据上述对模型的要求我们认为可选的软件有两款：
Dynamo：是一款开源的三维可视化编程软件，能够让用户直观地编写脚本，操控程序的各种行为。 Dynamo 最大的好处是能够让用户直接调用 Revit 的 API，从而让用户能够在 Revit 中，实现快速建模、参数化设计、批量处理模型信息等操作。
Grasshopper：基于Rhino平台运行，是数据化设计方向的主流软件之一。最大的特点有两个：一是可以通过输入指令，使计算机根据拟定的算法自动生成结果。二是通过编写算法程序，机械性的重复操作及大量具有逻辑的演化过程可被计算机的循环运算取代，方案调整也可通过参数的修改直接得到修改结果。
以上两款软件都可以实现参数化建模的目的，根据后续对模型的统计，修改的需要，我们选择Dynamo软件，主要原因是Dynamo基于Revit可以调用Revit的API，实现明细表，批量模型信息录入等功能，使模型后续的信息完善和统计工作更加便捷。Grasshopper的建模成果需要通过导入导出操作转化格式，才能进入Revit中，而且不能编辑，故选择Dynamo。
3 轨道交通区间盾构建模流程及编程思路
轨道交通区间盾构建模主要按以下步骤进行：
3.1 根据轨道中心线及轨道坡度变换点的里程和高程参数，建立三维轨道中心线。
首先利用Dynamo模块拾取CAD轨道中心线，建立平面轨道中心线。然后根据轨道坡度变换点的里程参数利用程序在平面轨道中心线上添加轨道坡度变换点。最后，将轨道坡度变换点的高程参数利用程序赋予平面轨道中心上的轨道坡度变换点，使平面轨道中心线形成高低差。三维轨道中心线建立完成。
3.2 根据管片尺寸数据，建立管片自适应族。
选用Revit自适应常规模型的族样板，通过12个自适应点控制管片的形状，基于这个原理，首先创建一个自适应管片族，先导入设计图纸，使用模型线绘制其中一个管片截面当做辅助线，使用点图元在管片截面四个角以及两个弧线中间放置点，然后使其变成自适应点，删除辅助线，利用直线和弧线把自适应点连接起来，根据管片宽度垂直向上复制线段及自适应点，通过两个平面创建实体形状，并给实体形状关联材质参数。
3.3 根据错缝方式及三维轨道中心线，拼装管片。
建立的自适应管片是由12个自适应点控制的，要进行管片的快速拼装，需要通过Dynamo插件进行可视化程序的编写，将管环中每一个管片的控制点确定好，并按照管设计片拼装图按顺序放置，再根据盾构中心线依次自动放置所有管片。
通过已建立的隧道中心线，根据管片厚度确定点坐标，相邻两点坐标的距离就是管片的厚度，点坐标的个数定为N，在0到N-1的所有坐标点生成两个圆，一个为管环的外径另一个为管环的内径，在1到N的所有坐标点生成两个圆，所有圆垂直于路径中心线。
一个管片是由12个点控制，一环共有6个管片72个点控制，一个坐标点上的内圆和外圆分别18个控制点。根据图纸管片分为封顶快、临接快、和标准块，通过标注弧长确定控制点位置。通过Dynamo生成所有控制点。
4 轨道交通区间盾构建模流程关键程序节点解析
Curve.starpoint :获取曲线起始点。
Curve.PointsAtChordLengthFromPoint :通过给定点及给定长度，沿曲线均匀分布的点。
List.AddltemToFront :在列表开头增加一项。
Flatten：将列表展平一维列表。
List.Dropltems :删除列表末尾一项。
Curve.ParameterAtPoint :将点坐标转化为曲线处的参数。
通过以上节点获取了曲线上点坐标的位置列表。（此位置为掘进方向的控制点）
通过节点Curve.PointsAtChordLengthFromPoint获取的点坐标转化为曲线处的参数生成的列表为非掘进方向的控制点。
生成控制点：
Curve.PlaneAtParameter :通过点生成平面，且此平面和曲线法线方向垂直。
Circle.ByPlaneRadius :通过平面创建圆
在每一个点坐标处生成两个圆，分别为管环内径和外径。
Curve.SplitByParameter :通过给定的点把曲线进行分割。
Curve.StartPoint :获取曲线的起点。
Curve.EndPoint :获取曲线的终点。
Curve.PointAtParamenter:获取曲线上起始和结束点中间处点坐标。
List.Transpose :将获取的列表行列互换，生成子列表为线段起始点中点和结束点三个点坐标的新列表。
将生成的所有圆通过以上方式进行分割获取控制点。
拼装管片：
List.Combine :将生成的列表进行合并生成新列表。（每个子列表包含12坐标点）
Family Types :选择建立好的自适应管片族。
AdaptiveComponent.Bypoints :通过点坐标拼装管片族。
5 轨道交通区间盾构建模总结与展望
城市轨道交通发展迅速，盾构法具有比较好的经济性，使其成为了地铁隧道施工的重要方法之一，而盾构管片是盾构施工中的主要装配构件，传统的方法是通过二维图纸进行，设计对象不够直观且无法表达设计对象的全面信息，存在局限性，过程中容易导致偏差。通过参数化的手段将构件进行三维还原，能够准确的统计工程量及管片偏移信息，为施工决策提供依据。
6 结束语
本次参数化编程实现的为简易管片拼装，如需要达到指导施工的目的，还需要对管片族进行细化，加入诸如：钢筋、螺栓、螺栓孔、纵缝、环缝等细节以及管环的楔形量等数据，包括地质情况数据等诸多考虑因素才能更好的指导施工。细化后的模型也可以进一步深入利用，可以将其利用于方案评估，各种指标计算，帮助验证图纸可行性等方方面面。