随着铁路路网的不断完善,旅客对出行的品质要求也相应提高,大量的既有铁路需要进行相应的提速改造工作以适应线路提速、扩能的需求。既有铁路改造设计具有改造范围受限、受沿线结构物分布影响大等特点,对线路的勘察设计、技术方案比选提出了更高的要求。为更好的解决这一问题,需要从勘测技术手段提升,构建BIM化改建模型,实现线路改建方案的动力学评价等方面入手,采用三维可视化的既有铁路改建设计方法,获取经济节约、性能可靠的既有铁路改建设计方案。为此,论文主要研究以下内容:1)研究适用于既有铁路BIM三维模型的构建方法结合某既有线路的平纵断面采集资料,采用Civil3D软件利用既有平面高程信息构建改建地段的三维数字地形模型,基于线路BIM化改建要求,在构建的数字地形模型中导入线路平、纵断面及线路结构信息,利用OpenRail构建线路中心线、线路纵断面、线路横断面、轨道结构、桥梁和隧道模型。采用横断面设计模块实现断面类型与里程、地形的自动匹配,通过Autodesk InfraWorks交互计算实现与地形模型无缝套合,构建出适用于线路BIM化改建需求的既有线路模型。2)研究BIM化的既有铁路三维可视化改建设计方法以常见的线路反向曲线地段半径小改大问题为研究对象,结合具体线路完成3种不同曲线半径组合条件下的线路平纵断面线位计算,实现改建方案路基、桥、隧及轨道模型的集成并与数字地形模型进行套合,自动提取各方案的主要经济技术指标值,进行改建方案的技术经济性评价,并实现不同设计方案的三维可视化漫游,从视觉角度进行方案合理性评价。3)研究基于动力学的不同改建设计方案的评价方法基于SIMPACK软件构建车-路一体化模型,进行改建方案的安全性、舒适度分析与评价,采用脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轨横向力等指标进行安全性评价,采用列车垂向、横向振动加速度进行舒适度评价,与经济技术指标相结合实现设计方案的协同比选。