鐵路線路設(shè)計中信息化技術(shù)的運用

郭春梅

（中鐵四院集團廣州設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510600）

0 引言

近些年來，隨著我國鐵 路建設(shè)進程的快速提升，完善交通網(wǎng)線的同時，對社會經(jīng)濟發(fā)展以及人們出行安全發(fā)揮重要作用。在信息化技術(shù)發(fā)展背景下，信息技術(shù)融入到各行各業(yè)中展現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢，促進行業(yè)發(fā)展。在鐵路建設(shè)中也不例外，應(yīng)用信息化技術(shù)于鐵路線路設(shè)計中，能合理進行造價成本設(shè)計的同時，還能保證施工質(zhì)量和安全[1]。因此，在鐵路設(shè)計中，應(yīng)充分利用信息化技術(shù)對線路進行詳細的勘察和分析，比選高效性線路，保證鐵路質(zhì)量。

1 鐵路線路設(shè)計標準

我國鐵路工程的建設(shè)、發(fā)展與社會發(fā)展形式密切關(guān)聯(lián)，其設(shè)計能力、水平會不斷調(diào)整和優(yōu)化，促使設(shè)計過程逐漸趨于專業(yè)化、標準化、規(guī)范化以及標準化。現(xiàn)階段，我國組建鐵路專業(yè)勘測設(shè)計團隊，進而明確鐵路線路設(shè)計標準，主要標準內(nèi)容如下：

第一，鐵路等級劃分，保證行車速度提升。鐵路設(shè)計有著等級之分，不同等級的線路在設(shè)計過程中需要考慮鐵路的性質(zhì)、線路在整個鐵路網(wǎng)中的定位、列車行駛的速度、列車載客量等因素。同時，還需要考慮鐵路路線經(jīng)過的地區(qū)，是否具有人文風(fēng)情。確定鐵路等級時應(yīng)結(jié)合實際情況站在統(tǒng)籌角度分析鐵路線路設(shè)計在全國鐵路線路設(shè)計中的地位、等級。鐵路性質(zhì)、列車載客量、實際環(huán)境等因素會影響列車行駛的速度，但列車的行駛速度會直接影響鐵路的運輸效率、列車使用頻率、鐵路建設(shè)成本等。在設(shè)計的過程中還需要綜合考慮列車的投資效益，一旦明確設(shè)計標準，也就需要明確列車行車速度的標準。

第二，明確鐵路設(shè)計的年度。鐵路的建設(shè)、發(fā)展與社會經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)，在線路設(shè)計過程中，需要結(jié)合社會發(fā)展實際情況確定設(shè)計的年度設(shè)計，在質(zhì)量和安全得到保證的前提下，還需考慮設(shè)計經(jīng)濟效益，是否滿足社會發(fā)展的需要，是否存在一些社會因素等。同時，在鐵路線路設(shè)計中應(yīng)用的技術(shù)必須是目前較為成熟的技術(shù)，這樣能保證在規(guī)定的期間內(nèi)完成施工工作，保證建設(shè)質(zhì)量，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求[2]。我國鐵路設(shè)計標準中需要明確規(guī)定線路設(shè)計的年度，包括近期和遠期，近期的時間為5年，遠期的時間為10年。這種標準是結(jié)合我國經(jīng)濟發(fā)展水平狀況、社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形式等而制定的。近些年來，隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，對鐵路設(shè)計年度也進行了適當?shù)恼{(diào)整，將近期交付運營時間改為10年，遠期的時間改為20年，這種標準調(diào)整鮮明的體現(xiàn)出我國根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展需求進行鐵路設(shè)計調(diào)整的理念。

第三，線路設(shè)計必須以安全為前提。在鐵路運行速度不斷提升的背景下，對安全的要求也越來越高。為了保證行車安全，線路設(shè)計標準也在不斷進行改善，在安全的基本前提下，制定嚴格的安全設(shè)計標準，以保證鐵路運輸過程中的安全程度。例如，在設(shè)計標準中，針對時速超過120 km/h的列車，在其運行路線的兩側(cè)必須加裝上隔離護欄或者隔離柵欄。在機動車穿過鐵路橋梁的入口位置設(shè)置明顯的限高欄和限高標識。這些標準體現(xiàn)了我國鐵路線路設(shè)計的人性化，提升了鐵路的服務(wù)質(zhì)量。

2 鐵路線路設(shè)計中信息化技術(shù)的運用

對于鐵路線路設(shè)計而言，運用信息化技術(shù)能夠有效提升設(shè)計效率，保證設(shè)計質(zhì)量。由于信息化技術(shù)的范圍較為大，包含的應(yīng)用技術(shù)較多，在鐵路線路設(shè)計中并不會應(yīng)用到全部的信息化技術(shù)。因此，以下主要介紹幾種信息化技術(shù)在鐵路線路設(shè)計中的運用。

2.1 3S技術(shù)

鐵路線路的設(shè)計必須綜合考慮路線經(jīng)過的區(qū)域的地理環(huán)境情況，保證線路設(shè)計與區(qū)域地形地貌相一致，進而保證鐵路建設(shè)的質(zhì)量和效率。在對地質(zhì)環(huán)境進行勘測的過程中，可以搜集到與建設(shè)實際相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行整理、歸納和研究，明確設(shè)計思路。在這個過程中，可以充分利用3S技術(shù)來實現(xiàn)，主要包括RS技術(shù)、GPS技術(shù)和GIS技術(shù)，能夠促使線路設(shè)計更加具有科學(xué)性和合理性，減少成本投入，保證建設(shè)效率[3]。

對于RS技術(shù)的運用而言，能夠有效收集到地理環(huán)境數(shù)據(jù)，而且操作便捷，獲取的數(shù)據(jù)具有較高的準確性和可行性，在鐵路線路設(shè)計中可以更好的應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，將地理環(huán)境狀況全面呈現(xiàn)出來，為線路設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考。

對于GPS技術(shù)的運用而言，在鐵路線路設(shè)計中主要起到定位的效果。由于鐵路線路的范圍較大，經(jīng)過的地理環(huán)境復(fù)雜多變，這時就可以利用GPS技術(shù)對線路進行精準測量，操作方便而且精確度很高，能夠有效替代傳統(tǒng)采用的位置測量方式，也成為鐵路線路設(shè)計中采用的一種基礎(chǔ)性技術(shù)。

對于GIS技術(shù)的運用而言，在鐵路線路設(shè)計中能夠?qū)崿F(xiàn)空間分解、對比分析和三維可視化。GIS 三維可視化設(shè)計主要是利用DTM算法實施，借助該算法中的分治算法，構(gòu)建三角網(wǎng)，對三角網(wǎng)進行合并，能夠減 少 線 路設(shè) 計中的排序工作量。利用 GIS技術(shù)，實現(xiàn)鐵路線路三維可視化設(shè)計，主要是進行地形、線路、地形及線路整體的三維模型設(shè)計，還可以實現(xiàn)雙線鐵路線路的分段建模設(shè)計、三維景觀動畫設(shè)計等。同時，采用GIS技術(shù)還能對鐵路線路設(shè)計中各個方面的因素進行對比研究，從中選擇出具有合理性的設(shè)計方案。

2.2 PDA技術(shù)

隨著現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，PDA技術(shù)作為一種信息化數(shù)據(jù)采集和處理的技術(shù)，在各個行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。在鐵路線路設(shè)計中運用PDA技術(shù)，能夠通過數(shù)據(jù)自動采集和處理系統(tǒng)，保證各項數(shù)據(jù)的使用效率，減少設(shè)計流程的應(yīng)用，而且還能有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)并進行重測改正[4]。同時，應(yīng)用PDA技術(shù)還能指導(dǎo)測量人員的工作，保證采集到的數(shù)據(jù)具有可用性價值，能減少不必要的工作，還能縮短設(shè)計周期，確保設(shè)計質(zhì)量。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

通常在完成鐵路線路設(shè)計之后，需要對設(shè)計方案、流程、內(nèi)容等可行性進行檢測，判斷其是否滿足實際需求，在這種情況下就可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對設(shè)計的鐵路線路實施可視化模擬操作，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并綜合考慮勘測的數(shù)據(jù)、信息等對問題進行優(yōu)化和調(diào)整，保證設(shè)計方案的合理性和可行性。另外，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用，還能提升設(shè)計人員的創(chuàng)造能力，促使其將相關(guān)知識、技能融入到設(shè)計中，促使鐵路線路設(shè)計更加具有規(guī)范性、完整性。

3 結(jié)束語

總之，信息化技術(shù)較多，應(yīng)用范圍廣闊，在鐵路線路設(shè)計中運用信息化技術(shù)，比如3S技術(shù)、PDA技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠有效提升設(shè)計效率，減少鐵路線路的建設(shè)成本投入，獲取較高的社會經(jīng)濟效益。在信息化技術(shù)不斷完善和創(chuàng)新發(fā)展的情況下，鐵路線路設(shè)計會更加完美，能夠有效促進我國鐵路行業(yè)的發(fā)展。