鐵路線路平縱橫實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方法研究

中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031

伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都有了長足的進(jìn)步。當(dāng)前的時(shí)代是以信息技術(shù)為主導(dǎo)的時(shí)代，不論是互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，還是人工智能的開發(fā)研究，都離不開信息技術(shù)。鐵路歷來是我國較為重要的基建工程，其中高速鐵路更是目前發(fā)展的重點(diǎn)。要進(jìn)行鐵路建設(shè)，就需要進(jìn)行鐵路線路設(shè)計(jì)，而鐵路線路若通過人工設(shè)計(jì)，通常存在設(shè)計(jì)效率低、操作復(fù)雜等問題，因此需要開發(fā)出新的鐵路線路設(shè)計(jì)方法。鐵路線路平縱橫實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方法是一種有效的鐵路線路設(shè)計(jì)方法，一般基于Auto CAD平臺(tái)以及Object ARX 2010開發(fā)包中的一些功能，最終完成平縱橫多個(gè)視口的設(shè)計(jì)、縱斷面坡度自動(dòng)化設(shè)計(jì)和坡度約束處理等多項(xiàng)鐵路線路設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，該方法能夠簡化鐵路線路設(shè)計(jì)工作，提升鐵路線路方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化效率，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

1 鐵路線路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作

1.1 構(gòu)建數(shù)字地面模型

可以使用通過測繪采集的數(shù)據(jù)，對其中經(jīng)過分類與處理之后的雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)或者三維地形圖，采用圖形數(shù)據(jù)中的等高線、地形點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字地面模型。需要進(jìn)行dwg文件的創(chuàng)建，并且將其作為鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)的項(xiàng)目文件，要把地形圖文件放到上述文件夾中，在打開項(xiàng)目文件時(shí)，能夠進(jìn)行地形圖文件名的自動(dòng)檢索，從而可以隨時(shí)獲取鐵路線路縱斷面、橫斷面地面高程信息，該方法可將地形圖文件作為輸入的參數(shù)，直至項(xiàng)目文件關(guān)閉時(shí)進(jìn)行數(shù)字地面模型構(gòu)建對象。

1.2 設(shè)置鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)的基本參數(shù)

進(jìn)行鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)基本參數(shù)的設(shè)置，主要是為了在使用相關(guān)軟件進(jìn)行鐵路線路的平縱橫設(shè)計(jì)之時(shí)，軟件系統(tǒng)能夠自行依照已經(jīng)設(shè)置好的基本參數(shù)進(jìn)行一些默認(rèn)的設(shè)計(jì)，這樣可以提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度、減少用戶的交互輸入、極大地減輕工作量，使鐵路線路設(shè)計(jì)更加簡便，從而提升鐵路線路設(shè)計(jì)的工作效率。這些可以進(jìn)行設(shè)置的基本參數(shù)有最小坡長、最大坡度、豎曲線半徑、數(shù)曲線半徑、路基寬度、站坪長度、邊坡高度與坡率等，都應(yīng)該在相對應(yīng)的項(xiàng)目文件所在目錄中構(gòu)建參數(shù)文件。

1.3 構(gòu)建鐵路線路設(shè)計(jì)平縱橫視口

視口主要作用是顯示設(shè)計(jì)內(nèi)容，在視口中可以進(jìn)行鐵路線路的設(shè)計(jì)和圖形的平移、縮放等操作，并且不會(huì)對其他的視口產(chǎn)生影響。在平縱橫視口構(gòu)建中，可以選擇單文檔多視口方法，在項(xiàng)目文件中創(chuàng)建3個(gè)視口，將其作為鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)視口，將平面視口置于上方來進(jìn)行平面線位自定義實(shí)體的顯示；將縱斷面視口置于下方，對縱斷面自定義實(shí)體進(jìn)行顯示；將橫斷面的視口置于右側(cè)，從下到上對線位橫斷面自定義實(shí)體進(jìn)行排列。對于平縱橫視口的大小，相關(guān)工作者可以依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，選擇最合適的設(shè)計(jì)視口。

1.4 建立鐵路線路平縱橫實(shí)體管理字典

在Auto CAD中，字典的主要作用是作為容器對象進(jìn)行管理以及組織數(shù)據(jù)庫中的實(shí)體對象。具體的創(chuàng)建過程是，在項(xiàng)目文件中建立平面字典與縱斷面字典，其類型是有名對象，在平面字典里面要設(shè)置平面線位的ID、全部平面線位的ID數(shù)組、地形圖中的道路ID數(shù)組；而在縱斷面字典中要設(shè)置縱斷面ID、全部縱斷面ID數(shù)組。還應(yīng)該添加擴(kuò)展字典，需要?jiǎng)?chuàng)建在指定的位置，擴(kuò)展字典中要有隧道、車站等數(shù)組。

2 鐵路線路平縱橫交互和自動(dòng)化設(shè)計(jì)

對于鐵路線路平縱橫交互和自動(dòng)化設(shè)計(jì)，要從三個(gè)方面入手，分別是平面、縱斷面以及橫斷面，在這三個(gè)方面的設(shè)計(jì)中既需要有一定的獨(dú)立性，又應(yīng)該有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性。獨(dú)立性能夠使設(shè)計(jì)更加高效，而關(guān)聯(lián)性則保證了在三個(gè)方面的設(shè)計(jì)完成之后可以順利地進(jìn)行對接，最終完成實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。

首先，就平面視口內(nèi)的交互式平面設(shè)計(jì)而言，有較多的部分需要考慮，并且進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)有一定難度。在使用ARX拖動(dòng)技術(shù)的前提下，在平面視口中進(jìn)行平面線位交點(diǎn)的設(shè)置時(shí)，要一個(gè)一個(gè)進(jìn)行添加，接著對曲線半徑進(jìn)行編輯操作和曲線長度的緩和，構(gòu)建出平面線位自定義實(shí)體。

其次，縱斷面視口內(nèi)自動(dòng)化縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)步驟的順序設(shè)置，優(yōu)先進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行交互式優(yōu)化?？v斷面視口自動(dòng)化設(shè)計(jì)有五個(gè)步驟：（1）在縱斷面視口中構(gòu)建縱斷面自定義實(shí)體，這個(gè)步驟主要依照平面線位和里程數(shù)據(jù)；（2）進(jìn)行縱斷面地面線的設(shè)計(jì)，這需要依靠前邊構(gòu)建的數(shù)字地面模型來完成對應(yīng)工作；（3）依據(jù)上個(gè)步驟獲取的地面線，運(yùn)用軟件的相關(guān)功能來對坡度進(jìn)行自動(dòng)模擬；（4）對最小坡長、最大坡度、高程控制點(diǎn)等方面進(jìn)行約束處理；（5）按照挖深基本參數(shù)以及最大填高來進(jìn)行橋梁與隧道的自動(dòng)設(shè)計(jì)。

最后，進(jìn)行橫斷面視口內(nèi)自動(dòng)化橫斷面設(shè)計(jì)，自動(dòng)化橫斷面設(shè)計(jì)主要是為了反映出線路的平縱方案。在橫斷面視口中，應(yīng)該按照由下到上的順序來進(jìn)行線位排列，并且線位之間相隔為50m的橫斷面自定義實(shí)體，接著應(yīng)該進(jìn)行路基面、側(cè)溝、邊坡、地面高程、隧道缺口等部分的繪制。在每一個(gè)平面中，要依據(jù)里程按照從小到大的順序?qū)ο嚓P(guān)的橫斷面進(jìn)行排列，在橫斷面視口中要按照從下到上的順序排列。橫斷面設(shè)計(jì)的結(jié)果最終會(huì)作為平面坡腳線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 編輯優(yōu)化鐵路線路平縱橫實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 多夾點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的平縱橫編輯

對于夾點(diǎn)驅(qū)動(dòng)自定義實(shí)體來說，其主要是使用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要可以分成三個(gè)部分的設(shè)計(jì)。首先，是平面夾點(diǎn)，其包含了交點(diǎn)、ZH、HY、QZ、YH、HZ、直線中點(diǎn)以及曲線資料的中間點(diǎn)，在進(jìn)行拖動(dòng)交點(diǎn)的前提下，可以進(jìn)行夾直線中點(diǎn)的添加，這樣就能夠完成直線邊的便捷平移。進(jìn)行QZ點(diǎn)的添加之后，對曲線半徑進(jìn)行修改以及取整就會(huì)非常方便。其次，是縱斷面夾點(diǎn)，其中包含了變坡點(diǎn)以及坡段線中點(diǎn)，可以完成對變坡點(diǎn)或坡段點(diǎn)的移動(dòng)。最后，是平縱設(shè)施的夾點(diǎn)，應(yīng)該添加夾點(diǎn)的部分有橋梁、隧道、車站等，在這些位置添加夾點(diǎn)，能夠使對于工點(diǎn)部位和長度的拖動(dòng)修改更加便利，從而更高效地完成圖形對數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)。

3.2 立交道平縱斷面控制點(diǎn)的自動(dòng)化構(gòu)建

在進(jìn)行鐵路選線或者方案優(yōu)化時(shí)，有較多立交跨越鐵路的情況，在這種狀態(tài)下就要進(jìn)行立交道路平縱斷面控制點(diǎn)的自動(dòng)構(gòu)建。進(jìn)行自動(dòng)構(gòu)建的主體是軟件，軟件能夠依照已有的鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)圖進(jìn)行相關(guān)的控制點(diǎn)計(jì)算，并且完成標(biāo)示，最終完成立交道路平縱斷面控制點(diǎn)的自動(dòng)構(gòu)建。

3.3 基于通知和反應(yīng)器技術(shù)的平縱橫聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

在平縱橫聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)中，需要處理的內(nèi)容有平面交互式選線、編輯平面、編輯縱斷面、編輯橫斷面。在CAD聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)制中，要關(guān)注反應(yīng)器，反應(yīng)器的主要作用是響應(yīng)輸入事件，還有對實(shí)體進(jìn)行添加，對編輯、刪除等事件進(jìn)行響應(yīng)。反應(yīng)器一般有四種，分別是編輯反應(yīng)器、數(shù)據(jù)庫反應(yīng)器、對象反應(yīng)器、自定義反應(yīng)器。編輯反應(yīng)器的主要作用是對Auto CAD的命令進(jìn)行監(jiān)視；數(shù)據(jù)庫反應(yīng)器的作用是對數(shù)據(jù)庫中對象的建立、修改和刪除進(jìn)行監(jiān)視；對象反應(yīng)器的作用是對指定對象的建立、修改和刪除進(jìn)行監(jiān)視；自定義反應(yīng)器的作用是監(jiān)視對象。

3.4 按里程實(shí)時(shí)同步顯示平縱橫多視窗

由于回顧鐵路線路中的某一個(gè)里程的設(shè)計(jì)情況較為麻煩，因此需要依據(jù)相同里程，將平縱橫設(shè)計(jì)結(jié)果同步顯示在各自的視口中。要實(shí)現(xiàn)同步顯示，編輯反應(yīng)器發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)鼠標(biāo)在一個(gè)視口中移動(dòng)時(shí)，編輯反應(yīng)器獲取平移命令，對其他兩個(gè)視口進(jìn)行調(diào)整，然后把相同里程放置在視口中央，這樣就完成了對平縱橫多視窗的實(shí)時(shí)同步顯示。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)鐵路線路設(shè)計(jì)多以手工設(shè)計(jì)為主，軟件編制程序結(jié)構(gòu)分別對橫斷面、縱斷面、平面進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)流程缺乏聯(lián)動(dòng)性，其設(shè)計(jì)方案無法做到實(shí)時(shí)協(xié)同，因此需反復(fù)修改設(shè)計(jì)稿，對比優(yōu)化橫縱平面方案，設(shè)計(jì)工作煩瑣復(fù)雜，且效率低下。綜上所述，應(yīng)用Object ARX通知與反應(yīng)器技術(shù)，可解決這一問題，對于鐵路線路平縱橫實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方法研究具有重要的意義，可將鐵路線路平縱橫設(shè)計(jì)相互聯(lián)系統(tǒng)一起來，根據(jù)用戶的需求，設(shè)計(jì)并梳理整體設(shè)計(jì)流程，極大程度上簡化了設(shè)計(jì)流程，提高了鐵路線路設(shè)計(jì)的工作效率。