信息化技術對提升鐵路選線設計的應用體會

廖 錦

(中鐵二院（成都）建設發展有限責任公司， 成都 610000)

前言

我國鐵路事業快速發展，目前我國鐵路交通已經建立起非常完善的網絡體系，與航空和公路等一般的交通方式相比，鐵路交通運輸具有污染小、成本低以及運力強大、能耗低等優點和特點，因此在鐵路建設蓬勃發展的時代背景下，國家對于鐵路選線設計要求也在不斷提高[1]。而以往在鐵路交通選線設計時，大多在二維平面地圖上進行操作，缺乏對水文以及相關地質災害的全面了解和把握，所以無法實現設計信息的交互、修改與瀏覽等。對此，本文采用Google Earth信息化軟件，對鐵路設計選線工作進行應用分析。

1.Google Earth數據分析處理介紹

Google Earth是一種信息化集成設計軟件，其集成了遙感數據、衛星影像資料以及航拍、GIS等柵格數據和矢量信息化數據資料，并采用分辨率“Rg”作為描述其影像的常用參數。通常而言，Google Earth視圖高度與分辨率成反比，以Google Earth為代表的信息化設計軟件信息真實、覆蓋面廣、精度高，其能夠獲取各種數字化與信息化相關數據資料。所以，將這一技術應用到當前我國鐵路交通選線設計中，能夠借助虛擬的地理環境建模平臺，對鐵路交通線路進行合理設計與優化[2]。

2.分析鐵路選線設計信息化系統及技術

Google Earth技術也被簡稱為“GE”，其提供的是開放、高度集成與共享的地理信息數據。在采用GE技術進行鐵路交通選線設計時，首先需借助GE技術進行視圖切換，獲取鐵路沿線相關線路地理坐標信息數據，并進行批量化處理。一般而言，視高越大，視圖窗口內數據量也就越大，則一次性批量能夠提取的數據也就越多。但在鐵路選線設計時，為了提高數據獲取效率與精度，必須要選取適宜的視高，減少對視圖的切換次數，可采用的信息化系統及關鍵技術如下：

2.1 選線設計信息化系統

2.2.1 AOCAD

AOCAD是一種用于鐵路選線設計前期規劃階段的三維空間線路優化系統，基于AOCAD計算機信息化技術可制定鐵路選線設計初步優化技術方案。為了確保設計的相關技術方案能夠滿足鐵路選線設計相關優化約束條件，需通過標準化接口經過對鐵路選線設計方案進行共享式交互性修改，使之與鐵路精細化選線設計實現無縫銜接。

常見的鐵路三維空間線路選線優化系統包含的信息化數據有環境數據、地質信息以及數字地形信息等。在具體設計時，需要根據不同的鐵路線路區域設計方案，確定最佳的限度坡度技術標準、夾直線長、最小曲線半徑等，進而對設計方案中所涉及到鐵路橋涵、隧道路基以及征地拆遷等實際工程費用進行準確計算，由此在鐵路線路設計中體現其終點、起點及位置和方向甚至途經區域等。

2.2.2 RACAD

RACAD這一信息化技術主要用于對新建鐵路進行數字化選線，其中包括預留二線設計以及新建鐵路雙線設計和單線設計等。通過對新建鐵路線路的橫斷面設計線以及線路平縱動態設計線、用地設計線等進行實時聯動設計，能夠大規模實現對新建鐵路三維場景的實時設計情況進行動態瀏覽。

2.2.3 EACAD

在對既有鐵路空間線位進行自動重構二線設計時，需要采用EACAD二線數字選線系統進行鐵路改建與重構設計?；谶@一軟件及信息化技術主要是針對既有完整的鐵路線位進行增線貫通設計與改建全線設計，進而實現對整個鐵路地理信息的平、縱、橫交互關聯設計。

2.2.4 TACAD

TACAD鐵路樞紐數字選線系統主要用于對鐵路樞紐中多線路方案進行關聯設計。在設計過程中，基于TACAD技術能夠通過對鐵路線路之間的相關關聯約束性關系進行實時、動態更新和驗算等組織管理。與此同時，還可采用快捷、方便的道岔布線工具，構建鐵路各線路之間的動態關聯性。

2.2 選線設計技術

除了上述幾種信息化系統工具外，在鐵路交通信息化選線優化設計時，還需用到以下幾種關鍵技術：

首先，是能夠自動生成可供瀏覽的立體三維空間場景數據的實現技術?；谶@一技術，能夠對鐵路線路三維與二維空間數據進行分析與管理，進而實現對三維立體場景的動態裁剪與調度。與此同時，還可基于多處理器下的集群處理關鍵技術，對多數據源動態進行快速管理關聯。此外，還可在設計時，通過地面DEM信息與相關遙感影像之間的相互疊加，經過對光照以及消隱和紋理映射等相關信息參數進行設置，進而真實再現鐵路線路的三維景觀。

其次，是用于鐵路選線設計時的斷面交互、平面交互設計三維選線關鍵技術?；谶@一技術通過對鐵路線路平面進行交互設計，對車站及橋隧等進行交互設計，對排水系統進行交互設計等，最終能夠確定最佳的鐵路選線設計優化技術方案，然后，針對設計方案進行系統評估、投資評估以及方案評價分析，從而提高鐵路交通選線設計優化合理性與科學性。

此外，在鐵路線路選線設計三維虛擬勘踏選線中，需要采用數據管理與交互設計技術對海量化數據進行快速處理與管理，進而可以幫助勘探設計人員全面掌握和了解相關信息。在系統數據管理平臺以及兼容性、靈活性技術平臺支撐下，可對鐵路線路選線設計相關海量化數據資料信息等進行CAD文件導入與導出、信息資料查找以及鏈接操作等。與此同時，還能夠針對不良規模地質地形和鐵路線路分布范圍進行詳細分析，從而為提高鐵路選線設計方案提供有益參考。

3.三維立體選線設計的運用

在具體應用過程中，主要包含兩方面的應用體現：

一方面，基于上述相關技術可搭建能夠為鐵路選線設計提供信息化輔助依據的地理環境虛擬建模仿真平臺。其中，可以借助立體衣服以及眼睛、頭盔等在進入式虛擬空間下對空間內相關物體進行交互。具體而言，有半進入式與完全進入式虛擬地理空間兩種虛擬地理環境。在這些環境下，通過對三維立體鏡像進行實時更新，可采用虛擬技術以及屏幕投影技術等，搭建信息化建模仿真技術平臺，輔助立體可視化設備，虛擬工程數據庫系統以及實景仿真系統、數字信息生成系統等，集交互設計、虛擬技術以及高效計算為一體，進而更好地完成鐵路交通選線優化設計數據采集、分析與處理工作。

另一方面，基于GE技術可分析鐵路選線設計相關影像數據精度以及坐標信息等，并獲取水系、區域地貌地形以及城鎮格局分布、路網等，繪制不同比例的等高線地圖，進而用于數字地形圖的制作；同時，還可構建數字地模，將控制點貫穿于鐵路全線，通過提取GE三維坐標用于地質布孔和輔助測繪，通過專業的地形地貌分析，可初步獲取鐵路線路行徑區域地質狀態[3]。

結束語

綜上所言，GE是一種典型的信息化技術，其在鐵路設計中有著非常廣泛的應用?；贕E技術的相關設計特點及應用優勢，本文將這一技術應用到鐵路選線優化設計中，通過應用分析，有效提升了鐵路線路設計可行性與效率，為鐵路線路三維可視化設計及實現奠定了良好基礎。