鐵路線路平縱橫實時聯動設計方法研究

中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031

伴隨著科學技術的快速發展，各行各業都有了長足的進步。當前的時代是以信息技術為主導的時代，不論是互聯網的飛速發展，還是人工智能的開發研究，都離不開信息技術。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展的重點。要進行鐵路建設，就需要進行鐵路線路設計，而鐵路線路若通過人工設計，通常存在設計效率低、操作復雜等問題，因此需要開發出新的鐵路線路設計方法。鐵路線路平縱橫實時聯動設計方法是一種有效的鐵路線路設計方法，一般基于Auto CAD平臺以及Object ARX 2010開發包中的一些功能，最終完成平縱橫多個視口的設計、縱斷面坡度自動化設計和坡度約束處理等多項鐵路線路設計。實踐證明，該方法能夠簡化鐵路線路設計工作，提升鐵路線路方案設計和優化效率，具有極高的應用價值。

1 鐵路線路設計的準備工作

1.1 構建數字地面模型

可以使用通過測繪采集的數據，對其中經過分類與處理之后的雷達點云數據或者三維地形圖，采用圖形數據中的等高線、地形點圖層數據，構建數字地面模型。需要進行dwg文件的創建，并且將其作為鐵路線路平縱橫設計的項目文件，要把地形圖文件放到上述文件夾中，在打開項目文件時，能夠進行地形圖文件名的自動檢索，從而可以隨時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，直至項目文件關閉時進行數字地面模型構建對象。

1.2 設置鐵路線路平縱橫設計的基本參數

進行鐵路線路平縱橫設計基本參數的設置，主要是為了在使用相關軟件進行鐵路線路的平縱橫設計之時，軟件系統能夠自行依照已經設置好的基本參數進行一些默認的設計，這樣可以提高系統自動化程度、減少用戶的交互輸入、極大地減輕工作量，使鐵路線路設計更加簡便，從而提升鐵路線路設計的工作效率。這些可以進行設置的基本參數有最小坡長、最大坡度、豎曲線半徑、數曲線半徑、路基寬度、站坪長度、邊坡高度與坡率等，都應該在相對應的項目文件所在目錄中構建參數文件。

1.3 構建鐵路線路設計平縱橫視口

視口主要作用是顯示設計內容，在視口中可以進行鐵路線路的設計和圖形的平移、縮放等操作，并且不會對其他的視口產生影響。在平縱橫視口構建中，可以選擇單文檔多視口方法，在項目文件中創建3個視口，將其作為鐵路線路平縱橫設計視口，將平面視口置于上方來進行平面線位自定義實體的顯示；將縱斷面視口置于下方，對縱斷面自定義實體進行顯示；將橫斷面的視口置于右側，從下到上對線位橫斷面自定義實體進行排列。對于平縱橫視口的大小，相關工作者可以依據實際情況進行調整，選擇最合適的設計視口。

1.4 建立鐵路線路平縱橫實體管理字典

在Auto CAD中，字典的主要作用是作為容器對象進行管理以及組織數據庫中的實體對象。具體的創建過程是，在項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置平面線位的ID、全部平面線位的ID數組、地形圖中的道路ID數組；而在縱斷面字典中要設置縱斷面ID、全部縱斷面ID數組。還應該添加擴展字典，需要創建在指定的位置，擴展字典中要有隧道、車站等數組。

2 鐵路線路平縱橫交互和自動化設計

對于鐵路線路平縱橫交互和自動化設計，要從三個方面入手，分別是平面、縱斷面以及橫斷面，在這三個方面的設計中既需要有一定的獨立性，又應該有內在的關聯性。獨立性能夠使設計更加高效，而關聯性則保證了在三個方面的設計完成之后可以順利地進行對接，最終完成實時聯動。

首先，就平面視口內的交互式平面設計而言，有較多的部分需要考慮，并且進行自動設計有一定難度。在使用ARX拖動技術的前提下，在平面視口中進行平面線位交點的設置時，要一個一個進行添加，接著對曲線半徑進行編輯操作和曲線長度的緩和，構建出平面線位自定義實體。

其次，縱斷面視口內自動化縱斷面設計應該進行相關步驟的順序設置，優先進行自動化設計，接著進行交互式優化。縱斷面視口自動化設計有五個步驟：（1）在縱斷面視口中構建縱斷面自定義實體，這個步驟主要依照平面線位和里程數據；（2）進行縱斷面地面線的設計，這需要依靠前邊構建的數字地面模型來完成對應工作；（3）依據上個步驟獲取的地面線，運用軟件的相關功能來對坡度進行自動模擬；（4）對最小坡長、最大坡度、高程控制點等方面進行約束處理；（5）按照挖深基本參數以及最大填高來進行橋梁與隧道的自動設計。

最后，進行橫斷面視口內自動化橫斷面設計，自動化橫斷面設計主要是為了反映出線路的平縱方案。在橫斷面視口中，應該按照由下到上的順序來進行線位排列，并且線位之間相隔為50m的橫斷面自定義實體，接著應該進行路基面、側溝、邊坡、地面高程、隧道缺口等部分的繪制。在每一個平面中，要依據里程按照從小到大的順序對相關的橫斷面進行排列，在橫斷面視口中要按照從下到上的順序排列。橫斷面設計的結果最終會作為平面坡腳線設計的基礎數據。

3 編輯優化鐵路線路平縱橫實時聯動設計

3.1 多夾點驅動的平縱橫編輯

對于夾點驅動自定義實體來說，其主要是使用CAD技術進行設計，主要可以分成三個部分的設計。首先，是平面夾點，其包含了交點、ZH、HY、QZ、YH、HZ、直線中點以及曲線資料的中間點，在進行拖動交點的前提下，可以進行夾直線中點的添加，這樣就能夠完成直線邊的便捷平移。進行QZ點的添加之后，對曲線半徑進行修改以及取整就會非常方便。其次，是縱斷面夾點，其中包含了變坡點以及坡段線中點，可以完成對變坡點或坡段點的移動。最后，是平縱設施的夾點，應該添加夾點的部分有橋梁、隧道、車站等，在這些位置添加夾點，能夠使對于工點部位和長度的拖動修改更加便利，從而更高效地完成圖形對數據的驅動。

3.2 立交道平縱斷面控制點的自動化構建

在進行鐵路選線或者方案優化時，有較多立交跨越鐵路的情況，在這種狀態下就要進行立交道路平縱斷面控制點的自動構建。進行自動構建的主體是軟件，軟件能夠依照已有的鐵路線路平縱橫設計圖進行相關的控制點計算，并且完成標示，最終完成立交道路平縱斷面控制點的自動構建。

3.3 基于通知和反應器技術的平縱橫聯動設計

在平縱橫聯動設計中，需要處理的內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聯動設計機制中，要關注反應器，反應器的主要作用是響應輸入事件，還有對實體進行添加，對編輯、刪除等事件進行響應。反應器一般有四種，分別是編輯反應器、數據庫反應器、對象反應器、自定義反應器。編輯反應器的主要作用是對Auto CAD的命令進行監視；數據庫反應器的作用是對數據庫中對象的建立、修改和刪除進行監視；對象反應器的作用是對指定對象的建立、修改和刪除進行監視；自定義反應器的作用是監視對象。

3.4 按里程實時同步顯示平縱橫多視窗

由于回顧鐵路線路中的某一個里程的設計情況較為麻煩，因此需要依據相同里程，將平縱橫設計結果同步顯示在各自的視口中。要實現同步顯示，編輯反應器發揮著重要的作用，當鼠標在一個視口中移動時，編輯反應器獲取平移命令，對其他兩個視口進行調整，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時同步顯示。

4 結束語

傳統鐵路線路設計多以手工設計為主，軟件編制程序結構分別對橫斷面、縱斷面、平面進行設計，整體設計流程缺乏聯動性，其設計方案無法做到實時協同，因此需反復修改設計稿，對比優化橫縱平面方案，設計工作煩瑣復雜，且效率低下。綜上所述，應用Object ARX通知與反應器技術，可解決這一問題，對于鐵路線路平縱橫實時聯動設計方法研究具有重要的意義，可將鐵路線路平縱橫設計相互聯系統一起來，根據用戶的需求，設計并梳理整體設計流程，極大程度上簡化了設計流程，提高了鐵路線路設計的工作效率。