站场与站后专业一体化数据接口的研究

杨绪坤

(铁道第三勘察设计院集团有限公司 线站处，天津 300142)

在铁路工程项目设计过程中，站后十几个专业需要在车站平面布置图的基础上开展设计工作，在站后各专业中有效利用站场平面图已经成为提高铁路工程项目整体设计效率的关键。信号和接触网专业需要根据站场平面图上的数据生成其专业设计图，站后其他专业需要在站场平面图的基础上进行专业设计。因此，研究与开发站场和站后各专业间的一体化数据接口十分重要。

1 需求分析

1.1 车站线路平纵断面数据要求

接触网专业和信号专业是车站平面设计数据的主要用户，接触网专业需要根据站场专业提供的设计数据，在接触网设计软件平台中还原接触网专业站场图，在此基础上实现接触网的智能设计；信号专业需要根据站场提供的设计数据，生成车站信号平面布置图；其他专业在进行本专业设计时也需要在站场平面图中实时查询线路有关信息。

线路平纵断面数据中应有一个包括车站所有既有和设计线路的股道表，在股道表中每一条线路应包括股道编号、股道用途、图素组成、变坡点等信息。其中，线路图素又可进一步分为直线、曲线、道岔和车挡；曲线应有位置、半径、缓和曲线长等信息；道岔应包括道岔编号、辙叉号、轨道类型、开向等信息。

1.2 车站建筑物及站场设备数据要求

站后专业有数据要求的站区建筑物和站场设备主要包括：房屋、站台、平立交道、检查坑、信号机警冲标、桥涵等。

在现有的铁路项目设计中，站场平面图上布置房屋是设计的关键步骤之一，站后专业都是依据带房屋车站平面布置图进行本专业设计的。在多专业参与的情况下，规范各专业间房屋数据的传递规则将有利于提高设计效率和质量。

1.3 里程系统

各专业协同工作的基础之一是具有统一的坐标系，在铁路设计中沿线路方向延展的坐标系称为里程系统。曲线交点、道岔岔心、车挡、信号机、房屋等车站建筑物和设备的坐标都是相对于特定的里程系统而言的。因此，所有坐标数据被站后各专业正确使用的前提是建立统一的里程系统。

1.4 数据载体要求

站场与站后一体化数据接口的研究必须充分考虑与站后专业软件的衔接需要，站场与站后专业数据接口必须具有广泛的适用性和通用性。

2 数据接口构建方式的选择

考虑到站后各专业都有各自的专业设计软件，对站场数据的要求不尽相同，因而为站后专业构建通用的站场数据接口是解决问题的最好途径。实现通用数据接口的主要方式如下。

（1）自定义实体。自定义实体是AutoCAD二次开发工具ObjectARX中的一项技术，利用该技术，用户可以在CAD中定义自己的图形实体。该项技术的特点是功能强大，用户可以向自定义实体中添加任何信息，不受容量的限制。自定义实体作为一个整体，易于修改和编辑，但兼容性较差，在不加载用户定义模块时，CAD只显示自定义实体，而对实体不能进行编辑和信息查询。 如果采用该种技术，站场专业在提供DWG图形的同时需要提供模型定义程序模块。由于DWG图形中包含大量的自定义实体，因而对于不需要数据接口的专业将造成不便；模型定义程序模块又限制了站后专业软件的开发环境。

（2）扩展数据(扩展记录)。扩展数据(扩展记录)是AutoCAD公司提供的一种在DWG图形元素上添加用户定义信息的技术，用户可以利用该技术以一种特定的格式向图形元素上添加自定义信息，以区分图形元素间的不同用途，其特点是通用性强，提供的DWG图形中不包含自定义实体，提供的数据接口不受CAD版本和开发环境的限制。

（3）数据库(EXCEL表、文本文件)。利用数据库实现通用数据接口是在图形之外再提供一个与图形相关的数据库表用于保存图形中图素的信息，这就要求站场专业必须同时提供图形文件和数据库表，并保持图形与数据库表的一致性，造成管理成本增加。

通过以上分析，考虑到数据接口的通用性和自定义实体对站后专业的限制，以及站后专业软件开发环境，确定采用扩展数据(扩展记录)的方式构建通用数据接口，以DWG图形文件为载体为站后专业提供接口数据。

3 通用数据接口的构建

3.1 股道模型

通过对站场平面图的分析，车站每条设计股道实质上是直线、曲线、道岔、车挡等基本线路设备模型的有序集合，车站咽喉区是各条股道交织在一起形成的一种网状结构，因而股道可以抽象成一种双向链表式数据结构，用以描述股道各设备模型间的连接关系，并通过为道岔不同端点赋予不同股道号，实现不同股道间连接关系的描述，即实现对咽喉区网状结构的数据描述。

完整的股道模型不仅包括各设备模型间的关联关系，还包括股道编号、车场名称、股道用途、股道类别、股道进路等非图形信息。因此，股道表中的所有股道信息，以非图形信息的方式保存在CAD有名对象词典中。道岔等线路设备模型，需要以一组CAD简单图形的组合进行表示。如：单开道岔可以由一个表示道岔标志的“图块”＋表示道岔三条边的“直线”＋表示道岔编号的“文字”组成，在这组简单图形中，其中的一个图形保存了该图素的标识和属性信息，可以用于区分其他设备，该图形称为模型主体，除模型主体以外的其他图形称为该模型主体的从属图素。模型主体通过一个列表来管理其所有从属图素，从属图素也要记录所属的模型主体，以实现模型主体与从属图素间的双向身份识别，从而共同作用以完成对设备模型的完整描述。站后专业软件通过读取保存在模型主体中设备的参数，以区分不同的设备类型和型号。

依据上述思路，直线、曲线、道岔、复式交分道岔、车挡的数据模型设计如表1所示。

股道模型与线路设备模型间的关系如图1所示。

3.2 里程系统模型

里程系统模型与股道模型有着相似的结构，里程系统模型的模型主体是一条沿线路走向的多义线，多义线的扩展数据中保存了里程字头、起始里程和大里程方向。

表1 数据模型设计表

图1 股道模型与线路设备模型间的关系图

利用里程系统，用户可以获得图形中任意一点的里程和偏移量。

3.3 房屋及站场设备模型

房屋模型采用和道岔等其他站场设备相同的模型形式，其模型主体是一条封闭的多义线，从属图素包括房屋编号、层标志、房屋开向标志。

编号、名称、所属专业、面积、层数、图号、室内外地坪标高等房屋属性以扩展数据的形式保存在模型主体中。

依据上述同样的方法，可构建出信号机、警冲标、站台、桥涵等其他站场设备模型。

3.4 数据结构设计

无论是模型主体中的扩展数据，还是非图形信息的扩展记录，其数据都需要按照一定的结构保存。图2为使用面向对象技术构建的一种具有5层派生关系的数据结构方案，在该方案中所有的数据结构都派生自“一体化数据模型基类”。

4 站后专业获取站场设计数据流程

通用数据接口构建完成后，站场专业软件需要对应增加生成接口数据的功能，同时信号、接触网等专业软件也需要增加接口数据接收功能。

对于上房屋、信息查询等通用功能，由站后一体化数据接口项目组编制统一的程序供各专业使用。

站场平面图设计数据由站场专业传递至站后各专业的过程如图3所示。

图2 数据结构图

图3 站后专业获取站场设计数据流程

5 结束语

站场与站后专业一体化数据接口的研究只考虑了现有生产设计流程下，在现有站场设计软件和站后设计软件之间建立起一条数据共享的通道，而未来基于网络数据库技术和三维设计技术的三维协同设计平台，将是实现站场与站后专业一体化设计的有效途径。