天宝旷达方案三维优化决策系统在蒙内铁路路线设计中的应用初探

王兴宇 张波

摘要：本文简述了在工可阶段的长路线走廊带及方案设计比选中，如何利用旷达三维优化决策系统做到方案的最优化，不遗漏任何有价值的设计方案，及工程数量及造价的全自动设计

关键词：蒙内铁路天宝旷达 自动选线

中图分类号：F530文献标识码： A

1、蒙内铁路简介：

蒙-内铁路是东共体北部战略走廊的第一段，该走廊起于东非第一大港口肯尼亚蒙巴萨港，终止于乌干达首都坎帕拉，全长1584公里，是乌干达、卢旺达、布隆迪和南苏丹等内陆国家的物资进出通道，也是东非共同体内最重要的铁路交通干线。本次设计段为蒙巴萨至内罗毕段，全长485.303公里，设计时速120km/h，计划建设工期为5年，合同额总计38.04亿美元。

其中，线下土建部分合同额26.57亿美元，主要包括土方施工、桥涵施工，铺轨及站房建设等；线上部分合同额11.47亿美元，主要包括建设通信系统、信号系统、信息系统、电力系统、给排水系统，提供配套的机车和车厢及相应检测维护设备等。该项目为设计、采购、施工总承包合同（EPC），完全采用中国技术标准与规范。

该项目的建成不仅能为肯尼亚提供更快捷、更安全、更可靠的现代化客货运输服务，助力其经济增长；也将对东共体实现共同市场，整合内部资源，完善产业分工，促进东非地区旅游资源的开发起到巨大的推动作用。该项目的实施不仅标志着中国铁路标准进入东非地区，为中国铁路技术标准“走出去”起到示范性作用，更将带动中国铁路建设人才的培养以及工程机械设备、铁路机车及设施的出口。

2、天宝旷达系统简介

天宝旷达路线方案决策系统(旷达系统)是目前全球领先的智能化的公路和铁路路线方案三维优化决策系统。它可以帮助路线工程师在选线过程中综合处理社会可持续发展、环境保护、工程实施难度、工程投资等各种复杂问题，选择出最合理经济的走廊和路线方案。利用旷达系统不仅可以改善项目方案质量，控制项目的投资风险，还可提高方案研究的工作效率，降低工程师的劳动强度。旷达系统作为选线工程师的一个智能化辅助决策工具，在很短时间内，可实现大面积选线、多方案比选，为做到不遗漏最有价值的路线方案、提出合理线路走向方案提供有力支持。

旷达系统界面

在国际上，旷达系统已经成功地应用于500多个公路和铁路规划设计项目之中，重点项目如：美国德克萨斯州1600公里I69高速公路和铁路、美国阿拉斯加Juneau Access 公路项目、美国加州1000公里高速铁路网、澳大利亚布里斯班至墨尔本1600公里高铁、东西横跨澳大利亚大陆的3370公里矿运铁路等。

3、旷达路线方案决策系统在蒙内铁路项目中的应用

（1）、数字模型的选取

由于项目所在区域处于非洲，没有1：5万或者1：1万地形图，本次地面数字模型的选取采用ASTER GDEM 的数据。ASTER的全球数字高程模型（ASTER GDEM）由日本METI和美国国家航空和航天局NASA开发。 采用ASTER星载地球观测光学仪器收集的数据生成。ASTER GDEM覆盖整个地球土地表面99%高分辨率。 ASTER GDEM自2011年10月v2发布以来，已广泛应用于许多用户。

（2）、限制条件的选取

限制条件包括环境敏感区、城区、几何设计标准、地质情况、工程费用经济指标、构筑物单价及路线与现行区域或线性构筑物的跨越和净空要求等。线性物和区域边界线数据可以直接通过CAD或GIS数据导入旷达系统。也可以通过鼠标在卫星照片和航片上跟踪生成。

由于蒙内铁路穿越动物保护区，不良地质区域也比较多，途径的城镇路段密集。在优化选线之前，我们基本把这些不可穿越的动物保护区等全部导入旷达系统中。同时路线的等级参数，几何标准等也已经确定。

费用参数

几何设计参数

（3）、满足条件的路线方案生产

旷达系统在经过成千上百万次的迭代优化运算后，提供了20条低费用并满足限制条件的优化路线方案供用户选择。旷达优化结果不是单独一条路线方案，而是生成一系列的优化路线方案供用户选择，帮助用户进行多方案同深度定量分析和比选，平衡考虑环境影响和工程造价以及其他重点工程。

（4）、路线的工程量及造价成果

结合旷达提供的路线方案，我们可以实时实现平纵横动态显示，同时可以显示路线全线及分段工程量及费用以便进行多方案分析比较。每条路线的汇总表上将显示路线的工程量和造价，包括填挖土石方、借土、弃土及桥隧涵洞的数量和费用。旷达系统为每个方案提供了各种报表和方案图等。

路线查看

路线对比及工程量

（5）三维动态漫游、路线备选方案浏览

经过比选，确定的路线方案直接叠加在三维地模及卫片和航片上，进行三维动态漫游。在平面和纵断面及横断面上显示路线的填挖状况，桥梁和隧道位置。

三维动态漫游

4、结束语

旷达系统作为选线工程师的一个智能化辅助决策工具，在很短时间内，可实现大面积选线、多方案比选，为做到不遗漏最有价值的路线方案、提出合理线路走向方案提供有力支持。旷达系统的路线方案满足国内铁路、公路路线设计的规范要求，在摆脱目前完全依靠人工选线的传统作法、提高前期工作效率上有较积极的意义。旷达系统的快速优化运算，可以帮助规划者快速进行敏感性分析，快速提出满足新的限制条件的路线方案，为环境评估和公众咨询提供科学的依据。