信息化技术对提升铁路选线设计的应用体会

2019-02-17廖锦

四川水泥 2019年1期

廖锦

(中铁二院（成都）建设发展有限责任公司，成都 610000)

前言

我国铁路事业快速发展，目前我国铁路交通已经建立起非常完善的网络体系，与航空和公路等一般的交通方式相比，铁路交通运输具有污染小、成本低以及运力强大、能耗低等优点和特点，因此在铁路建设蓬勃发展的时代背景下，国家对于铁路选线设计要求也在不断提高[1]。而以往在铁路交通选线设计时，大多在二维平面地图上进行操作，缺乏对水文以及相关地质灾害的全面了解和把握，所以无法实现设计信息的交互、修改与浏览等。对此，本文采用Google Earth信息化软件，对铁路设计选线工作进行应用分析。

1.Google Earth数据分析处理介绍

Google Earth是一种信息化集成设计软件，其集成了遥感数据、卫星影像资料以及航拍、GIS等栅格数据和矢量信息化数据资料，并采用分辨率“Rg”作为描述其影像的常用参数。通常而言，Google Earth视图高度与分辨率成反比，以Google Earth为代表的信息化设计软件信息真实、覆盖面广、精度高，其能够获取各种数字化与信息化相关数据资料。所以，将这一技术应用到当前我国铁路交通选线设计中，能够借助虚拟的地理环境建模平台，对铁路交通线路进行合理设计与优化[2]。

2.分析铁路选线设计信息化系统及技术

Google Earth技术也被简称为“GE”，其提供的是开放、高度集成与共享的地理信息数据。在采用GE技术进行铁路交通选线设计时，首先需借助GE技术进行视图切换，获取铁路沿线相关线路地理坐标信息数据，并进行批量化处理。一般而言，视高越大，视图窗口内数据量也就越大，则一次性批量能够提取的数据也就越多。但在铁路选线设计时，为了提高数据获取效率与精度，必须要选取适宜的视高，减少对视图的切换次数，可采用的信息化系统及关键技术如下：

2.1 选线设计信息化系统

2.2.1 AOCAD

AOCAD是一种用于铁路选线设计前期规划阶段的三维空间线路优化系统，基于AOCAD计算机信息化技术可制定铁路选线设计初步优化技术方案。为了确保设计的相关技术方案能够满足铁路选线设计相关优化约束条件，需通过标准化接口经过对铁路选线设计方案进行共享式交互性修改，使之与铁路精细化选线设计实现无缝衔接。

常见的铁路三维空间线路选线优化系统包含的信息化数据有环境数据、地质信息以及数字地形信息等。在具体设计时，需要根据不同的铁路线路区域设计方案，确定最佳的限度坡度技术标准、夹直线长、最小曲线半径等，进而对设计方案中所涉及到铁路桥涵、隧道路基以及征地拆迁等实际工程费用进行准确计算，由此在铁路线路设计中体现其终点、起点及位置和方向甚至途经区域等。

2.2.2 RACAD

RACAD这一信息化技术主要用于对新建铁路进行数字化选线，其中包括预留二线设计以及新建铁路双线设计和单线设计等。通过对新建铁路线路的横断面设计线以及线路平纵动态设计线、用地设计线等进行实时联动设计，能够大规模实现对新建铁路三维场景的实时设计情况进行动态浏览。

2.2.3 EACAD

在对既有铁路空间线位进行自动重构二线设计时，需要采用EACAD二线数字选线系统进行铁路改建与重构设计。基于这一软件及信息化技术主要是针对既有完整的铁路线位进行增线贯通设计与改建全线设计，进而实现对整个铁路地理信息的平、纵、横交互关联设计。

2.2.4 TACAD

TACAD铁路枢纽数字选线系统主要用于对铁路枢纽中多线路方案进行关联设计。在设计过程中，基于TACAD技术能够通过对铁路线路之间的相关关联约束性关系进行实时、动态更新和验算等组织管理。与此同时，还可采用快捷、方便的道岔布线工具，构建铁路各线路之间的动态关联性。

2.2 选线设计技术

除了上述几种信息化系统工具外，在铁路交通信息化选线优化设计时，还需用到以下几种关键技术：

首先，是能够自动生成可供浏览的立体三维空间场景数据的实现技术。基于这一技术，能够对铁路线路三维与二维空间数据进行分析与管理，进而实现对三维立体场景的动态裁剪与调度。与此同时，还可基于多处理器下的集群处理关键技术，对多数据源动态进行快速管理关联。此外，还可在设计时，通过地面DEM信息与相关遥感影像之间的相互叠加，经过对光照以及消隐和纹理映射等相关信息参数进行设置，进而真实再现铁路线路的三维景观。

其次，是用于铁路选线设计时的断面交互、平面交互设计三维选线关键技术。基于这一技术通过对铁路线路平面进行交互设计，对车站及桥隧等进行交互设计，对排水系统进行交互设计等，最终能够确定最佳的铁路选线设计优化技术方案，然后，针对设计方案进行系统评估、投资评估以及方案评价分析，从而提高铁路交通选线设计优化合理性与科学性。

此外，在铁路线路选线设计三维虚拟勘踏选线中，需要采用数据管理与交互设计技术对海量化数据进行快速处理与管理，进而可以帮助勘探设计人员全面掌握和了解相关信息。在系统数据管理平台以及兼容性、灵活性技术平台支撑下，可对铁路线路选线设计相关海量化数据资料信息等进行CAD文件导入与导出、信息资料查找以及链接操作等。与此同时，还能够针对不良规模地质地形和铁路线路分布范围进行详细分析，从而为提高铁路选线设计方案提供有益参考。

3.三维立体选线设计的运用

在具体应用过程中，主要包含两方面的应用体现：

一方面，基于上述相关技术可搭建能够为铁路选线设计提供信息化辅助依据的地理环境虚拟建模仿真平台。其中，可以借助立体衣服以及眼睛、头盔等在进入式虚拟空间下对空间内相关物体进行交互。具体而言，有半进入式与完全进入式虚拟地理空间两种虚拟地理环境。在这些环境下，通过对三维立体镜像进行实时更新，可采用虚拟技术以及屏幕投影技术等，搭建信息化建模仿真技术平台，辅助立体可视化设备，虚拟工程数据库系统以及实景仿真系统、数字信息生成系统等，集交互设计、虚拟技术以及高效计算为一体，进而更好地完成铁路交通选线优化设计数据采集、分析与处理工作。

另一方面，基于GE技术可分析铁路选线设计相关影像数据精度以及坐标信息等，并获取水系、区域地貌地形以及城镇格局分布、路网等，绘制不同比例的等高线地图，进而用于数字地形图的制作；同时，还可构建数字地模，将控制点贯穿于铁路全线，通过提取GE三维坐标用于地质布孔和辅助测绘，通过专业的地形地貌分析，可初步获取铁路线路行径区域地质状态[3]。