铁路线路平纵横实时联动设计方法研究

中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031

伴随着科学技术的快速发展，各行各业都有了长足的进步。当前的时代是以信息技术为主导的时代，不论是互联网的飞速发展，还是人工智能的开发研究，都离不开信息技术。铁路历来是我国较为重要的基建工程，其中高速铁路更是目前发展的重点。要进行铁路建设，就需要进行铁路线路设计，而铁路线路若通过人工设计，通常存在设计效率低、操作复杂等问题，因此需要开发出新的铁路线路设计方法。铁路线路平纵横实时联动设计方法是一种有效的铁路线路设计方法，一般基于Auto CAD平台以及Object ARX 2010开发包中的一些功能，最终完成平纵横多个视口的设计、纵断面坡度自动化设计和坡度约束处理等多项铁路线路设计。实践证明，该方法能够简化铁路线路设计工作，提升铁路线路方案设计和优化效率，具有极高的应用价值。

1 铁路线路设计的准备工作

1.1 构建数字地面模型

可以使用通过测绘采集的数据，对其中经过分类与处理之后的雷达点云数据或者三维地形图，采用图形数据中的等高线、地形点图层数据，构建数字地面模型。需要进行dwg文件的创建，并且将其作为铁路线路平纵横设计的项目文件，要把地形图文件放到上述文件夹中，在打开项目文件时，能够进行地形图文件名的自动检索，从而可以随时获取铁路线路纵断面、横断面地面高程信息，该方法可将地形图文件作为输入的参数，直至项目文件关闭时进行数字地面模型构建对象。

1.2 设置铁路线路平纵横设计的基本参数

进行铁路线路平纵横设计基本参数的设置，主要是为了在使用相关软件进行铁路线路的平纵横设计之时，软件系统能够自行依照已经设置好的基本参数进行一些默认的设计，这样可以提高系统自动化程度、减少用户的交互输入、极大地减轻工作量，使铁路线路设计更加简便，从而提升铁路线路设计的工作效率。这些可以进行设置的基本参数有最小坡长、最大坡度、竖曲线半径、数曲线半径、路基宽度、站坪长度、边坡高度与坡率等，都应该在相对应的项目文件所在目录中构建参数文件。

1.3 构建铁路线路设计平纵横视口

视口主要作用是显示设计内容，在视口中可以进行铁路线路的设计和图形的平移、缩放等操作，并且不会对其他的视口产生影响。在平纵横视口构建中，可以选择单文档多视口方法，在项目文件中创建3个视口，将其作为铁路线路平纵横设计视口，将平面视口置于上方来进行平面线位自定义实体的显示；将纵断面视口置于下方，对纵断面自定义实体进行显示；将横断面的视口置于右侧，从下到上对线位横断面自定义实体进行排列。对于平纵横视口的大小，相关工作者可以依据实际情况进行调整，选择最合适的设计视口。

1.4 建立铁路线路平纵横实体管理字典

在Auto CAD中，字典的主要作用是作为容器对象进行管理以及组织数据库中的实体对象。具体的创建过程是，在项目文件中建立平面字典与纵断面字典，其类型是有名对象，在平面字典里面要设置平面线位的ID、全部平面线位的ID数组、地形图中的道路ID数组；而在纵断面字典中要设置纵断面ID、全部纵断面ID数组。还应该添加扩展字典，需要创建在指定的位置，扩展字典中要有隧道、车站等数组。

2 铁路线路平纵横交互和自动化设计

对于铁路线路平纵横交互和自动化设计，要从三个方面入手，分别是平面、纵断面以及横断面，在这三个方面的设计中既需要有一定的独立性，又应该有内在的关联性。独立性能够使设计更加高效，而关联性则保证了在三个方面的设计完成之后可以顺利地进行对接，最终完成实时联动。

首先，就平面视口内的交互式平面设计而言，有较多的部分需要考虑，并且进行自动设计有一定难度。在使用ARX拖动技术的前提下，在平面视口中进行平面线位交点的设置时，要一个一个进行添加，接着对曲线半径进行编辑操作和曲线长度的缓和，构建出平面线位自定义实体。

其次，纵断面视口内自动化纵断面设计应该进行相关步骤的顺序设置，优先进行自动化设计，接着进行交互式优化。纵断面视口自动化设计有五个步骤：（1）在纵断面视口中构建纵断面自定义实体，这个步骤主要依照平面线位和里程数据；（2）进行纵断面地面线的设计，这需要依靠前边构建的数字地面模型来完成对应工作；（3）依据上个步骤获取的地面线，运用软件的相关功能来对坡度进行自动模拟；（4）对最小坡长、最大坡度、高程控制点等方面进行约束处理；（5）按照挖深基本参数以及最大填高来进行桥梁与隧道的自动设计。

最后，进行横断面视口内自动化横断面设计，自动化横断面设计主要是为了反映出线路的平纵方案。在横断面视口中，应该按照由下到上的顺序来进行线位排列，并且线位之间相隔为50m的横断面自定义实体，接着应该进行路基面、侧沟、边坡、地面高程、隧道缺口等部分的绘制。在每一个平面中，要依据里程按照从小到大的顺序对相关的横断面进行排列，在横断面视口中要按照从下到上的顺序排列。横断面设计的结果最终会作为平面坡脚线设计的基础数据。

3 编辑优化铁路线路平纵横实时联动设计

3.1 多夹点驱动的平纵横编辑

对于夹点驱动自定义实体来说，其主要是使用CAD技术进行设计，主要可以分成三个部分的设计。首先，是平面夹点，其包含了交点、ZH、HY、QZ、YH、HZ、直线中点以及曲线资料的中间点，在进行拖动交点的前提下，可以进行夹直线中点的添加，这样就能够完成直线边的便捷平移。进行QZ点的添加之后，对曲线半径进行修改以及取整就会非常方便。其次，是纵断面夹点，其中包含了变坡点以及坡段线中点，可以完成对变坡点或坡段点的移动。最后，是平纵设施的夹点，应该添加夹点的部分有桥梁、隧道、车站等，在这些位置添加夹点，能够使对于工点部位和长度的拖动修改更加便利，从而更高效地完成图形对数据的驱动。

3.2 立交道平纵断面控制点的自动化构建

在进行铁路选线或者方案优化时，有较多立交跨越铁路的情况，在这种状态下就要进行立交道路平纵断面控制点的自动构建。进行自动构建的主体是软件，软件能够依照已有的铁路线路平纵横设计图进行相关的控制点计算，并且完成标示，最终完成立交道路平纵断面控制点的自动构建。

3.3 基于通知和反应器技术的平纵横联动设计

在平纵横联动设计中，需要处理的内容有平面交互式选线、编辑平面、编辑纵断面、编辑横断面。在CAD联动设计机制中，要关注反应器，反应器的主要作用是响应输入事件，还有对实体进行添加，对编辑、删除等事件进行响应。反应器一般有四种，分别是编辑反应器、数据库反应器、对象反应器、自定义反应器。编辑反应器的主要作用是对Auto CAD的命令进行监视；数据库反应器的作用是对数据库中对象的建立、修改和删除进行监视；对象反应器的作用是对指定对象的建立、修改和删除进行监视；自定义反应器的作用是监视对象。

3.4 按里程实时同步显示平纵横多视窗

由于回顾铁路线路中的某一个里程的设计情况较为麻烦，因此需要依据相同里程，将平纵横设计结果同步显示在各自的视口中。要实现同步显示，编辑反应器发挥着重要的作用，当鼠标在一个视口中移动时，编辑反应器获取平移命令，对其他两个视口进行调整，然后把相同里程放置在视口中央，这样就完成了对平纵横多视窗的实时同步显示。

4 结束语

传统铁路线路设计多以手工设计为主，软件编制程序结构分别对横断面、纵断面、平面进行设计，整体设计流程缺乏联动性，其设计方案无法做到实时协同，因此需反复修改设计稿，对比优化横纵平面方案，设计工作烦琐复杂，且效率低下。综上所述，应用Object ARX通知与反应器技术，可解决这一问题，对于铁路线路平纵横实时联动设计方法研究具有重要的意义，可将铁路线路平纵横设计相互联系统一起来，根据用户的需求，设计并梳理整体设计流程，极大程度上简化了设计流程，提高了铁路线路设计的工作效率。