信息化技术在铁路线路设计中的思考与运用

于天龙

摘要：线路设计作为铁路建设中的基础工作之一，直接影响着铁路整体的建设水平与成本投入，因此必须高度重视铁路线路的设计工作，并提高设计要求。铁路线路设计工作中正在广泛运用信息化技术，不仅能够提升线路的设计效率，还能够为铁路建设项目质量提供了有效保障。从铁路线路与信息化技术的发展现状入手，分析铁路线路设计及应该遵循的标准，寻找铁路线路设计中存在的问题，提出铁路线路设计中信息化技术的实践应用，仅供参考。

关键词：铁路线路设计；信息化技术；应用思考

一、前言

铁路线路的设计工作在铁路项目建设中属于基础工作，除了会对成本造价产生影响以外，又能影响其施工质量，因此在设计铁路线路过程中，需要深层勘查与研究，力求给铁路建设设计出低成本高质量的铁路线路。如此设计工作中必须充分运用信息化设计理念，有利于提升设计效果，而且还能提升设计精准度，从而给铁路建设提供安全性及稳定性保障。

二、铁路线路和信息化技术的发展现状

网购车票、销售系统经营、TMIS等都在全面运用信息化技术，在这些技术的支撑下，铁路运行系统不断实现信息化技术创新，致力于数据统计运输系统的构建，使车辆与机务管理均实现了信息化，铁路办公系统也实现了自动化。此外，在铁路线路设计中采用信息化技术牵涉很多方面，如铁路运营管理、服务工作、运输等。为确保铁路行业的整体运行效果、运输管理效果、公共服务要求的实现，应该提高铁路线路设计信息化建设要求。针对铁路线路设计工作中现存的问题而言，只有科学选择应对措施，才能推动铁路后续的稳健发展，从而保证铁路行业可持续发展目标得以实现[1]。

三、铁路线路设计中应遵循的标准

进一步提升铁路项目的设计水平以及施工稳定性，必然能够为我国基础设施建设奠定良好基础，同时也可以推动设计工作面向标准化规范化专业化的方向发展。高质量的专业团队、稳定的技术及体系、高质量的项目管理方案必然能够推动我国铁路工程向标准化和规范化方向发展，而铁路线路的设计也能够有明确的人员和技术支撑，这就要求铁路线路的设计人员必须遵循该标准落实工作，具体如下：

首先，要结合不同铁路的规划情况进行等级划分，在全面增强行车速度的基础上，还可以为铁路线路后续的维护和使用奠定良好基础。线路的等级划分工作开展需要结合不同的标准以及不同项目的属性来完成，比如线路的定位、列车的行进速度、承载量要素都是划分路线等级的主要依据。等级的划分要结合实际的项目情况展开，要考虑铁路属性以及周边环境的影响因素，也要考虑前期的建设成本和后续的列车应用频率。在线路设计中，还需对列车投入效益充分思考，在设计标准确定后，还需制定完善的列车行驶速度标准。

其次，要充分认识到铁路线路设计年度的具体规范，能够为铁路线路的使用和后续优化提供可行性空间。在这一领域需要考虑社会发展不同阶段的方向，并且了解年度设计标准，严格按照这些依据进行线路的设计，不仅可以保障铁路的质量安全，还可以增强项目的总体经济效益。在设计铁路线路过程中，必须充分采用现代化技术手段，如此才能确保施工操作完成于规范时间内，提升建设水平，使社会经济的发展需求得到满足。在我国铁路线路的设计规范中，应该加强确定线路的设计年度，包含远近期，近期为5年时间，远期为10年时间。该标准作为融合我国发展水平及产业结构制定的标准。铁路设计年度也要合理调整，改变近期交付的运营时间为10年，改变远期时间为20年，此种鲜明标准呈现于我国按照经济需求调整铁路线路设计的一种观念[2]。

最后，铁路线路的设计应满足安全原则。铁路运行速度逐渐上升的情况下，对安全性方面提出越来越高的要求，为确保列车可以安全行驶，需通过安全性设计规范的制定，从而保证铁路可以安全运输。例如，在线路设计的相关标准中，对于列车时速为＞120km/h时，其运行路线两边应该加设隔离栅栏或护栏。机动车和铁路桥梁之间的交互位置，必须设置明确的限高标志以及通行标志，并且遵循人性化的理念，提升标志的统一性，不仅可以维持安全的运输环境，还可以提供完善的铁路服务体系。

四、铁路线路设计中运用信息化技术现存的问题

（一）线路安全性存在隐患

在运用铁路线路系统中，传统手段以专用型封闭网络为主，可以免受外部侵扰，且不会发生网络传播病毒等现象。但基于铁路线路系统逐渐升级的情况下，大量信息数据实现了共享，使得网络环境呈公开化及自由化趋势，如此一来，系统必然要面临病毒传播以及黑客的非法攻击，使得铁路线路系统遇到重大安全隐患的同时，增加风险事故的发生率。针对这一现状，铁路相关部门需要对线路设计安全性提高重视度，并选择科学防范对策进行处理[3]。

（二）重信息化设计，轻基础管理

在铁路线路设计工作中，有关部门需充分运用信息化技术，这样才有利于设计水平的不断提升。但在实践中，部分部门内部过度依赖信息化技术，而忽略了基础工作。在铁路线路的信息化设计中，因基础建设不够牢固，数字化技术，信息化技术网络化技术等，现代技术尚未实现有效融合，以至于铁路线路的信息化发展备受阻碍。

（三）铁路线路故障问题

1.光缆故障问题

在铁路建设项目中，光缆作为线路部分之一，其容易被铁路沿线电务与工务人员工作所破坏。发生此类故障的主要位置为直埋光缆以及光缆穿越管道路段，伴随城市加速建设背景下，市政工程频繁进行开挖施工，光缆在进入铁路线路站点周围时，容易受到市政道路工程施工所影响，因其施工现场尚未积极开展安全防护工作，或者因野蛮施工而导致光缆受损的现象频繁发生。

2.非金属类线路被老鼠咬

由于非金属类光缆线路外层并无保护层，ODF架以及交接箱等位置，经常会被老鼠咬，纤芯也容易被松鼠咬断。

3.自然灾害问题

有关自然灾害故障包含线路管道火灾、洪水造成路基塌方、雷电等损害光缆线路。通常此类灾害是无法预防的，所以铁路线路的防护工作难以开展[4]。

五、铁路线路设计的关键技术

将信息化技术用于铁路线路的设计工作中，有利于设计效果不断提升的同时，保障涉及质量。因信息化技术具有很大的适用范围，其中包括很多可用性技术，在铁路线路的实践设计过程中，常用的技术包括如下几种：

（一）虚拟现实技术

在铁路线路完成设计后，下一步必须开展的工作就是检验设计方案、设计过程、设计内容的可行性，判断其与现实需求是否相符，在此过程中即可引进虚拟现实技术，对于铁路线路的设计展开可视化模拟，以此将其中现存的问题及时找出来，通过对相关数据信息的综合勘察，完善调整存在的问题，确保设计方案可行性与科学性提升。除此以外，采用虚拟现实技术，又能增强设计师的创造力，使其在设计工作中融入丰富的知识与专业技能，以确保铁路线路的设计更具完整性以及规范性[5]。

（二）PDA技术

PDA技术变成采集信息化数据与处理的关键技术之一，广泛用于各行各业之中，其中包括铁路建设行业。将PDA技术用于铁路线路的设计方面，可以实现对数据的自动化采集与处理，确保相关数据应用效率不断提升的同时，降低设计过程的实践运用，还能通过分析对比相关数据，及时找出不正确的数据并重新测量改正。而且 PDA技术的使用，可对测量工作加以指导，确保所收集的数据具有价值性，降低不必要工作的开展，可让机设计周期不断缩减，从而提高设计水平[6]。

（三）3S技术

在铁路项目中，开展线路设计必须深入思考的问题为线路途经区域的地质环境状况，确保线路设计工作和区域地理环境维持一致，从而为铁路线路的设计质量提供保障。在开展铁路线路设计前期，需要详细勘察线路途经区的地质环境，通过相关建设数据的收集、整理、归纳、研究，确定线路的设计思想。在此过程中，需要对3S技术充分运用才能实现，该技术包含GPS、 RS、GIS三种先进技术，可以确保铁路线路实现科学设计，确保成本投入有效减少，从而提升整体建设效果。

在使用RS技术的过程中，可以对地理环境实现有效收集，不仅简单易操作，而且能够保证获取的数据更准确，将这些数据合理用于铁路线路的设计工作中，可以全方位展示线路经过区域的地理环境，从而给线路设计工作提供有效依据。

在使用GPS技术过程中，可以发挥定位铁路线路设计的作用，因为铁路线路具有很大的范围，途经区域的地理环境也复杂多变，这就要求采用GPS技术来明确测量铁路线路，该技术不仅简单易操作，且具有较高的精准，完全可以代替测量位置的传统手段，使其逐渐变成铁路线路设计工作中不可或缺的基础技术之一[7]。

在使用GIS技术过程中，可以结合铁路线路设计的具体需求，将该项技术用于空间分解、可视化模型建设、细节计算、误差分析等方面。并且建立三角网，通过合并处理三角网来提升铁路线路排序工作的流畅程度，也可以利用GIS技术打造可视化的线路设计方案以及具体模型，可以将细节精简到线路参数、地形结构、变化曲线等领域，更可以依托地质环境勘测的结果，绘制铁路线路后期使用期间的动态化曲线，分期对比铁路线路设计工作中存在的影响因素，从而实现可行性设计方案的选用。

六、铁路线路设计中信息化技术的应用实例

（一）概述分析

本文以某山区开展的铁路线路设计工作为例，该山区的地质环境相对复杂，且隧道数量繁多，而且可研究范围较广，在设计铁路线路的过程中，前期必须开展的工作，包括地质环境勘察，然后比较各类线路质量，确保铁路线路实现优化设计。传统设计方法既耗时又耗力，还要投入大量成本，而且无法避免出现差错，铁路线路的设计信息化进一步简化了铁路线路的设计流程。笔者在铁路线路设计领域加强使用信息化技术的过程中，展开了进一步研究。本文仅选择一段3km的线路展开设计，在选择其他区域线路中，仅需按照这种方法，就能实现优质铁路线路的选择。

本文所选的铁路线路地区，需要从三座大山下穿越，还要跨越不同江面，其复杂性显而易见。在行驶过程中还会遇到气候多变、泥石流、地震等自然灾害，而且地质环境当中，底层岩性复杂。本文所选的研究区域频发地震灾害，所以形成滑坡群在所难免。由于选择铁路线路难度很大，在这些困难区域开展铁路线路的设计工作中，需要充分运用信息化技术。

（二）线路设计方法的实践应用

1.数据准备。铁路线路设计在应用信息化技术时，所需准备的数据有不良地质的分布图、不良地质性质、历史景点分布、自然风景名胜区、地质平面图、地形平面图等，提取上述数据需要使用信息化技术，如以数字化摄影测量，获取DOM 及DEM两种数据、以遥感技术翻译地质图等，在获取这些数据的过程中，有些必须使用信息化技术当中的测绘、网络以及计算机等技术。

2.线路设计区建立三维模型。三维地形环境构建，充分运用DEM与 DOM，获取此类数据，即利用数字化摄影对所得数据进行测量，针对边界需采用条带状约束，然后利用 TIN三角格网技术实现三维地形环境模型的建立，详见图1。

七、结语

铁路线路的设计工作既复杂多变又需极强职业素养。在铁路项目建设中，需合理开展线路前期的设计工作，并对影响因素综合考虑。伴随我国经济的持续发展，铁路线路的设计标准也随之提升，所以在铁路线路设计中需要充分运用信息化设计。伴随信息化技术日益完善，铁路线路的设计工作也必将随之不断优化，这对我国铁路事业的发展而言意义重大。

参考文献

[1]赵福祥.铁道通信与信息化技术专业中通信技术课程设计与改革[J].通讯世界，2017，323（16）：286-287.

[2]刘志远.信息化技术在数学学科整合的运用与思考[J].中外交流，2020，027（009）：230-231.

[3]张会良.信息化技术在高速铁路施工应用中的探索[J].住宅与房地产，2019，557（34）：205-205.

[4]陈炜，王继柱.信息化技术在铁路通信中的应用[J].信息与电脑，2019，31（24）：148-149+152.

[5]邵健，李晓艳.铁道通信与信息化技术专业中通信技术课程设计与改革[J].中国教育技术装备，2016，396（18）：100-102.

[6]卢曦，樊春燕.信息化手段在教学中的运用——《经济学》信息化教学设计的教学实施与反思[J].当代教育实践与教学研究（电子刊），2018（010）：500.

[7]凌跃新.信息化技术在建筑工程造价管理中的运用思考[J].建筑工程技术与设计，2015，021（32）：433.

作者单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司