鐵路中間站平面輔助設(shè)計系統(tǒng)研究

黃偉敏，張金蒼

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西渭南 714000;2.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，西安 710043)

鐵路中間站設(shè)計中，平面設(shè)計是基礎(chǔ)，目前大部分設(shè)計工作仍采用人機對話方式完成，由于地形復(fù)雜、相互約束條件豐富，計算統(tǒng)計多而復(fù)雜，往往牽一發(fā)而動全身，占用了設(shè)計人員大量時間和精力，因此急需一個實用的中間站輔助設(shè)計軟件，減少設(shè)計工作量，提高工作效率。

1 系統(tǒng)任務(wù)分析

本系統(tǒng)用于鐵路各設(shè)計階段的站場平面設(shè)計，能夠輔助用戶進(jìn)行車站咽喉設(shè)計、線路連接、信號機計算與插入、圖面與數(shù)據(jù)庫一致性處理、數(shù)據(jù)檢查、車站輔助設(shè)施繪制、相關(guān)報表輸出、其他輔助工具等［1，2］如下。

(1)站場勘測、勘探資料的收集

用專業(yè)數(shù)據(jù)庫的模式將所有的項目資料集合在一起，便于設(shè)計中的調(diào)用和共享，以及設(shè)計、復(fù)核、審核工作中的數(shù)據(jù)同步。

(2)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)庫的建立與維護(hù)

在設(shè)計過程中，需要大量的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)信息，這些信息需要利用專門的管理和維護(hù)工具，為設(shè)計、檢算、報警等提供依據(jù)。

(3)鐵路站場平面設(shè)計［3，4］主要內(nèi)容

站線設(shè)計，包括到發(fā)線、編發(fā)線、牽出線、安全線、貨物線等站場線路的設(shè)計。

站場設(shè)備設(shè)計，包括水鶴、油鶴、加強設(shè)備、倉庫、貨運設(shè)備等。

信號機、警沖標(biāo)自動計算與標(biāo)注;站房、站臺位置設(shè)置與計算;曲線超高、加寬計算工具;線間距、基線閉合計算工具。

站場平面設(shè)計所需的主要參數(shù)及其默認(rèn)值設(shè)置;平面圖標(biāo)注及圖表自動處理。

平面圖編輯工具:用戶移動交點、道岔等實體，系統(tǒng)自動計算和繪制相關(guān)的實體變化，并改變原來的圖形。

圖面標(biāo)注:包括坡度、坐標(biāo)、曲線要素、有效長、道岔編號、交點編號、站線編號、線間距等內(nèi)容的計算與標(biāo)注。

圖面輔助工具:圍墻、欄桿、用地界、排水溝、道路、平過道、房屋、平交道、橋涵等輔助繪制工具。

復(fù)核工具:檢查道岔、信號機、曲線因素、警沖標(biāo)、相關(guān)設(shè)備的限界等是否滿足設(shè)計規(guī)范的要求，并提示用戶進(jìn)行修正。

(4)既有站平面設(shè)計

既有站處理，包括既有站外業(yè)測量數(shù)據(jù)處理、既有站成圖、既有站改建設(shè)計等，同時包括新建鐵路站場設(shè)計的所有內(nèi)容。

(5)相關(guān)的表格輸出

主要包括道岔表、股道表、道岔坐標(biāo)表、曲線交點坐標(biāo)表、信號機警沖標(biāo)表、排水溝槽表等的自動提取填寫。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵要確定站場設(shè)計的基本參數(shù)格式，以及道岔岔心、曲線、警信、配軌、貨場等模型的建立、分析、計算和整合;總結(jié)道岔布置、縮短連接、各種設(shè)備設(shè)置的規(guī)律［5］，以方便靈活地完成中間站設(shè)計;實現(xiàn)平面圖與工程數(shù)量同步修改;完成站場平面坐標(biāo)與CAD系統(tǒng)坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換;進(jìn)行曲線車站的設(shè)計［6-8］模塊如下。

(1)規(guī)范管理模塊:包括單開道岔、對稱道岔、菱形交叉、復(fù)式交分、交叉渡線、兩道岔間最短距離、道岔與曲線間最短距離、軌道規(guī)范、軌枕規(guī)范、信號機規(guī)格數(shù)據(jù)管理模塊。

(2)系統(tǒng)全局配置信息管理模塊:包括圖層、車站實體、線型、數(shù)字精度、站線類型配置模塊。

(3)項目信息管理模塊:主要負(fù)責(zé)項目的添加、修改、刪除。

(4)車站信息管理模塊:包括車站初始化，車站的添加、修改、刪除，默認(rèn)道岔、軌道標(biāo)準(zhǔn)管理模塊和選擇設(shè)計車站、選擇設(shè)計時態(tài)模塊。

(5)勘測資料管理模塊:包括曲線數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)、水平單數(shù)據(jù)、車站表數(shù)據(jù)等管理功能。

(6)平面設(shè)計模塊:包括基線定義、基線選擇、道岔插入、股道繪制、終端式連接、縮短式連接、渡線連接、信警計算與插入、線路連接模塊、車擋插入及站臺、站房、倉庫、雨棚、龍門吊、走行軌等繪制模塊。

(7)平面標(biāo)注模塊:包括里程、線間距、引線、有效長、進(jìn)路符、拆除符、岔心和曲線交點、坡度標(biāo)注模塊。

(8)線型處理模塊:主要進(jìn)行線型轉(zhuǎn)換:把用戶選擇的多義線轉(zhuǎn)換成指定的線型，并根據(jù)圖形比例進(jìn)行處理。輔助畫線:用戶選擇線型后，能夠引導(dǎo)用戶繪制該線型的多義線。線型處理過程中，需要同時自動轉(zhuǎn)變線的層、顏色等屬性。線型處理主要針對圍墻、柵欄、電纜、地下管道等線型處理。

(9)排水溝(槽)繪制模塊:包括排水溝數(shù)據(jù)錄入、自由繪制、解釋模塊(線轉(zhuǎn)水渠)、標(biāo)注、排水橫坡處理模塊。排水溝的設(shè)置是比較復(fù)雜的，既要根據(jù)路基斷面，還要根據(jù)實際地形進(jìn)行設(shè)計，在橫斷面暫時不做的情況下，需要做好與橫斷面數(shù)據(jù)的接口，并完成一些輔助設(shè)計的工具，以參數(shù)的方式進(jìn)行繪制，待以后進(jìn)行完善。

(10)車站道路繪制模塊:包括道路繪制、道路解釋、道路標(biāo)注三項功能。

(11)橋涵，平、立交道繪制模塊:完成站內(nèi)橋涵的數(shù)據(jù)、繪制。

(12)報表輸出模塊:輸出道岔、股道、道岔坐標(biāo)、曲線交點坐標(biāo)、信號機警沖標(biāo)、排水溝槽表。

(13)計算工具模塊:提供曲線超高和曲線加寬計算工具。

(14)實體編輯模塊:實現(xiàn)實體移動和實體屬性修改。

(15)復(fù)核檢查模塊:實現(xiàn)設(shè)計復(fù)核與檢查，包括自動檢查道岔、信號機、曲線因素、警沖標(biāo)、相關(guān)設(shè)備的限界等是否滿足設(shè)計規(guī)范的要求，并提示用戶進(jìn)行修正。對于出錯的實體，可以標(biāo)記的形式提示用戶進(jìn)行校正，也可輸出檢查復(fù)核結(jié)果清單，供用戶參考;對設(shè)計者的所有輸入數(shù)據(jù)均需要打印成表，以便復(fù)核者使用。同時在系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)中，隨時對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行檢算，并提示用戶調(diào)整輸入數(shù)據(jù)。

(16)圖例、簽署欄繪制模塊:實現(xiàn)圖例繪制、圖框和簽署欄繪制。

2.2 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)需求調(diào)研，設(shè)計的系統(tǒng)主要模塊結(jié)構(gòu)如圖 1 所示［9］。

圖1 系統(tǒng)主要模塊結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)基于 ObjectARX2007平臺，使用 Microsoft Visual Studio C++.NET 2005開發(fā)的程序、由Access2003作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、AutoCAD2007/2008集成，作為AutoCAD的一部分，由AutoCAD平臺調(diào)用與管理，完成系統(tǒng)的目標(biāo)［10-13］。系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

4 系統(tǒng)使用流程

系統(tǒng)為客戶機獨立運行模式，需啟動AutoCAD軟件，加載程序文件后使用，使用流程如圖3所示。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)的用戶界面友好，交互過程完全在屏幕顯示的圖上進(jìn)行，直觀明了，操作方便靈活，輸出成果滿足有關(guān)圖式、標(biāo)注的要求，經(jīng)過相關(guān)的鐵道勘察設(shè)計院所的測試和試運行，為相關(guān)鐵路勘察設(shè)計院站場設(shè)計人員提供了鐵路中間站平縱面的輔助設(shè)計工具，減輕了勞動負(fù)擔(dān)，取得了顯著的成效，有較強的實用意義。

圖3 系統(tǒng)使用流程

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