計算機輔助生成鐵路站場平面布置示意圖系統的設計與開發

薛銳鋒

在現有鐵路勘察設計行業中各專業在工作中都采用了較多成熟穩定的輔助設計軟件，極大地提高了設計人員的工作效率，使得專業技術人員可以在技術方案不斷的優化方面投入更多的時間和精力。在實際設計工作中，鐵路站場平面布置示意圖是設計車站技術方案的直接承載體，更是設計方案比例尺圖的微縮，仍需要設計人員根據已繪制比例尺圖重新繪制車站方案示意圖，效率較低。針對目前設計人員手工繪制車站平面布置示意圖效率低的問題，使用Visual Studio C++語言和ObjectARX 組合，充分利用AutoCAD 外接API方式對AutoCAD 進行二次開發，設計并開發了鐵路站場平面布置示意圖自動制圖系統。

鐵路站場設計是鐵路線路設計的重要部分，鐵路車站是鐵路運輸的基本單位，它集中了與運輸有關的各項技術設備，如客、貨、運輸設備，機務、車輛檢修設備和集團設備等。

目前鐵路站場設計中基于AutoCAD 進行二次開發軟件的應用已廣泛普及，是提高設計效率減少設計周期的重要工具。中鐵第一勘察設計院有限公司的李長淮等發明了自動生成平面總體布置圖的方法，提出了“二次斷面掃描法”，大大提高了平面布置示意圖的繪制速度和效率。

我院立足于站場設計專業設計人員視角，開發了TWSDI 系統，深化專業間一體化協同設計，實現了計算機繪圖和專業間數據傳遞共享的功能。基于設計過程中實際需要，及站前站后專業數據共享的平臺基礎，所得車站平面布置示意圖要求可根據需求專業的要求規則進行自動調整。

車站平面布置示意圖是車站能力與設計方案的直觀體現與反應，但目前在實際設計過程中，繪制車站平面布置示意圖主要通過專業設計軟件將設計線通過適當的比例縮放獲得簡易的示意圖，示意圖比例等均不太符合插入繪制文件的要求，因此實際生產設計中均需設計人員根據已繪制車站方案比例圖，通過個人對比例、線間距等的初始要求重新繪制車站平面布置示意圖，機械性和重復性工作較大，且繪制示意圖中線條難以為后續專業增刪布置設備等設計工作，因此亟需鐵路站場平面布置示意圖計算機輔助生成軟件。

一、主要設計思路

1.總體思路

C++是一種安全、高效的面向對象的編程語言，具有強大的開發能力，并且運行快、性能高、占用資源少，基于這些優勢，本文采用C++編程語言進行開發。

在軟件設計上，以目前設計人員主流的AutoCAD圖形系統為支撐，采用excel 表格數據作為站場設計數據存儲，便于專業設計人員的自行初步檢查和校核，采用面向對象的ObjexARX 開發技術。通過導入數據，實現站場設計數據的有機結合，從而自動生成鐵路車站平面布置示意圖的功能。

2.數據組成

鐵路車站平面布置示意圖可視為主要對股道等設備的集合體現，股道包含直線股道、曲線股道、道岔（復式交分道岔視為單開道岔的組合）、車檔的集合，這些實體具有相應的專業設計信息及特征，通過對這些設備的識別、連接操作，最終可以繪制任意復雜的站場平面布置示意圖。

鐵路車站平面布置示意圖的繪制需基于專業設計人員在專業設計軟件中完成基本車站設計圖，在站場專業設計軟件中加入導出數據模塊，從而獲得鐵路站場主要設備的相關參數信息，主要包括車站信息、股道、車擋、道岔、站臺等相關參數，詳細數據信息如表1 所示。表中所需坐標為世界坐標系統下三維坐標值。

表1 繪制示意圖所需參數列表

將以上數據獲取后生成excel 文檔，以便于設計人員對數據進行查看修正等操作。繪制車站平面圖需繪制出車站的結構框架圖，得到點和線的組合圖，車站內的道岔、曲線、站線及渡線均通過點或線進行連接。

3.數據的擴展

在繪圖過程中，利用AutoCAD 繪制的點、線等圖元來表示股道、道岔、車擋等不同的設備，此時需向對應圖形元素中添加一些數據或說明，來區分繪制元素對象分類以及編號，便于篩查獲得對應的圖元。利用ObjectARX 提供的擴展數據功能，即可實現該功能要求，其主要代碼如下：在開發過程中，需要選擇識別獲得已繪制圖元時，可通過利用xData 函數讀取獲取對應圖元保存的擴展數據進行判定，獲得對應圖元組或單個圖元，從而對圖元進行修改等基本操作。

二、系統組成結構與功能簡介功能的設計與實現

1.基本繪制流程

繪制示意圖遵循里程為主，坐標為輔的原則用作判定各設備之間位置關系，首先通過導入設計車站內股道及設備數據判定獲得車站平面布置示意圖繪制涵蓋的里程范圍。而后以小里程到大里程為原則，判定繪圖基本方向，從而確定站中心信息標注位于示意圖上側或下側。

本次設計以如圖1 所示的客貨共線雙線鐵路中間站基本站型為例進行分析介紹繪制車站平面布置示意圖的邏輯思路。

圖1 繪制示意圖示例站型

2.示意圖繪制方案

（1）繪制股道

鐵路站場內每根貫通股道的編號均為唯一，作為列車運行和作業的載體，在車站范圍內可分為正線、到發線和其他站線，其他站線包括牽出線、機走線、安全線等線路。

根據站場標注正線采用羅馬數字的規則，可確定出正線股道編號，通過遍歷股道表獲得與正線平行的所有股道編號，根據坐標點判定出各股道的位置關系，首先繪制出股道，將正線的線型進行加粗處理。在繪制過程中需要判定原方案圖中各股道真是間距，按照間距范圍對應值原則確定各新繪制示意圖股道間的間距值。

對于示例車站，貫通股道包含正線I、II 股道，到發線2、3、4、5、6 股道，其他站線安全線和物流中心出入線，按照各股道位置關系順序，自上到下分別考慮實際股道間距進行繪制，繪制結果如圖2 所示。

圖2 繪制股道結果圖

（2）繪制道岔

為減少道岔編號對示意圖繪制依賴性，本次開發采用設計車站比例圖中的坐標關系，分別從位于正線上車站兩側最外側道岔開始繪制，依次判定開口方向與連接股道，與已繪制股道通過求交點進行連接。

繪制道岔過程中，對于渡線的處理（交叉渡線按雙渡線處理），判定方法為：①是否兩組道岔的岔后連接股道編號一致；②道岔開口方向一致。通過判定確定該組道岔連接為渡線情況后，需對該組道岔組進行統一繪制。

對于示例車站站型，車站兩端最外側道岔分別為1號道岔和2 號道岔，自外側向內，依次判定該道岔是否與渡線連通，對于粉色的渡線需進行同時繪制，來使得渡線傾斜度等統一美觀。繪制9 號道岔后，程序判定側向岔后與5 股道貫通，通過求已繪制5 股道線與9 號道岔側向線的交點，對已繪制5 股道起始點位置進行調整，最終結果如圖3 所示。

（3）繪制車擋等其他設備

在車站內股道和道岔框架圖基本繪制完成后，即可增加車擋、站臺等設施設備的繪制，對示意圖進行進一步完善。

遍歷所有車擋數據，根據中心里程與連接股道編號，根據里程比例確定出繪制位置，通過已創建車擋塊進行載入，并根據新繪制示意圖中股道向量對車擋塊旋轉至準確的角度，而后對多余長度的股道線進行裁剪。

遍歷所有站臺數據，根據已判定的位置關系確定出站臺位于股道的位置關系，在已繪制框架圖中通過識別對應股道信息，并繪制站臺符號。

3.示意圖大小調整與基本信息的標識

為了滿足圖幅美觀的要求，根據常規繪制方案初步繪制的示意圖，可能存在車站兩端道岔組水平方向間距較近或相交等問題，并需要滿足示意圖能夠在設定的圖框范圍內全部顯示，則需要通過判定比例是否協調，對比例進行調整。

最后獲得的示意圖即為完成的框架圖，此時需將對應車站中心里程、股道、道岔等編號進行統一標注，從而生成較為完善且美觀的車站總體平面布置圖。

三、結語

采用此計算機輔助生成鐵路站場平面布置示意圖系統，能夠結合既有的鐵路站場專業設計軟件繪制完成比例尺圖，通過自動生成設計人員所設計車站的相關設施設備數據并導出到固定格式的excel 表格中，便于后續插件的讀取。該系統讀取數據后，可自動對車站內設施設備數據進行識別判定，繪制出滿足設備間邏輯關系、位置關系且圖幅美觀的鐵路站場平面布置示意圖。

車站是鐵路運輸、生產組織的最基本承載，隨著鐵路技術的快速發展，現實生活中包含各種設施設備的復雜車站非常多，在后續開發實踐過程中仍需要不斷完善開發邏輯，能夠更加智能、自動的繪制更為復雜的車站平面布置示意圖，從而有助于鐵路設計專業間的協同設計配合，更好地服務于鐵路事業的發展。