铁路线路平纵横实时联动设计方案

铁路线路平纵横实时联动设计方案

公丕强

天元建设集团有限公司 山东临沂 276000

摘要：传统的铁路线路软件设计一般遵循手工设计习惯，软件编制思想和程序结构编写一般按照平面、纵断面和横断面分别进行。平纵横设计过程缺乏直接联系，无法做到平纵横的实时协同设计。在选线困难的情况下，如用地范围受限时需躲避平面障碍、跨越高程控制点，要反复对比优化平纵方案，实时获悉线路方案对设计规范、平纵控制点避让等要求的满足情况，而目前的方法操作繁琐，每步调整无法实时直观查看调整效果，效率较低，人工操作工作量大。

关键词：铁路线路；实时联动；平纵横；设计

1设计准备

1.1创建数字地面模型

利用测绘专业采集并进行分类处理后的雷达点云数据或三维地形图文件，通过提取图中的等高线、地形点图层数据，创建Delaunay三角网或方格网数字地面模型。

1.2自动初始化数字地面模型

创建一个dwg文件作为铁路线路平纵横设计的项目文件，将对应的地形图文件参考进来。再打开此项目文件时，可自动检索到参考的地形图文件名，并以此文件名初始化数字地面模型，从而随时获得线路纵断面、横断面地面高程信息，直到该项目文件关闭时析构此数字地面模型对象。

1.3设置铁路线路平纵横设计基本参数

设置基本参数文件的目的是使软件在线路平纵横设计时，可根据项目要求自动按照基本参数进行默认设计，增加自动化程度，减少用户交互输入，提高设计效率。具体操作是在项目文件所在目录配置参数文件，具体参数包括：最小坡长、最大坡度、最大坡度代数差、设竖曲线的最小坡度代数差、竖曲线半径、坡度折减、设桥的临界填高、设隧道的临界挖深、站坪限坡、站坪长度、路基面宽度、各级边坡高度及坡率。

1.4创建铁路线路设计平纵横视口

视口是能独立显示特定设计内容的矩形窗口区域，在一个视口内进行图形平移、缩放操作，不会影响到其它视口的显示。平纵横多视窗设计可以采用多文档单视口方法，也可采用单文档多视口方法。针对这2种方法，ARX都提供了文档或视口的创建、命名、切换等相关方法。相比较而言，多文档的管理相对复杂，用户操作中可能存在多个文档没及时关联，造成文档之间数据出现不同版本的缺陷。另外，当用户使用Undo、Redo等命令时，也不易处理。因此，本文采用单文档多视口方法。

1.5创建铁路线路平纵横实体管理字典

字典是AutoCAD的一种容器对象，用于组织和管理数据库的实体对象。在项目文件中创建类型为有名对象的平面字典和纵断面字典，平面字典中包含当前平面线位的ID、所有平面线位的ID数组、地形图中的道路ID数组；纵断面字典中包含当前纵断面ID、所有纵断面ID数组；对每个平面线位和纵断面自定义实体分别添加扩展字典，包含大中桥、隧道、车站、小桥涵、横断面数组。

2平纵横交互及自动设计

2.1平面视口内交互式平面设计

平面设计要考虑的因素较多，自动设计存在较大困难。本文基于ARX的拖动技术，在平面视口中逐个添加平面线位交点，编辑曲线半径和缓和曲线长，创建平面线位自定义实体。交互式平面设计

2.2纵断面视口内自动化纵断面设计

纵断面设计可采用先自动化设计再交互式优化的方法。自动化设计步骤包括：（1）在纵断面视口内，根据平面线位及里程数据创建纵断面自定义实体；（2）根据数字地面模型设置纵断面地面线；（3）根据地面线进行坡度自动模拟；（4）进行最小坡长、最大坡度、最大坡度代数差、竖缓重叠、坡度折减、高程控制点等约束处理；（5）根据最大填高和挖深基本参数自动设置桥梁和隧道。坡长、坡度、代数差、高程控制点约束处理。

2.3横断面视口内自动化横断面设计

自动化横断面设计是以反映线路平纵方案为目标而开展的简易横断面设计。在横断面视口内，从下向上依次排列线位相隔50m的横断面自定义实体，绘制路基面、侧沟、边坡、地面线、里程、路基中心填挖高、路肩高程、地面高程、桥梁缺口、隧道缺口。每个平面对应的横断面按里程从小到大，在横断面视口内从下向上依次排成一列，多个平面线位对应多列横断面。横断面设计成果可为平面坡脚线设计提供基础数据。

3平纵横实时联动编辑优化

3.1多夹点驱动的平纵横编辑

夹点驱动自定义实体是利用CAD进行人机交互设计最常用的操作。其实现过程为创建线路平面、纵断面、横断面自定义实体，对函数getGripPoints和moveGripPointsAt进行重载。

3.2立交道平纵断面控制点的自动创建

在铁路选线或方案优化时，存在大量的立交跨越道路或铁路的情景，需要实现立交道路平纵断面控制点的自动设置。具体实现时，软件根据设计的铁路平面线位与既有道路图层、铁路线位的交叉关系得到平面立交控制点的里程、交叉角度，自动设置平面立交道和纵断面高程控制点。

3.3基于通知和反应器技术的平纵横设计联动

3.3.1平纵横联动设计流程

平纵横联动设计主要解决以下几种设计情景：

（1）平面交互式选线，同时自动设计纵断面和横断面，（2）编辑平面，重新自动设计纵断面和横断面，（3）编辑平面，仅局部更新纵断面和横断面；（4）编辑纵断面，重新设计横断面；（5）编辑平面/纵断面的桥隧等设备，自动更新纵断面/平面的桥隧等设备、横断面缺口。

3.3.2CAD联动设计机制

ObjectARX为开发者提供了反应器机制，它类似于MFC的消息处理，利用它可以响应输入事件和实体添加、编辑、删除等事件。常见的AutoCAD反应器包括4种，反应器按时效分为2种类型：临时反应器和永久反应器，图1中，前3种是临时反应器，第4种是永久反应器。

			编辑反应器（AcEditorReactor）用于监视AutocAD命令
			数据库反应器（AcDbDatabaseReactor）用于监视数据库对象的创建、修改或删除
常用的反应器类型
			对象反应器（AcDbObjectReactor） 用于监视指定对象的创建、修改或删除
			自定义反应器（AcDbObject） 监视对象，与AcDbObjectReactor功能相同

图1常用的AutoCAD反应器类型

3.3.3反应器技术在平纵横联动设计的应用

（1）编辑反应器的应用示例

重写endAttach函数：对参照地形图的自定义处理，可自动初始化数字地面模型。

重写viewChanged函数：对视口显示变化时的自定义处理，可对视口中当前平面、纵断面进行最大化显示。

（2）临时反应器的加载和卸载控制

软件可以通过加载或卸载反应器来开启或关闭联动式设计。如利用CURDB->addReactor(CURDBREACTOR)操作，添加数据库反应器；利用CURDB->removeReactor(CURDBREACTOR)，卸载数据库反应器。由此可控制数据库反应器是否起作用，即添加、删除、修改某个实体后，是否进行相应的自动化关联设计。

结束语

本文通过应用ObjectARX的通知和反应器技术，将铁路线路的平纵横设计统一起来。根据用户手工设计的实际需求，梳理出一套整体设计流程。通过制定自定义程序接口，实现平面交互式选线，以及进行编辑优化时，纵断面、横断面自动实时更新等联动式反应。可有效简化设计流程，提高设计效率，为进一步提高选线设计的自动化、智能化水平提供辅助支持。

参考文献

[1]王玉泽.新建铁路线路计算机辅助设计研究与开发[J].铁道工程学报，2018（7）：14-17.

[2]胡光常.铁路屏幕选线三维联动技术研究[J].铁道建筑，2015（10）：67-69.