铁路既有线路的计算机辅助设计及应用研究

刘小会

摘 要：文章研究了铁路既有线路中计算机辅助设计的应用，将计算机辅助设计应用其中，相比于传统的测量方式，能够简化铁路既有线路测量的操作方式，提高测量效率和准确度。铁路既有线路测量结果能够给管理者掌握铁路运行状态提供数据基础，并且这些数据结果直接和铁路安全性有关。所以文章分析了计算机辅助设计在线路测量中的应用。

关键词：铁路既有线路;计算机辅助设计;测量;应用

中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）06-0183-04

Abstract：This paper studies the application of computer-aided design in existing railway lines. CoMPared with traditional measurement methods， the application of computer-aided design can simplify the operation of existing railway line measurement and improve measurement efficiency and accuracy. The measurement results of existing railway lines can provide a data basis for managers to grasp the operating status of railways， and these data results are directly related to railway safety. So the paper analyzes the application of computer-aided design in line measurement.

Key words：existing railway lines; computer-aided design; measurement; application

計算机辅助技术在铁路既有线路中的应用比较广泛，比如可以应用于既有线路恢复设计、改建设计和测量等方面，文章将主要研究将其应用到既有线路中的测量方面[1-2]。铁路既有线路进行测量的主要内容是获取测量线路的现状，然后通过得到的数据绘制线路纵断面图[3-4]。铁路既有线路测量结果能够直接反映运行线路的技术状况，在一定程度上也和铁路运行安全和生产有直接的关系，所以既有线路测量结果是铁路局科学管理的基础资料[5]。但是由于铁路既有线路测量的工作强度非常大，而其具有很强的时效性，所以每年需要进行好几次的测量[6]。使用传统的测量方式需要消耗大量的人力、物力和材料，而其检测效率和准确度都比较低。所以为了能够提高检测效率和精确度，保证我国铁路运行的安全性和有效性，需要使用新技术，如当前使用较为频繁的航测技术和计算机辅助技术，通过使用这些技术，能够有效提高铁路既有线路的测量效率和准确度，而且还能够降低工人的劳动力，促进我国铁路快速发展[7-8]。于是文章将主要研究计算机辅助技术在铁路既有线路中的应用。通过使用计算机辅助技术，首先获取相关信息数据，然后对数据进行分析处理，最后得到铁路既有线路的纵断面图，其程序如图1所示。

1 数据输入和预处理

铁路既有线路纵断面图能够综合反映出线路的状况，其中存在非常多复杂且丰富的内容，因为在图上能够反映出所有测量的结果数据，必然会导致原始数据在输入过程中的误差增大。所以在数据输入之前需要对其进行预处理，从而增加数据输入的准确度。其中预处理程序流程图如图2所示，预处理的主要内容有以下2点。

1.1 检查并修改错误数据

由于数据过多，就会存在一些问题。在对数据进行检查时，主要会存在以下4点错误：①边坡点坡度代数差大于2%，在这种情况之下，没有给出竖曲线半径或者每20m变坡率;②输出的测点里程没有按照一定的顺序进行排列，可能是因为里程键入的错误造成，还可能是因为坡度计算表上没有按照顺序进行排列;③在检查过程中发现易出错的接坡段中有锻炼时，就会显示出警告信息。④如果断链长度大于50m，如果将断链编码漏掉，就会导致其计算出现问题。

1.2 数据处理

对数据进行检测并修改之后，然后再对数据进行相应的处理工作，比如分类、排序和计算等。因为原始的数据输入量过多，为了简化输入量，对于有些数据可以通过使用其他数据进行计算得出，所以这些数据可以不用输入，比如坡度值、坡段长度等。该部分数据处理的主要内容包含自动处理断链桩，从而能够计算出测点的连续里程;自动识别非整数测点和整50m里程测点，从而能够计算出测点设计标高;将设计标高和实际标高的差值大于0.05m的测点检测出来。

2 生成纵断面图

通过使用计算机辅助设计技术，其中包含自动绘图软件，通过软件进行布置纵断面图比传统的设计方式更加方便。能够按照习惯的方式自动绘制出卷图，还能够根据图纸大小将纵断面图进行分幅处理。

2.1 布置纵断面图

在纵断面图的布置过程中，其中使用到的各种图例符号和图式都需要按照相关规定标准进行设定，不然布置的图容易看不懂。纵断面图的横纵方向的比例尺不能一致，因为要使得线路坡度变化情况更加明显。一般情况下，铁路既有线路测量时的横纵比例之间相差50倍，即纵向比例尺为1∶200，横向比例尺为1∶10000。纵向比例尺设置得比较大，绘图过程中可能就会出现问题，因为一旦坡段较长或者坡度过大，图形就会超过指定的范围。出现这种情况时的解决方式是将超出边界的部分断开，然后进行向上或者向下平移，最后将高程尺寸修改即可继续绘图。其中打断点的位置不能随意设置，需要根据相关经验进行设置，打断点的次数要尽可能的少，但同时又要满足不会偏上也不会偏下。这样的处理方式比较复杂，而且仅仅凭借经验判断的准确度较低。

使用计算机辅助技术进行设计，将会具有比较多的优势，能够快速、准确的获取打断点位置，其具体操作如下所示：首先使用计算机扫描功能將所有相关数据进行扫描，并且确定一个起始位置，如图3所示，于是可以得到总的打断次数;然后再确定如图3的起始位置2，即可得到打断次数，依据该步骤最终将会得到一个打断次数最少的其实位置。所以通过使用计算机辅助设计将会非常的快捷。

在进行纵断面线打断位置和图纸分幅计算时，需要注意的是要保证该图中的符号和标注完整性，即不同从符号或者标注中间断开。所以在使用计算机辅助设计过程中，需要将所有符号和标注的里程叠加，并且绘制出一个数据表，从而有助于随时进行检索，看符号和标记是否从中间断开。

在布置纵断面图时，还会出现一个问题就是不同的标注和符合会出现重叠的情况。所以就会增加各种标记位置的布置难度，甚至和纵断面线相关的所有标记，发生重叠现象的情况包含所有。对于这种问题，使用计算机辅助设计技术，其中包含各种标注互相避让的功能，即该位置已经有标注，其他的标记就不会出现在此处。这种功能能够实现两点作用，首先就是能够合理对不同标记和符号在图面上进行合理位置布置，比如将同侧内容分别置于上面和下面进行区别;然后就是能够对已经有标注和符号的位置进行记忆，从而可以避免下次在该位置出现符号或者标记。

布置图面虽然会出先重叠现象，但是由于计算机辅助技术的利用，能够消除95%以上的重叠现象。然后剩余一部分重叠的问题，可以将其留到屏幕编辑的阶段中进行交互式处理。

2.2 图例符号、线型和文字标记的处理

铁路既有线路进行测量获得的图形，为了增加其可移植性，所以在绘制过程中需要使用子程序中的各种图例符号和线性，虽然这种处理方式的速度不是很快，但是有利于将程序向其他类型计算机移植。

2.2.1 按比例绘制的图例符号处理

在测量过程中，存在某些符号需要按照比例进行绘制，比如隧道、大于一百米的桥、断链标等，由于要按照一定的比例进行绘制，就会增加其处理难度。另外，其中的隧道和桥梁符号还需要随着线路坡度的变化而保持变化，其目的在于将隧道和桥梁与线路保持平行状态，如图4所示。

2.2.2 不按照比例的图例符号处理

在测绘过程中存在比较多图例符号不需要依据比例进行绘制，比如车站、小桥涵、道口、信号车、水准既定等，因其不需要按照比例进行绘制，所以其记录方式会比较简单，只需要记录符号的中心位置。但是在绘制过程中需要将同类型的符号标记大小相等。并且其中也需要进行标注“避让”，且其判断标准都是一样。另外，如果遇到多个连续相同符号，为了简化操作，使用“镜箱”操作将会非常方便，能够快速对相同符号进行绘制，比如，在图中测量绘制多孔涵洞符号时，就可以使用这种绘制方式。

2.2.3 汉子标记处理

对铁路既有线路进行测量，然后将所得到的数据进行测绘，为了对纵断面图进行说明，其中涉及到很多汉字标注，在计算机辅助设计技术中，其中使用的系统会提供两种类型汉字，分别为矢量型汉字和图形汉字，其中第一种类型的的优势在于生成速度快，但是字库比较小，后面一种类型汉字优势和劣势正好与之相反。在实际使用过程中，矢量型汉字的使用较为频繁，然后另外一种类型可以作为矢量型汉字的补充。

另外，对汉字进行标注时有两种不同的标记，其中一种为该标记有规律性，而且会重复使用，比如涵洞等，为了提高标记的效率，可以预先生成节点子图。子图表示的是将图像预先设计好，然后将其存放到子图名下，这样在使用时不需要对图形重复设计，只需要执行插子图命令。其中每一个子图只能对应一种涵洞类型或者孔跨形式，如表1所示。

另外一种标记就是使用比较少，又属于没有规律的标记，比如车站、隧道、水准基点等，该类型的标记大致有40%，其中标注字数最多的就是水准基点标注，于是对其同样使用子图方式，然后剩余的汉字标记占比就比较少，大致只有15%，于是在后续的屏幕编辑中进行解决。

2.2.4 线型处理

只使用计算机辅助设计中系统提供的基本直线类型，然后自行对各种线进行编制，这种做法有利于移植性。

3 屏幕编辑及成果存储输出

3.1 屏幕编辑

完成上述数据处理、纵断面图生成之后，其中还存在一些问题，如少数的标记和符号重叠现象和汉字标注问题。当然，还可能出现其他问题，于是在此板块中主要对这些问题进行处理，使用交互式图形编辑进行处理工作。计算机辅助设计技术中，存在一种具有很强图形编辑能力的系统，能够完成分层显示和存储，所以能够比较快速的将重叠部分区分开。该系统中还具有其他的图形编辑功能，比如删除、旋转、修建、放大、剪裁、传输等。较为强大的编辑功能有助于对纵断面图进行处理，从而得到准确的图形。

3.2 成果存储和输出

通过在计算机上完成各种准备工作，对铁路既有线路经常测量，然后绘制成纵断面图，最终需要将其进行存储和输出。对图形进行保存时需要以数据库的方式存储在系统中，只需要通过使用计算机辅助设计技术中的存储和输出功能即可完成。图5即为使用计算机辅助设计技术于铁路既有线路测量中的结果，该图的比例即按照上述所说明的常见比例，纵向为1：200，横向为1：10000。

4 结语

如今计算机辅助设计技术的应用非常广泛，将其应用于铁路既有线路测量中具有较为成熟的应用效果。相比于传统的测量方式，使用这种先进的技术，能够很大程度上提高测量和绘图的效率和准确度，而且在使用计算机辅助设计技术时，其中对图形进行修改、创建方式比较简单，总之能够在铁路既有线路中发挥重要应用价值。

参考文献

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[2]宋宇鹏，李鑫.计算机辅助技术在线路施工测量中的应用[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2014（002）：97-100.

[3]冯洁，王国辉，杨望星，等.计算机辅助测量在铁路隧道断面测量中的应用[J].铁道建筑，2005（2）：15-17.

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