計(jì)算機(jī)輔助生成鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

薛銳鋒

在現(xiàn)有鐵路勘察設(shè)計(jì)行業(yè)中各專業(yè)在工作中都采用了較多成熟穩(wěn)定的輔助設(shè)計(jì)軟件，極大地提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，使得專業(yè)技術(shù)人員可以在技術(shù)方案不斷的優(yōu)化方面投入更多的時(shí)間和精力。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖是設(shè)計(jì)車站技術(shù)方案的直接承載體，更是設(shè)計(jì)方案比例尺圖的微縮，仍需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)已繪制比例尺圖重新繪制車站方案示意圖，效率較低。針對(duì)目前設(shè)計(jì)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(duì)AutoCAD 進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖自動(dòng)制圖系統(tǒng)。

鐵路站場(chǎng)設(shè)計(jì)是鐵路線路設(shè)計(jì)的重要部分，鐵路車站是鐵路運(yùn)輸?shù)幕締挝唬辛伺c運(yùn)輸有關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備，如客、貨、運(yùn)輸設(shè)備，機(jī)務(wù)、車輛檢修設(shè)備和集團(tuán)設(shè)備等。

目前鐵路站場(chǎng)設(shè)計(jì)中基于AutoCAD 進(jìn)行二次開發(fā)軟件的應(yīng)用已廣泛普及，是提高設(shè)計(jì)效率減少設(shè)計(jì)周期的重要工具。中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院有限公司的李長(zhǎng)淮等發(fā)明了自動(dòng)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(chǎng)設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)計(jì)人員視角，開發(fā)了TWSDI 系統(tǒng)，深化專業(yè)間一體化協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)繪圖和專業(yè)間數(shù)據(jù)傳遞共享的功能?；谠O(shè)計(jì)過程中實(shí)際需要，及站前站后專業(yè)數(shù)據(jù)共享的平臺(tái)基礎(chǔ)，所得車站平面布置示意圖要求可根據(jù)需求專業(yè)的要求規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

車站平面布置示意圖是車站能力與設(shè)計(jì)方案的直觀體現(xiàn)與反應(yīng)，但目前在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，繪制車站平面布置示意圖主要通過專業(yè)設(shè)計(jì)軟件將設(shè)計(jì)線通過適當(dāng)?shù)谋壤s放獲得簡(jiǎn)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(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)中均需設(shè)計(jì)人員根據(jù)已繪制車站方案比例圖，通過個(gè)人對(duì)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(jī)械性和重復(fù)性工作較大，且繪制示意圖中線條難以為后續(xù)專業(yè)增刪布置設(shè)備等設(shè)計(jì)工作，因此亟需鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖計(jì)算機(jī)輔助生成軟件。

一、主要設(shè)計(jì)思路

1.總體思路

C++是一種安全、高效的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有強(qiáng)大的開發(fā)能力，并且運(yùn)行快、性能高、占用資源少，基于這些優(yōu)勢(shì)，本文采用C++編程語言進(jìn)行開發(fā)。

在軟件設(shè)計(jì)上，以目前設(shè)計(jì)人員主流的AutoCAD圖形系統(tǒng)為支撐，采用excel 表格數(shù)據(jù)作為站場(chǎng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，便于專業(yè)設(shè)計(jì)人員的自行初步檢查和校核，采用面向?qū)ο蟮腛bjexARX 開發(fā)技術(shù)。通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，從而自動(dòng)生成鐵路車站平面布置示意圖的功能。

2.數(shù)據(jù)組成

鐵路車站平面布置示意圖可視為主要對(duì)股道等設(shè)備的集合體現(xiàn)，股道包含直線股道、曲線股道、道岔（復(fù)式交分道岔視為單開道岔的組合）、車檔的集合，這些實(shí)體具有相應(yīng)的專業(yè)設(shè)計(jì)信息及特征，通過對(duì)這些設(shè)備的識(shí)別、連接操作，最終可以繪制任意復(fù)雜的站場(chǎng)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(yè)設(shè)計(jì)人員在專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中完成基本車站設(shè)計(jì)圖，在站場(chǎng)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中加入導(dǎo)出數(shù)據(jù)模塊，從而獲得鐵路站場(chǎng)主要設(shè)備的相關(guān)參數(shù)信息，主要包括車站信息、股道、車擋、道岔、站臺(tái)等相關(guān)參數(shù)，詳細(xì)數(shù)據(jù)信息如表1 所示。表中所需坐標(biāo)為世界坐標(biāo)系統(tǒng)下三維坐標(biāo)值。

表1 繪制示意圖所需參數(shù)列表

將以上數(shù)據(jù)獲取后生成excel 文檔，以便于設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看修正等操作。繪制車站平面圖需繪制出車站的結(jié)構(gòu)框架圖，得到點(diǎn)和線的組合圖，車站內(nèi)的道岔、曲線、站線及渡線均通過點(diǎn)或線進(jìn)行連接。

3.數(shù)據(jù)的擴(kuò)展

在繪圖過程中，利用AutoCAD 繪制的點(diǎn)、線等圖元來表示股道、道岔、車擋等不同的設(shè)備，此時(shí)需向?qū)?yīng)圖形元素中添加一些數(shù)據(jù)或說明，來區(qū)分繪制元素對(duì)象分類以及編號(hào)，便于篩查獲得對(duì)應(yīng)的圖元。利用ObjectARX 提供的擴(kuò)展數(shù)據(jù)功能，即可實(shí)現(xiàn)該功能要求，其主要代碼如下：在開發(fā)過程中，需要選擇識(shí)別獲得已繪制圖元時(shí)，可通過利用xData 函數(shù)讀取獲取對(duì)應(yīng)圖元保存的擴(kuò)展數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，獲得對(duì)應(yīng)圖元組或單個(gè)圖元，從而對(duì)圖元進(jìn)行修改等基本操作。

二、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與功能簡(jiǎn)介功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.基本繪制流程

繪制示意圖遵循里程為主，坐標(biāo)為輔的原則用作判定各設(shè)備之間位置關(guān)系，首先通過導(dǎo)入設(shè)計(jì)車站內(nèi)股道及設(shè)備數(shù)據(jù)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(biāo)注位于示意圖上側(cè)或下側(cè)。

本次設(shè)計(jì)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(jìn)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(chǎng)內(nèi)每根貫通股道的編號(hào)均為唯一，作為列車運(yùn)行和作業(yè)的載體，在車站范圍內(nèi)可分為正線、到發(fā)線和其他站線，其他站線包括牽出線、機(jī)走線、安全線等線路。

根據(jù)站場(chǎng)標(biāo)注正線采用羅馬數(shù)字的規(guī)則，可確定出正線股道編號(hào)，通過遍歷股道表獲得與正線平行的所有股道編號(hào)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)判定出各股道的位置關(guān)系，首先繪制出股道，將正線的線型進(jìn)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(duì)應(yīng)值原則確定各新繪制示意圖股道間的間距值。

對(duì)于示例車站，貫通股道包含正線I、II 股道，到發(fā)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(guān)系順序，自上到下分別考慮實(shí)際股道間距進(jìn)行繪制，繪制結(jié)果如圖2 所示。

圖2 繪制股道結(jié)果圖

（2）繪制道岔

為減少道岔編號(hào)對(duì)示意圖繪制依賴性，本次開發(fā)采用設(shè)計(jì)車站比例圖中的坐標(biāo)關(guān)系，分別從位于正線上車站兩側(cè)最外側(cè)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(diǎn)進(jìn)行連接。

繪制道岔過程中，對(duì)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(hào)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(duì)該組道岔組進(jìn)行統(tǒng)一繪制。

對(duì)于示例車站站型，車站兩端最外側(cè)道岔分別為1號(hào)道岔和2 號(hào)道岔，自外側(cè)向內(nèi)，依次判定該道岔是否與渡線連通，對(duì)于粉色的渡線需進(jìn)行同時(shí)繪制，來使得渡線傾斜度等統(tǒng)一美觀。繪制9 號(hào)道岔后，程序判定側(cè)向岔后與5 股道貫通，通過求已繪制5 股道線與9 號(hào)道岔側(cè)向線的交點(diǎn)，對(duì)已繪制5 股道起始點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，最終結(jié)果如圖3 所示。

（3）繪制車擋等其他設(shè)備

在車站內(nèi)股道和道岔框架圖基本繪制完成后，即可增加車擋、站臺(tái)等設(shè)施設(shè)備的繪制，對(duì)示意圖進(jìn)行進(jìn)一步完善。

遍歷所有車擋數(shù)據(jù)，根據(jù)中心里程與連接股道編號(hào)，根據(jù)里程比例確定出繪制位置，通過已創(chuàng)建車擋塊進(jìn)行載入，并根據(jù)新繪制示意圖中股道向量對(duì)車擋塊旋轉(zhuǎn)至準(zhǔn)確的角度，而后對(duì)多余長(zhǎng)度的股道線進(jìn)行裁剪。

遍歷所有站臺(tái)數(shù)據(jù)，根據(jù)已判定的位置關(guān)系確定出站臺(tái)位于股道的位置關(guān)系，在已繪制框架圖中通過識(shí)別對(duì)應(yīng)股道信息，并繪制站臺(tái)符號(hào)。

3.示意圖大小調(diào)整與基本信息的標(biāo)識(shí)

為了滿足圖幅美觀的要求，根據(jù)常規(guī)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(shè)定的圖框范圍內(nèi)全部顯示，則需要通過判定比例是否協(xié)調(diào)，對(duì)比例進(jìn)行調(diào)整。

最后獲得的示意圖即為完成的框架圖，此時(shí)需將對(duì)應(yīng)車站中心里程、股道、道岔等編號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)注，從而生成較為完善且美觀的車站總體平面布置圖。

三、結(jié)語

采用此計(jì)算機(jī)輔助生成鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖系統(tǒng)，能夠結(jié)合既有的鐵路站場(chǎng)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件繪制完成比例尺圖，通過自動(dòng)生成設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)車站的相關(guān)設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)并導(dǎo)出到固定格式的excel 表格中，便于后續(xù)插件的讀取。該系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)后，可自動(dòng)對(duì)車站內(nèi)設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別判定，繪制出滿足設(shè)備間邏輯關(guān)系、位置關(guān)系且圖幅美觀的鐵路站場(chǎng)平面布置示意圖。

車站是鐵路運(yùn)輸、生產(chǎn)組織的最基本承載，隨著鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)實(shí)生活中包含各種設(shè)施設(shè)備的復(fù)雜車站非常多，在后續(xù)開發(fā)實(shí)踐過程中仍需要不斷完善開發(fā)邏輯，能夠更加智能、自動(dòng)的繪制更為復(fù)雜的車站平面布置示意圖，從而有助于鐵路設(shè)計(jì)專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)配合，更好地服務(wù)于鐵路事業(yè)的發(fā)展。