楊緒坤

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司 線站處，天津 300142)

在鐵路工程項目設計過程中，站后十幾個專業(yè)需要在車站平面布置圖的基礎上開展設計工作，在站后各專業(yè)中有效利用站場平面圖已經(jīng)成為提高鐵路工程項目整體設計效率的關鍵。信號和接觸網(wǎng)專業(yè)需要根據(jù)站場平面圖上的數(shù)據(jù)生成其專業(yè)設計圖，站后其他專業(yè)需要在站場平面圖的基礎上進行專業(yè)設計。因此，研究與開發(fā)站場和站后各專業(yè)間的一體化數(shù)據(jù)接口十分重要。

1 需求分析

1.1 車站線路平縱斷面數(shù)據(jù)要求

接觸網(wǎng)專業(yè)和信號專業(yè)是車站平面設計數(shù)據(jù)的主要用戶，接觸網(wǎng)專業(yè)需要根據(jù)站場專業(yè)提供的設計數(shù)據(jù)，在接觸網(wǎng)設計軟件平臺中還原接觸網(wǎng)專業(yè)站場圖，在此基礎上實現(xiàn)接觸網(wǎng)的智能設計；信號專業(yè)需要根據(jù)站場提供的設計數(shù)據(jù)，生成車站信號平面布置圖；其他專業(yè)在進行本專業(yè)設計時也需要在站場平面圖中實時查詢線路有關信息。

線路平縱斷面數(shù)據(jù)中應有一個包括車站所有既有和設計線路的股道表，在股道表中每一條線路應包括股道編號、股道用途、圖素組成、變坡點等信息。其中，線路圖素又可進一步分為直線、曲線、道岔和車擋；曲線應有位置、半徑、緩和曲線長等信息；道岔應包括道岔編號、轍叉號、軌道類型、開向等信息。

1.2 車站建筑物及站場設備數(shù)據(jù)要求

站后專業(yè)有數(shù)據(jù)要求的站區(qū)建筑物和站場設備主要包括：房屋、站臺、平立交道、檢查坑、信號機警沖標、橋涵等。

在現(xiàn)有的鐵路項目設計中，站場平面圖上布置房屋是設計的關鍵步驟之一，站后專業(yè)都是依據(jù)帶房屋車站平面布置圖進行本專業(yè)設計的。在多專業(yè)參與的情況下，規(guī)范各專業(yè)間房屋數(shù)據(jù)的傳遞規(guī)則將有利于提高設計效率和質(zhì)量。

1.3 里程系統(tǒng)

各專業(yè)協(xié)同工作的基礎之一是具有統(tǒng)一的坐標系，在鐵路設計中沿線路方向延展的坐標系稱為里程系統(tǒng)。曲線交點、道岔岔心、車擋、信號機、房屋等車站建筑物和設備的坐標都是相對于特定的里程系統(tǒng)而言的。因此，所有坐標數(shù)據(jù)被站后各專業(yè)正確使用的前提是建立統(tǒng)一的里程系統(tǒng)。

1.4 數(shù)據(jù)載體要求

站場與站后一體化數(shù)據(jù)接口的研究必須充分考慮與站后專業(yè)軟件的銜接需要，站場與站后專業(yè)數(shù)據(jù)接口必須具有廣泛的適用性和通用性。

2 數(shù)據(jù)接口構(gòu)建方式的選擇

考慮到站后各專業(yè)都有各自的專業(yè)設計軟件，對站場數(shù)據(jù)的要求不盡相同，因而為站后專業(yè)構(gòu)建通用的站場數(shù)據(jù)接口是解決問題的最好途徑。實現(xiàn)通用數(shù)據(jù)接口的主要方式如下。

（1）自定義實體。自定義實體是AutoCAD二次開發(fā)工具ObjectARX中的一項技術，利用該技術，用戶可以在CAD中定義自己的圖形實體。該項技術的特點是功能強大，用戶可以向自定義實體中添加任何信息，不受容量的限制。自定義實體作為一個整體，易于修改和編輯，但兼容性較差，在不加載用戶定義模塊時，CAD只顯示自定義實體，而對實體不能進行編輯和信息查詢。 如果采用該種技術，站場專業(yè)在提供DWG圖形的同時需要提供模型定義程序模塊。由于DWG圖形中包含大量的自定義實體，因而對于不需要數(shù)據(jù)接口的專業(yè)將造成不便；模型定義程序模塊又限制了站后專業(yè)軟件的開發(fā)環(huán)境。

（2）擴展數(shù)據(jù)(擴展記錄)。擴展數(shù)據(jù)(擴展記錄)是AutoCAD公司提供的一種在DWG圖形元素上添加用戶定義信息的技術，用戶可以利用該技術以一種特定的格式向圖形元素上添加自定義信息，以區(qū)分圖形元素間的不同用途，其特點是通用性強，提供的DWG圖形中不包含自定義實體，提供的數(shù)據(jù)接口不受CAD版本和開發(fā)環(huán)境的限制。

（3）數(shù)據(jù)庫(EXCEL表、文本文件)。利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)通用數(shù)據(jù)接口是在圖形之外再提供一個與圖形相關的數(shù)據(jù)庫表用于保存圖形中圖素的信息，這就要求站場專業(yè)必須同時提供圖形文件和數(shù)據(jù)庫表，并保持圖形與數(shù)據(jù)庫表的一致性，造成管理成本增加。

通過以上分析，考慮到數(shù)據(jù)接口的通用性和自定義實體對站后專業(yè)的限制，以及站后專業(yè)軟件開發(fā)環(huán)境，確定采用擴展數(shù)據(jù)(擴展記錄)的方式構(gòu)建通用數(shù)據(jù)接口，以DWG圖形文件為載體為站后專業(yè)提供接口數(shù)據(jù)。

3 通用數(shù)據(jù)接口的構(gòu)建

3.1 股道模型

通過對站場平面圖的分析，車站每條設計股道實質(zhì)上是直線、曲線、道岔、車擋等基本線路設備模型的有序集合，車站咽喉區(qū)是各條股道交織在一起形成的一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而股道可以抽象成一種雙向鏈表式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用以描述股道各設備模型間的連接關系，并通過為道岔不同端點賦予不同股道號，實現(xiàn)不同股道間連接關系的描述，即實現(xiàn)對咽喉區(qū)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)描述。

完整的股道模型不僅包括各設備模型間的關聯(lián)關系，還包括股道編號、車場名稱、股道用途、股道類別、股道進路等非圖形信息。因此，股道表中的所有股道信息，以非圖形信息的方式保存在CAD有名對象詞典中。道岔等線路設備模型，需要以一組CAD簡單圖形的組合進行表示。如：單開道岔可以由一個表示道岔標志的“圖塊”＋表示道岔三條邊的“直線”＋表示道岔編號的“文字”組成，在這組簡單圖形中，其中的一個圖形保存了該圖素的標識和屬性信息，可以用于區(qū)分其他設備，該圖形稱為模型主體，除模型主體以外的其他圖形稱為該模型主體的從屬圖素。模型主體通過一個列表來管理其所有從屬圖素，從屬圖素也要記錄所屬的模型主體，以實現(xiàn)模型主體與從屬圖素間的雙向身份識別，從而共同作用以完成對設備模型的完整描述。站后專業(yè)軟件通過讀取保存在模型主體中設備的參數(shù)，以區(qū)分不同的設備類型和型號。

依據(jù)上述思路，直線、曲線、道岔、復式交分道岔、車擋的數(shù)據(jù)模型設計如表1所示。

股道模型與線路設備模型間的關系如圖1所示。

3.2 里程系統(tǒng)模型

里程系統(tǒng)模型與股道模型有著相似的結(jié)構(gòu)，里程系統(tǒng)模型的模型主體是一條沿線路走向的多義線，多義線的擴展數(shù)據(jù)中保存了里程字頭、起始里程和大里程方向。

表1 數(shù)據(jù)模型設計表

圖1 股道模型與線路設備模型間的關系圖

利用里程系統(tǒng)，用戶可以獲得圖形中任意一點的里程和偏移量。

3.3 房屋及站場設備模型

房屋模型采用和道岔等其他站場設備相同的模型形式，其模型主體是一條封閉的多義線，從屬圖素包括房屋編號、層標志、房屋開向標志。

編號、名稱、所屬專業(yè)、面積、層數(shù)、圖號、室內(nèi)外地坪標高等房屋屬性以擴展數(shù)據(jù)的形式保存在模型主體中。

依據(jù)上述同樣的方法，可構(gòu)建出信號機、警沖標、站臺、橋涵等其他站場設備模型。

3.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計

無論是模型主體中的擴展數(shù)據(jù)，還是非圖形信息的擴展記錄，其數(shù)據(jù)都需要按照一定的結(jié)構(gòu)保存。圖2為使用面向?qū)ο蠹夹g構(gòu)建的一種具有5層派生關系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方案，在該方案中所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都派生自“一體化數(shù)據(jù)模型基類”。

4 站后專業(yè)獲取站場設計數(shù)據(jù)流程

通用數(shù)據(jù)接口構(gòu)建完成后，站場專業(yè)軟件需要對應增加生成接口數(shù)據(jù)的功能，同時信號、接觸網(wǎng)等專業(yè)軟件也需要增加接口數(shù)據(jù)接收功能。

對于上房屋、信息查詢等通用功能，由站后一體化數(shù)據(jù)接口項目組編制統(tǒng)一的程序供各專業(yè)使用。

站場平面圖設計數(shù)據(jù)由站場專業(yè)傳遞至站后各專業(yè)的過程如圖3所示。

圖2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

圖3 站后專業(yè)獲取站場設計數(shù)據(jù)流程

5 結(jié)束語

站場與站后專業(yè)一體化數(shù)據(jù)接口的研究只考慮了現(xiàn)有生產(chǎn)設計流程下，在現(xiàn)有站場設計軟件和站后設計軟件之間建立起一條數(shù)據(jù)共享的通道，而未來基于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術和三維設計技術的三維協(xié)同設計平臺，將是實現(xiàn)站場與站后專業(yè)一體化設計的有效途徑。