趙宜芳

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 概述

在既有線測(cè)量工程中，站場(chǎng)圖測(cè)繪的工作內(nèi)容較多，數(shù)字化的成果數(shù)據(jù)量較大，尤其是在編組站等大型樞紐站場(chǎng)測(cè)繪項(xiàng)目中，站場(chǎng)圖的測(cè)繪是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。采用高分辨率立體航測(cè)技術(shù)可以獲取站場(chǎng)地形圖，從而獲取站場(chǎng)內(nèi)股道、站房、信號(hào)燈、警鐘標(biāo)、道岔、車檔等站場(chǎng)設(shè)備的精確采集數(shù)據(jù)[1-8]。通過(guò)外業(yè)實(shí)地測(cè)量，可以得到站場(chǎng)設(shè)備對(duì)應(yīng)的里程，以及各種設(shè)備的型號(hào)和鐵路沿線的調(diào)查數(shù)據(jù)。在既有線站場(chǎng)圖成果中需要將航測(cè)立體采集成果與外業(yè)丈量調(diào)查的成果統(tǒng)一集成到CAD的數(shù)字成果中。傳統(tǒng)的作業(yè)方式主要采用手動(dòng)方法將不同設(shè)備的里程、道岔的位置以及相應(yīng)調(diào)查數(shù)據(jù)的信息輸入到CAD文件中，耗費(fèi)大量人力，工作效率較低，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

隨著AutoCAD平臺(tái)應(yīng)用的深入，基于ObjectARX二次開(kāi)發(fā)的應(yīng)用也越來(lái)越多。蔡建國(guó)等[9]基于AutoCAD平臺(tái)，利用AutoCAD提供的二次開(kāi)發(fā)接口，在鐵路勘測(cè)專業(yè)調(diào)查中進(jìn)行了應(yīng)用研究；張繼蘭[10]和王欣等[11]對(duì)AutoCAD二次開(kāi)發(fā)工具ObjectARX的開(kāi)發(fā)原理和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，闡述了基于ObjectARX二次開(kāi)發(fā)的運(yùn)行機(jī)制，并總結(jié)了開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題；竇學(xué)穎[12]對(duì)既有鐵路復(fù)測(cè)資料的數(shù)字化進(jìn)行了研究，采用ObjectARX技術(shù)研發(fā)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)測(cè)資料的自動(dòng)標(biāo)注，但是該系統(tǒng)尚不能對(duì)數(shù)據(jù)表及道岔進(jìn)行自動(dòng)化批量制作。

基于ObjectArx方式進(jìn)行AutoCAD二次開(kāi)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)航測(cè)地形圖與外業(yè)丈量調(diào)查數(shù)據(jù)的融合，最終形成標(biāo)準(zhǔn)的CAD數(shù)字成果?；贠bjectArx開(kāi)發(fā)的方式可以實(shí)現(xiàn)既有線站場(chǎng)圖資料的自動(dòng)化成圖，顯著提高工作效率。

2 站場(chǎng)資料自動(dòng)成圖方法

根據(jù)站場(chǎng)圖成果的制作要求，將站場(chǎng)圖中站場(chǎng)股道、道岔及坡度表導(dǎo)入CAD，站場(chǎng)設(shè)備里程標(biāo)注以及站場(chǎng)道岔上圖等內(nèi)容存在人工交互工作量大，插入CAD的成果制作需要標(biāo)準(zhǔn)化等難點(diǎn)。根據(jù)上述工作內(nèi)容的數(shù)據(jù)對(duì)象不同，通過(guò)AutoCAD二次開(kāi)發(fā)的方式，調(diào)用不同的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同工作內(nèi)容的批量標(biāo)準(zhǔn)化制作。

2.1 站場(chǎng)數(shù)據(jù)表自動(dòng)導(dǎo)入方法

在站場(chǎng)圖成果制作中，需要將站場(chǎng)地形圖、股道表、道岔表以及坡度表等數(shù)據(jù)表格全部輸入到站場(chǎng)地形圖中。傳統(tǒng)方法通過(guò)復(fù)制表格內(nèi)容直接以CAD圖元的形式插入到地形圖中。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法存在粘貼后文字出現(xiàn)亂碼、粘貼的文件沒(méi)有考慮比例信息、需要手動(dòng)調(diào)整表格大小及相應(yīng)文字大小、坡度表數(shù)據(jù)無(wú)法表示成坡度/距離的形式等問(wèn)題。

對(duì)股道表、道岔表及坡度表(見(jiàn)圖1)進(jìn)行分析，股道表與道岔表采用程序自動(dòng)讀入的方式相對(duì)簡(jiǎn)單，可將excel表格中的數(shù)據(jù)直接復(fù)制到CAD文件中。導(dǎo)入股道表中的“#”時(shí)，需要采用上標(biāo)形式標(biāo)注“#”字符。表格導(dǎo)入CAD的基本方法如下：①將采集的數(shù)據(jù)和臺(tái)賬數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則寫(xiě)入excel中；②統(tǒng)一讀取excel表格數(shù)據(jù)，確定其在cad中的位置及表格框大小等，將其基本樣式繪制出來(lái)；③逐條讀取excel表格中記錄的屬性項(xiàng)，確定數(shù)據(jù)寫(xiě)入的合理位置。

圖1 外業(yè)調(diào)查道岔、股道與坡度數(shù)據(jù)格式

坡度表的導(dǎo)入方法相對(duì)比較復(fù)雜，采用程序?qū)崿F(xiàn)坡度表導(dǎo)入時(shí)，除了需要注意“#”的標(biāo)注形式外，還需將坡度表兩個(gè)坡率與坡長(zhǎng)的表格形式轉(zhuǎn)換成坡度/距離的形式，同時(shí)要區(qū)分坡度方向(坡度的正負(fù)決定了坡度斜線的方向)。表格導(dǎo)入CAD的實(shí)現(xiàn)方法如下：根據(jù)每個(gè)股道中坡率/坡長(zhǎng)的列數(shù)，計(jì)算每個(gè)坡度表格的位置，將坡率與坡長(zhǎng)之間的斜線建立y=ax+b的函數(shù)關(guān)系式，綜合a=坡率及斜線經(jīng)過(guò)每個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)，即可確定每個(gè)坡度線的位置及方向。

2.2 站場(chǎng)設(shè)備里程自動(dòng)標(biāo)注方法

既有線站場(chǎng)圖成果中，站場(chǎng)中心里程，站場(chǎng)內(nèi)部的橋梁、涵洞、信號(hào)機(jī)、平交道以及曲線資料等均需要標(biāo)注在車站圖中(見(jiàn)圖2、圖3)。傳統(tǒng)的方式采用手動(dòng)逐個(gè)標(biāo)注，對(duì)于長(zhǎng)大干線鐵路來(lái)說(shuō)，手動(dòng)標(biāo)注需要投入大量人力成本，并且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。另外，采用全手動(dòng)標(biāo)注里程時(shí)，容易出現(xiàn)標(biāo)注格式不一致的情況，影響車站圖的美觀。

圖2 橋梁數(shù)據(jù)

圖3 涵渠數(shù)據(jù)

站場(chǎng)設(shè)備里程標(biāo)注采用如下方法：①對(duì)全線航測(cè)采集的鐵路中線與外業(yè)丈量的里程位置進(jìn)行里程平差，獲取任意百米標(biāo)的里程及坐標(biāo)；②為了減少平面投影的誤差，將站場(chǎng)范圍內(nèi)中線拆分成不同的段落(每公里拆分成一個(gè)段落)；③選擇站場(chǎng)范圍內(nèi)航測(cè)采集的中線，根據(jù)對(duì)應(yīng)段落起點(diǎn)的平差里程，確定需要標(biāo)注里程的位置；④根據(jù)外業(yè)丈量數(shù)據(jù)表中站場(chǎng)設(shè)備的里程信息，完成該段落內(nèi)設(shè)備里程的標(biāo)注。

2.3 站場(chǎng)道岔自動(dòng)上圖方法

站場(chǎng)圖中，道岔是連接兩個(gè)股道的關(guān)鍵鐵路設(shè)備。在大型鐵路交通樞紐中，道岔數(shù)量、種類、型號(hào)繁多。道岔的型號(hào)不同，其繪制符號(hào)的長(zhǎng)度、形狀均不相同。這種情況下，通過(guò)航測(cè)采集的方式不能確定型號(hào)，需要在后續(xù)處理中結(jié)合臺(tái)賬資料進(jìn)行添加，且道岔的叉心位置確定起來(lái)比較困難，使得依靠手工作業(yè)的方式不可行。結(jié)合多個(gè)項(xiàng)目信息，統(tǒng)計(jì)了站場(chǎng)中常用道岔的基本數(shù)據(jù)，并將搜集的道岔型號(hào)寫(xiě)入程序，插入道岔時(shí)可以直接調(diào)用。另外，在一些特殊的站場(chǎng)中，部分道岔經(jīng)過(guò)改造加工，傳統(tǒng)的道岔參數(shù)不能滿足要求，需在程序中增加接口(可添加手工輸入道岔屬性信息的功能。)

在道岔位置標(biāo)注時(shí)，可根據(jù)道岔里程表(見(jiàn)圖4)中外業(yè)調(diào)查的岔尖里程以及不同道岔岔尖與岔心里程的換算關(guān)系，自動(dòng)反算岔心的具體位置。

圖4 道岔里程數(shù)據(jù)

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 站場(chǎng)數(shù)據(jù)表自動(dòng)導(dǎo)入功能

調(diào)用CAD中的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)excel表的批量自動(dòng)讀取，并在CAD中以圖形的形式顯示。采用C++的類庫(kù)MFC，將程序以界面的形式進(jìn)行顯示，便于工程應(yīng)用中大數(shù)據(jù)量的操作，站場(chǎng)數(shù)據(jù)表成果自動(dòng)輸出流程如圖5所示。在道岔表與股道表的數(shù)據(jù)讀取時(shí)，可以直接將表格中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到CAD圖形匯總。坡度表導(dǎo)入時(shí)，首先確定表格的網(wǎng)格點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算表格中的坡度斜線。選擇某鐵路既有線車站的坡度表、道岔表及股道表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用自行開(kāi)發(fā)的程序?qū)?shù)據(jù)讀取到CAD中，其結(jié)果如圖6所示。相較于人工輸入的方式，軟件操作能夠大幅提高工作效率，并且降低了出錯(cuò)的概率。

圖5 站場(chǎng)數(shù)據(jù)表自動(dòng)讀取流程

圖6 站場(chǎng)數(shù)據(jù)讀入CAD顯示結(jié)果示意

3.2 站場(chǎng)設(shè)備資料自動(dòng)標(biāo)注功能

調(diào)用CAD中的接口函數(shù)，直接讀取txt文件表數(shù)據(jù)。以橋涵表為例，橋梁表中每列的字段類型必須固定，分別為橋梁中心里程、孔數(shù)、跨度及樣式、橋梁全長(zhǎng)；涵渠表中每列中固定的字段名稱為涵渠中心里程、式樣或種類、孔數(shù)、孔徑、長(zhǎng)度。采用C++的類庫(kù)MFC，將程序界面化。基于開(kāi)發(fā)軟件，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)設(shè)備資料自動(dòng)標(biāo)注的流程如圖7所示。

圖7 既有線橋涵里程標(biāo)注流程

采用程序方式標(biāo)注橋涵等鐵路構(gòu)筑物信息：根據(jù)橋梁表及涵渠表中的里程信息，在CAD圖中選擇鐵路中線線位，輸入起始點(diǎn)的里程信息，程序可自動(dòng)計(jì)算每個(gè)需要標(biāo)注的橋涵信息，根據(jù)選定的標(biāo)注樣式，完成橋涵數(shù)據(jù)的自動(dòng)標(biāo)注。選擇某鐵路既有線部分段落的橋涵數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，圖8為標(biāo)注在站場(chǎng)地形圖中的成果數(shù)據(jù)，紅框范圍內(nèi)文字為程序標(biāo)注的內(nèi)容。如果在鐵路某些里程處橋涵數(shù)據(jù)較多，或者與其他標(biāo)注資料存在沖突時(shí)，則需要手動(dòng)編輯圖形資料，以保證圖形成果的美觀。

圖8 橋涵里程標(biāo)注成果示意

3.3 道岔資料自動(dòng)上圖功能

將常用道岔參數(shù)集成在軟件界面上，道岔上圖時(shí)可以直接選擇?；陂_(kāi)發(fā)程序的道岔標(biāo)注流程如圖9所示。

圖9 道岔標(biāo)注流程

站場(chǎng)道岔標(biāo)注是站場(chǎng)圖制作中比較復(fù)雜的部分，經(jīng)過(guò)程序自動(dòng)標(biāo)注的道岔信息，還需要進(jìn)行手動(dòng)編輯，利用道岔表、股道表中的里程數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度信息，計(jì)算每個(gè)道岔的岔心里程。位于正線以外的道岔，需要借助正線的投影里程確定岔心位置。對(duì)于特定里程的道岔，岔心里程確定后，選中道岔所涉及的兩條線位，并選擇對(duì)應(yīng)的型號(hào)，再進(jìn)行標(biāo)注。另外，道岔標(biāo)注時(shí)還需要注意道岔的方向。經(jīng)過(guò)程序標(biāo)注及手動(dòng)編輯之后的道岔成果如圖10所示，其中紅色方框內(nèi)岔尖標(biāo)志為程序自動(dòng)標(biāo)注生成。

圖10 站場(chǎng)圖道岔標(biāo)注成果示意

4 結(jié)論

針對(duì)站場(chǎng)圖涉及的資料多、數(shù)據(jù)量大、調(diào)查數(shù)據(jù)上圖工序復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)站場(chǎng)圖中站場(chǎng)數(shù)據(jù)表導(dǎo)入、站場(chǎng)設(shè)備里程標(biāo)注以及道岔上圖等三個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)分析。根據(jù)站場(chǎng)圖制作中上述三個(gè)工序傳統(tǒng)操作流程中存在的弊端，采用基于ObjectArx的CAD平臺(tái)開(kāi)發(fā)了三個(gè)CAD界面程序，實(shí)現(xiàn)了站場(chǎng)數(shù)據(jù)表的批量自動(dòng)導(dǎo)入，能夠完成外業(yè)調(diào)查坡度數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD中顯示格式的轉(zhuǎn)換；可實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)中橋梁表、涵渠表等表格數(shù)據(jù)的自動(dòng)批量標(biāo)注功能，以及站場(chǎng)中任意類型道岔的位置標(biāo)注。

采用程序與手動(dòng)交互的方式，站場(chǎng)圖制作的效率提高了80%以上，極大地節(jié)省了人力成本的投入，實(shí)現(xiàn)了站場(chǎng)資料成圖的程序化、標(biāo)準(zhǔn)化。