劉小會

摘 要：文章研究了鐵路既有線路中計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用，將計算機輔助設(shè)計應(yīng)用其中，相比于傳統(tǒng)的測量方式，能夠簡化鐵路既有線路測量的操作方式，提高測量效率和準(zhǔn)確度。鐵路既有線路測量結(jié)果能夠給管理者掌握鐵路運行狀態(tài)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并且這些數(shù)據(jù)結(jié)果直接和鐵路安全性有關(guān)。所以文章分析了計算機輔助設(shè)計在線路測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鐵路既有線路;計算機輔助設(shè)計;測量;應(yīng)用

中圖分類號：U469.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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

計算機輔助技術(shù)在鐵路既有線路中的應(yīng)用比較廣泛，比如可以應(yīng)用于既有線路恢復(fù)設(shè)計、改建設(shè)計和測量等方面，文章將主要研究將其應(yīng)用到既有線路中的測量方面[1-2]。鐵路既有線路進(jìn)行測量的主要內(nèi)容是獲取測量線路的現(xiàn)狀，然后通過得到的數(shù)據(jù)繪制線路縱斷面圖[3-4]。鐵路既有線路測量結(jié)果能夠直接反映運行線路的技術(shù)狀況，在一定程度上也和鐵路運行安全和生產(chǎn)有直接的關(guān)系，所以既有線路測量結(jié)果是鐵路局科學(xué)管理的基礎(chǔ)資料[5]。但是由于鐵路既有線路測量的工作強度非常大，而其具有很強的時效性，所以每年需要進(jìn)行好幾次的測量[6]。使用傳統(tǒng)的測量方式需要消耗大量的人力、物力和材料，而其檢測效率和準(zhǔn)確度都比較低。所以為了能夠提高檢測效率和精確度，保證我國鐵路運行的安全性和有效性，需要使用新技術(shù)，如當(dāng)前使用較為頻繁的航測技術(shù)和計算機輔助技術(shù)，通過使用這些技術(shù)，能夠有效提高鐵路既有線路的測量效率和準(zhǔn)確度，而且還能夠降低工人的勞動力，促進(jìn)我國鐵路快速發(fā)展[7-8]。于是文章將主要研究計算機輔助技術(shù)在鐵路既有線路中的應(yīng)用。通過使用計算機輔助技術(shù)，首先獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后得到鐵路既有線路的縱斷面圖，其程序如圖1所示。

1 數(shù)據(jù)輸入和預(yù)處理

鐵路既有線路縱斷面圖能夠綜合反映出線路的狀況，其中存在非常多復(fù)雜且豐富的內(nèi)容，因為在圖上能夠反映出所有測量的結(jié)果數(shù)據(jù)，必然會導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)在輸入過程中的誤差增大。所以在數(shù)據(jù)輸入之前需要對其進(jìn)行預(yù)處理，從而增加數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確度。其中預(yù)處理程序流程圖如圖2所示，預(yù)處理的主要內(nèi)容有以下2點。

1.1 檢查并修改錯誤數(shù)據(jù)

由于數(shù)據(jù)過多，就會存在一些問題。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查時，主要會存在以下4點錯誤：①邊坡點坡度代數(shù)差大于2%，在這種情況之下，沒有給出豎曲線半徑或者每20m變坡率;②輸出的測點里程沒有按照一定的順序進(jìn)行排列，可能是因為里程鍵入的錯誤造成，還可能是因為坡度計算表上沒有按照順序進(jìn)行排列;③在檢查過程中發(fā)現(xiàn)易出錯的接坡段中有鍛煉時，就會顯示出警告信息。④如果斷鏈長度大于50m，如果將斷鏈編碼漏掉，就會導(dǎo)致其計算出現(xiàn)問題。

1.2 數(shù)據(jù)處理

對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測并修改之后，然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理工作，比如分類、排序和計算等。因為原始的數(shù)據(jù)輸入量過多，為了簡化輸入量，對于有些數(shù)據(jù)可以通過使用其他數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得出，所以這些數(shù)據(jù)可以不用輸入，比如坡度值、坡段長度等。該部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容包含自動處理斷鏈樁，從而能夠計算出測點的連續(xù)里程;自動識別非整數(shù)測點和整50m里程測點，從而能夠計算出測點設(shè)計標(biāo)高;將設(shè)計標(biāo)高和實際標(biāo)高的差值大于0.05m的測點檢測出來。

2 生成縱斷面圖

通過使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，其中包含自動繪圖軟件，通過軟件進(jìn)行布置縱斷面圖比傳統(tǒng)的設(shè)計方式更加方便。能夠按照習(xí)慣的方式自動繪制出卷圖，還能夠根據(jù)圖紙大小將縱斷面圖進(jìn)行分幅處理。

2.1 布置縱斷面圖

在縱斷面圖的布置過程中，其中使用到的各種圖例符號和圖式都需要按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，不然布置的圖容易看不懂?？v斷面圖的橫縱方向的比例尺不能一致，因為要使得線路坡度變化情況更加明顯。一般情況下，鐵路既有線路測量時的橫縱比例之間相差50倍，即縱向比例尺為1∶200，橫向比例尺為1∶10000?？v向比例尺設(shè)置得比較大，繪圖過程中可能就會出現(xiàn)問題，因為一旦坡段較長或者坡度過大，圖形就會超過指定的范圍。出現(xiàn)這種情況時的解決方式是將超出邊界的部分?jǐn)嚅_，然后進(jìn)行向上或者向下平移，最后將高程尺寸修改即可繼續(xù)繪圖。其中打斷點的位置不能隨意設(shè)置，需要根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)置，打斷點的次數(shù)要盡可能的少，但同時又要滿足不會偏上也不會偏下。這樣的處理方式比較復(fù)雜，而且僅僅憑借經(jīng)驗判斷的準(zhǔn)確度較低。

使用計算機輔助技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，將會具有比較多的優(yōu)勢，能夠快速、準(zhǔn)確的獲取打斷點位置，其具體操作如下所示：首先使用計算機掃描功能將所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，并且確定一個起始位置，如圖3所示，于是可以得到總的打斷次數(shù);然后再確定如圖3的起始位置2，即可得到打斷次數(shù)，依據(jù)該步驟最終將會得到一個打斷次數(shù)最少的其實位置。所以通過使用計算機輔助設(shè)計將會非常的快捷。

在進(jìn)行縱斷面線打斷位置和圖紙分幅計算時，需要注意的是要保證該圖中的符號和標(biāo)注完整性，即不同從符號或者標(biāo)注中間斷開。所以在使用計算機輔助設(shè)計過程中，需要將所有符號和標(biāo)注的里程疊加，并且繪制出一個數(shù)據(jù)表，從而有助于隨時進(jìn)行檢索，看符號和標(biāo)記是否從中間斷開。

在布置縱斷面圖時，還會出現(xiàn)一個問題就是不同的標(biāo)注和符合會出現(xiàn)重疊的情況。所以就會增加各種標(biāo)記位置的布置難度，甚至和縱斷面線相關(guān)的所有標(biāo)記，發(fā)生重疊現(xiàn)象的情況包含所有。對于這種問題，使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，其中包含各種標(biāo)注互相避讓的功能，即該位置已經(jīng)有標(biāo)注，其他的標(biāo)記就不會出現(xiàn)在此處。這種功能能夠?qū)崿F(xiàn)兩點作用，首先就是能夠合理對不同標(biāo)記和符號在圖面上進(jìn)行合理位置布置，比如將同側(cè)內(nèi)容分別置于上面和下面進(jìn)行區(qū)別;然后就是能夠?qū)σ呀?jīng)有標(biāo)注和符號的位置進(jìn)行記憶，從而可以避免下次在該位置出現(xiàn)符號或者標(biāo)記。

布置圖面雖然會出先重疊現(xiàn)象，但是由于計算機輔助技術(shù)的利用，能夠消除95%以上的重疊現(xiàn)象。然后剩余一部分重疊的問題，可以將其留到屏幕編輯的階段中進(jìn)行交互式處理。

2.2 圖例符號、線型和文字標(biāo)記的處理

鐵路既有線路進(jìn)行測量獲得的圖形，為了增加其可移植性，所以在繪制過程中需要使用子程序中的各種圖例符號和線性，雖然這種處理方式的速度不是很快，但是有利于將程序向其他類型計算機移植。

2.2.1 按比例繪制的圖例符號處理

在測量過程中，存在某些符號需要按照比例進(jìn)行繪制，比如隧道、大于一百米的橋、斷鏈標(biāo)等，由于要按照一定的比例進(jìn)行繪制，就會增加其處理難度。另外，其中的隧道和橋梁符號還需要隨著線路坡度的變化而保持變化，其目的在于將隧道和橋梁與線路保持平行狀態(tài)，如圖4所示。

2.2.2 不按照比例的圖例符號處理

在測繪過程中存在比較多圖例符號不需要依據(jù)比例進(jìn)行繪制，比如車站、小橋涵、道口、信號車、水準(zhǔn)既定等，因其不需要按照比例進(jìn)行繪制，所以其記錄方式會比較簡單，只需要記錄符號的中心位置。但是在繪制過程中需要將同類型的符號標(biāo)記大小相等。并且其中也需要進(jìn)行標(biāo)注“避讓”，且其判斷標(biāo)準(zhǔn)都是一樣。另外，如果遇到多個連續(xù)相同符號，為了簡化操作，使用“鏡箱”操作將會非常方便，能夠快速對相同符號進(jìn)行繪制，比如，在圖中測量繪制多孔涵洞符號時，就可以使用這種繪制方式。

2.2.3 漢子標(biāo)記處理

對鐵路既有線路進(jìn)行測量，然后將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行測繪，為了對縱斷面圖進(jìn)行說明，其中涉及到很多漢字標(biāo)注，在計算機輔助設(shè)計技術(shù)中，其中使用的系統(tǒng)會提供兩種類型漢字，分別為矢量型漢字和圖形漢字，其中第一種類型的的優(yōu)勢在于生成速度快，但是字庫比較小，后面一種類型漢字優(yōu)勢和劣勢正好與之相反。在實際使用過程中，矢量型漢字的使用較為頻繁，然后另外一種類型可以作為矢量型漢字的補充。

另外，對漢字進(jìn)行標(biāo)注時有兩種不同的標(biāo)記，其中一種為該標(biāo)記有規(guī)律性，而且會重復(fù)使用，比如涵洞等，為了提高標(biāo)記的效率，可以預(yù)先生成節(jié)點子圖。子圖表示的是將圖像預(yù)先設(shè)計好，然后將其存放到子圖名下，這樣在使用時不需要對圖形重復(fù)設(shè)計，只需要執(zhí)行插子圖命令。其中每一個子圖只能對應(yīng)一種涵洞類型或者孔跨形式，如表1所示。

另外一種標(biāo)記就是使用比較少，又屬于沒有規(guī)律的標(biāo)記，比如車站、隧道、水準(zhǔn)基點等，該類型的標(biāo)記大致有40%，其中標(biāo)注字?jǐn)?shù)最多的就是水準(zhǔn)基點標(biāo)注，于是對其同樣使用子圖方式，然后剩余的漢字標(biāo)記占比就比較少，大致只有15%，于是在后續(xù)的屏幕編輯中進(jìn)行解決。

2.2.4 線型處理

只使用計算機輔助設(shè)計中系統(tǒng)提供的基本直線類型，然后自行對各種線進(jìn)行編制，這種做法有利于移植性。

3 屏幕編輯及成果存儲輸出

3.1 屏幕編輯

完成上述數(shù)據(jù)處理、縱斷面圖生成之后，其中還存在一些問題，如少數(shù)的標(biāo)記和符號重疊現(xiàn)象和漢字標(biāo)注問題。當(dāng)然，還可能出現(xiàn)其他問題，于是在此板塊中主要對這些問題進(jìn)行處理，使用交互式圖形編輯進(jìn)行處理工作。計算機輔助設(shè)計技術(shù)中，存在一種具有很強圖形編輯能力的系統(tǒng)，能夠完成分層顯示和存儲，所以能夠比較快速的將重疊部分區(qū)分開。該系統(tǒng)中還具有其他的圖形編輯功能，比如刪除、旋轉(zhuǎn)、修建、放大、剪裁、傳輸?shù)?。較為強大的編輯功能有助于對縱斷面圖進(jìn)行處理，從而得到準(zhǔn)確的圖形。

3.2 成果存儲和輸出

通過在計算機上完成各種準(zhǔn)備工作，對鐵路既有線路經(jīng)常測量，然后繪制成縱斷面圖，最終需要將其進(jìn)行存儲和輸出。對圖形進(jìn)行保存時需要以數(shù)據(jù)庫的方式存儲在系統(tǒng)中，只需要通過使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)中的存儲和輸出功能即可完成。圖5即為使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)于鐵路既有線路測量中的結(jié)果，該圖的比例即按照上述所說明的常見比例，縱向為1：200，橫向為1：10000。

4 結(jié)語

如今計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，將其應(yīng)用于鐵路既有線路測量中具有較為成熟的應(yīng)用效果。相比于傳統(tǒng)的測量方式，使用這種先進(jìn)的技術(shù)，能夠很大程度上提高測量和繪圖的效率和準(zhǔn)確度，而且在使用計算機輔助設(shè)計技術(shù)時，其中對圖形進(jìn)行修改、創(chuàng)建方式比較簡單，總之能夠在鐵路既有線路中發(fā)揮重要應(yīng)用價值。

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