于天龍

摘要：線路設(shè)計(jì)作為鐵路建設(shè)中的基礎(chǔ)工作之一，直接影響著鐵路整體的建設(shè)水平與成本投入，因此必須高度重視鐵路線路的設(shè)計(jì)工作，并提高設(shè)計(jì)要求。鐵路線路設(shè)計(jì)工作中正在廣泛運(yùn)用信息化技術(shù)，不僅能夠提升線路的設(shè)計(jì)效率，還能夠?yàn)殍F路建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量提供了有效保障。從鐵路線路與信息化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀入手，分析鐵路線路設(shè)計(jì)及應(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)，尋找鐵路線路設(shè)計(jì)中存在的問題，提出鐵路線路設(shè)計(jì)中信息化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路線路設(shè)計(jì)；信息化技術(shù)；應(yīng)用思考

一、前言

鐵路線路的設(shè)計(jì)工作在鐵路項(xiàng)目建設(shè)中屬于基礎(chǔ)工作，除了會(huì)對(duì)成本造價(jià)產(chǎn)生影響以外，又能影響其施工質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)鐵路線路過程中，需要深層勘查與研究，力求給鐵路建設(shè)設(shè)計(jì)出低成本高質(zhì)量的鐵路線路。如此設(shè)計(jì)工作中必須充分運(yùn)用信息化設(shè)計(jì)理念，有利于提升設(shè)計(jì)效果，而且還能提升設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，從而給鐵路建設(shè)提供安全性及穩(wěn)定性保障。

二、鐵路線路和信息化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

網(wǎng)購(gòu)車票、銷售系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)、TMIS等都在全面運(yùn)用信息化技術(shù)，在這些技術(shù)的支撐下，鐵路運(yùn)行系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)創(chuàng)新，致力于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)輸系統(tǒng)的構(gòu)建，使車輛與機(jī)務(wù)管理均實(shí)現(xiàn)了信息化，鐵路辦公系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。此外，在鐵路線路設(shè)計(jì)中采用信息化技術(shù)牽涉很多方面，如鐵路運(yùn)營(yíng)管理、服務(wù)工作、運(yùn)輸?shù)?。為確保鐵路行業(yè)的整體運(yùn)行效果、運(yùn)輸管理效果、公共服務(wù)要求的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該提高鐵路線路設(shè)計(jì)信息化建設(shè)要求。針對(duì)鐵路線路設(shè)計(jì)工作中現(xiàn)存的問題而言，只有科學(xué)選擇應(yīng)對(duì)措施，才能推動(dòng)鐵路后續(xù)的穩(wěn)健發(fā)展，從而保證鐵路行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)[1]。

三、鐵路線路設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)一步提升鐵路項(xiàng)目的設(shè)計(jì)水平以及施工穩(wěn)定性，必然能夠?yàn)槲覈?guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)，同時(shí)也可以推動(dòng)設(shè)計(jì)工作面向標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化專業(yè)化的方向發(fā)展。高質(zhì)量的專業(yè)團(tuán)隊(duì)、穩(wěn)定的技術(shù)及體系、高質(zhì)量的項(xiàng)目管理方案必然能夠推動(dòng)我國(guó)鐵路工程向標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化方向發(fā)展，而鐵路線路的設(shè)計(jì)也能夠有明確的人員和技術(shù)支撐，這就要求鐵路線路的設(shè)計(jì)人員必須遵循該標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)工作，具體如下：

首先，要結(jié)合不同鐵路的規(guī)劃情況進(jìn)行等級(jí)劃分，在全面增強(qiáng)行車速度的基礎(chǔ)上，還可以為鐵路線路后續(xù)的維護(hù)和使用奠定良好基礎(chǔ)。線路的等級(jí)劃分工作開展需要結(jié)合不同的標(biāo)準(zhǔn)以及不同項(xiàng)目的屬性來完成，比如線路的定位、列車的行進(jìn)速度、承載量要素都是劃分路線等級(jí)的主要依據(jù)。等級(jí)的劃分要結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目情況展開，要考慮鐵路屬性以及周邊環(huán)境的影響因素，也要考慮前期的建設(shè)成本和后續(xù)的列車應(yīng)用頻率。在線路設(shè)計(jì)中，還需對(duì)列車投入效益充分思考，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定后，還需制定完善的列車行駛速度標(biāo)準(zhǔn)。

其次，要充分認(rèn)識(shí)到鐵路線路設(shè)計(jì)年度的具體規(guī)范，能夠?yàn)殍F路線路的使用和后續(xù)優(yōu)化提供可行性空間。在這一領(lǐng)域需要考慮社會(huì)發(fā)展不同階段的方向，并且了解年度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照這些依據(jù)進(jìn)行線路的設(shè)計(jì)，不僅可以保障鐵路的質(zhì)量安全，還可以增強(qiáng)項(xiàng)目的總體經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計(jì)鐵路線路過程中，必須充分采用現(xiàn)代化技術(shù)手段，如此才能確保施工操作完成于規(guī)范時(shí)間內(nèi)，提升建設(shè)水平，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求得到滿足。在我國(guó)鐵路線路的設(shè)計(jì)規(guī)范中，應(yīng)該加強(qiáng)確定線路的設(shè)計(jì)年度，包含遠(yuǎn)近期，近期為5年時(shí)間，遠(yuǎn)期為10年時(shí)間。該標(biāo)準(zhǔn)作為融合我國(guó)發(fā)展水平及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)。鐵路設(shè)計(jì)年度也要合理調(diào)整，改變近期交付的運(yùn)營(yíng)時(shí)間為10年，改變遠(yuǎn)期時(shí)間為20年，此種鮮明標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)于我國(guó)按照經(jīng)濟(jì)需求調(diào)整鐵路線路設(shè)計(jì)的一種觀念[2]。

最后，鐵路線路的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全原則。鐵路運(yùn)行速度逐漸上升的情況下，對(duì)安全性方面提出越來越高的要求，為確保列車可以安全行駛，需通過安全性設(shè)計(jì)規(guī)范的制定，從而保證鐵路可以安全運(yùn)輸。例如，在線路設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于列車時(shí)速為＞120km/h時(shí)，其運(yùn)行路線兩邊應(yīng)該加設(shè)隔離柵欄或護(hù)欄。機(jī)動(dòng)車和鐵路橋梁之間的交互位置，必須設(shè)置明確的限高標(biāo)志以及通行標(biāo)志，并且遵循人性化的理念，提升標(biāo)志的統(tǒng)一性，不僅可以維持安全的運(yùn)輸環(huán)境，還可以提供完善的鐵路服務(wù)體系。

四、鐵路線路設(shè)計(jì)中運(yùn)用信息化技術(shù)現(xiàn)存的問題

（一）線路安全性存在隱患

在運(yùn)用鐵路線路系統(tǒng)中，傳統(tǒng)手段以專用型封閉網(wǎng)絡(luò)為主，可以免受外部侵?jǐn)_，且不會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)傳播病毒等現(xiàn)象。但基于鐵路線路系統(tǒng)逐漸升級(jí)的情況下，大量信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了共享，使得網(wǎng)絡(luò)環(huán)境呈公開化及自由化趨勢(shì)，如此一來，系統(tǒng)必然要面臨病毒傳播以及黑客的非法攻擊，使得鐵路線路系統(tǒng)遇到重大安全隱患的同時(shí)，增加風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生率。針對(duì)這一現(xiàn)狀，鐵路相關(guān)部門需要對(duì)線路設(shè)計(jì)安全性提高重視度，并選擇科學(xué)防范對(duì)策進(jìn)行處理[3]。

（二）重信息化設(shè)計(jì)，輕基礎(chǔ)管理

在鐵路線路設(shè)計(jì)工作中，有關(guān)部門需充分運(yùn)用信息化技術(shù)，這樣才有利于設(shè)計(jì)水平的不斷提升。但在實(shí)踐中，部分部門內(nèi)部過度依賴信息化技術(shù)，而忽略了基礎(chǔ)工作。在鐵路線路的信息化設(shè)計(jì)中，因基礎(chǔ)建設(shè)不夠牢固，數(shù)字化技術(shù)，信息化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等，現(xiàn)代技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)有效融合，以至于鐵路線路的信息化發(fā)展備受阻礙。

（三）鐵路線路故障問題

1.光纜故障問題

在鐵路建設(shè)項(xiàng)目中，光纜作為線路部分之一，其容易被鐵路沿線電務(wù)與工務(wù)人員工作所破壞。發(fā)生此類故障的主要位置為直埋光纜以及光纜穿越管道路段，伴隨城市加速建設(shè)背景下，市政工程頻繁進(jìn)行開挖施工，光纜在進(jìn)入鐵路線路站點(diǎn)周圍時(shí)，容易受到市政道路工程施工所影響，因其施工現(xiàn)場(chǎng)尚未積極開展安全防護(hù)工作，或者因野蠻施工而導(dǎo)致光纜受損的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

2.非金屬類線路被老鼠咬

由于非金屬類光纜線路外層并無保護(hù)層，ODF架以及交接箱等位置，經(jīng)常會(huì)被老鼠咬，纖芯也容易被松鼠咬斷。

3.自然災(zāi)害問題

有關(guān)自然災(zāi)害故障包含線路管道火災(zāi)、洪水造成路基塌方、雷電等損害光纜線路。通常此類災(zāi)害是無法預(yù)防的，所以鐵路線路的防護(hù)工作難以開展[4]。

五、鐵路線路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

將信息化技術(shù)用于鐵路線路的設(shè)計(jì)工作中，有利于設(shè)計(jì)效果不斷提升的同時(shí)，保障涉及質(zhì)量。因信息化技術(shù)具有很大的適用范圍，其中包括很多可用性技術(shù)，在鐵路線路的實(shí)踐設(shè)計(jì)過程中，常用的技術(shù)包括如下幾種：

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

在鐵路線路完成設(shè)計(jì)后，下一步必須開展的工作就是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)內(nèi)容的可行性，判斷其與現(xiàn)實(shí)需求是否相符，在此過程中即可引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)于鐵路線路的設(shè)計(jì)展開可視化模擬，以此將其中現(xiàn)存的問題及時(shí)找出來，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的綜合勘察，完善調(diào)整存在的問題，確保設(shè)計(jì)方案可行性與科學(xué)性提升。除此以外，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又能增強(qiáng)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造力，使其在設(shè)計(jì)工作中融入豐富的知識(shí)與專業(yè)技能，以確保鐵路線路的設(shè)計(jì)更具完整性以及規(guī)范性[5]。

（二）PDA技術(shù)

PDA技術(shù)變成采集信息化數(shù)據(jù)與處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，廣泛用于各行各業(yè)之中，其中包括鐵路建設(shè)行業(yè)。將PDA技術(shù)用于鐵路線路的設(shè)計(jì)方面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與處理，確保相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用效率不斷提升的同時(shí)，降低設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐運(yùn)用，還能通過分析對(duì)比相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)找出不正確的數(shù)據(jù)并重新測(cè)量改正。而且 PDA技術(shù)的使用，可對(duì)測(cè)量工作加以指導(dǎo)，確保所收集的數(shù)據(jù)具有價(jià)值性，降低不必要工作的開展，可讓機(jī)設(shè)計(jì)周期不斷縮減，從而提高設(shè)計(jì)水平[6]。

（三）3S技術(shù)

在鐵路項(xiàng)目中，開展線路設(shè)計(jì)必須深入思考的問題為線路途經(jīng)區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境狀況，確保線路設(shè)計(jì)工作和區(qū)域地理環(huán)境維持一致，從而為鐵路線路的設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。在開展鐵路線路設(shè)計(jì)前期，需要詳細(xì)勘察線路途經(jīng)區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，通過相關(guān)建設(shè)數(shù)據(jù)的收集、整理、歸納、研究，確定線路的設(shè)計(jì)思想。在此過程中，需要對(duì)3S技術(shù)充分運(yùn)用才能實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)包含GPS、 RS、GIS三種先進(jìn)技術(shù)，可以確保鐵路線路實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)，確保成本投入有效減少，從而提升整體建設(shè)效果。

在使用RS技術(shù)的過程中，可以對(duì)地理環(huán)境實(shí)現(xiàn)有效收集，不僅簡(jiǎn)單易操作，而且能夠保證獲取的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，將這些數(shù)據(jù)合理用于鐵路線路的設(shè)計(jì)工作中，可以全方位展示線路經(jīng)過區(qū)域的地理環(huán)境，從而給線路設(shè)計(jì)工作提供有效依據(jù)。

在使用GPS技術(shù)過程中，可以發(fā)揮定位鐵路線路設(shè)計(jì)的作用，因?yàn)殍F路線路具有很大的范圍，途經(jīng)區(qū)域的地理環(huán)境也復(fù)雜多變，這就要求采用GPS技術(shù)來明確測(cè)量鐵路線路，該技術(shù)不僅簡(jiǎn)單易操作，且具有較高的精準(zhǔn)，完全可以代替測(cè)量位置的傳統(tǒng)手段，使其逐漸變成鐵路線路設(shè)計(jì)工作中不可或缺的基礎(chǔ)技術(shù)之一[7]。

在使用GIS技術(shù)過程中，可以結(jié)合鐵路線路設(shè)計(jì)的具體需求，將該項(xiàng)技術(shù)用于空間分解、可視化模型建設(shè)、細(xì)節(jié)計(jì)算、誤差分析等方面。并且建立三角網(wǎng)，通過合并處理三角網(wǎng)來提升鐵路線路排序工作的流暢程度，也可以利用GIS技術(shù)打造可視化的線路設(shè)計(jì)方案以及具體模型，可以將細(xì)節(jié)精簡(jiǎn)到線路參數(shù)、地形結(jié)構(gòu)、變化曲線等領(lǐng)域，更可以依托地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)的結(jié)果，繪制鐵路線路后期使用期間的動(dòng)態(tài)化曲線，分期對(duì)比鐵路線路設(shè)計(jì)工作中存在的影響因素，從而實(shí)現(xiàn)可行性設(shè)計(jì)方案的選用。

六、鐵路線路設(shè)計(jì)中信息化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

（一）概述分析

本文以某山區(qū)開展的鐵路線路設(shè)計(jì)工作為例，該山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且隧道數(shù)量繁多，而且可研究范圍較廣，在設(shè)計(jì)鐵路線路的過程中，前期必須開展的工作，包括地質(zhì)環(huán)境勘察，然后比較各類線路質(zhì)量，確保鐵路線路實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法既耗時(shí)又耗力，還要投入大量成本，而且無法避免出現(xiàn)差錯(cuò)，鐵路線路的設(shè)計(jì)信息化進(jìn)一步簡(jiǎn)化了鐵路線路的設(shè)計(jì)流程。筆者在鐵路線路設(shè)計(jì)領(lǐng)域加強(qiáng)使用信息化技術(shù)的過程中，展開了進(jìn)一步研究。本文僅選擇一段3km的線路展開設(shè)計(jì)，在選擇其他區(qū)域線路中，僅需按照這種方法，就能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)鐵路線路的選擇。

本文所選的鐵路線路地區(qū)，需要從三座大山下穿越，還要跨越不同江面，其復(fù)雜性顯而易見。在行駛過程中還會(huì)遇到氣候多變、泥石流、地震等自然災(zāi)害，而且地質(zhì)環(huán)境當(dāng)中，底層巖性復(fù)雜。本文所選的研究區(qū)域頻發(fā)地震災(zāi)害，所以形成滑坡群在所難免。由于選擇鐵路線路難度很大，在這些困難區(qū)域開展鐵路線路的設(shè)計(jì)工作中，需要充分運(yùn)用信息化技術(shù)。

（二）線路設(shè)計(jì)方法的實(shí)踐應(yīng)用

1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。鐵路線路設(shè)計(jì)在應(yīng)用信息化技術(shù)時(shí)，所需準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)有不良地質(zhì)的分布圖、不良地質(zhì)性質(zhì)、歷史景點(diǎn)分布、自然風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)平面圖、地形平面圖等，提取上述數(shù)據(jù)需要使用信息化技術(shù)，如以數(shù)字化攝影測(cè)量，獲取DOM 及DEM兩種數(shù)據(jù)、以遙感技術(shù)翻譯地質(zhì)圖等，在獲取這些數(shù)據(jù)的過程中，有些必須使用信息化技術(shù)當(dāng)中的測(cè)繪、網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)。

2.線路設(shè)計(jì)區(qū)建立三維模型。三維地形環(huán)境構(gòu)建，充分運(yùn)用DEM與 DOM，獲取此類數(shù)據(jù)，即利用數(shù)字化攝影對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，針對(duì)邊界需采用條帶狀約束，然后利用 TIN三角格網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維地形環(huán)境模型的建立，詳見圖1。

七、結(jié)語

鐵路線路的設(shè)計(jì)工作既復(fù)雜多變又需極強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)。在鐵路項(xiàng)目建設(shè)中，需合理開展線路前期的設(shè)計(jì)工作，并對(duì)影響因素綜合考慮。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，鐵路線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也隨之提升，所以在鐵路線路設(shè)計(jì)中需要充分運(yùn)用信息化設(shè)計(jì)。伴隨信息化技術(shù)日益完善，鐵路線路的設(shè)計(jì)工作也必將隨之不斷優(yōu)化，這對(duì)我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展而言意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]趙福祥.鐵道通信與信息化技術(shù)專業(yè)中通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)與改革[J].通訊世界，2017，323（16）：286-287.

[2]劉志遠(yuǎn).信息化技術(shù)在數(shù)學(xué)學(xué)科整合的運(yùn)用與思考[J].中外交流，2020，027（009）：230-231.

[3]張會(huì)良.信息化技術(shù)在高速鐵路施工應(yīng)用中的探索[J].住宅與房地產(chǎn)，2019，557（34）：205-205.

[4]陳煒，王繼柱.信息化技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用[J].信息與電腦，2019，31（24）：148-149+152.

[5]邵健，李曉艷.鐵道通信與信息化技術(shù)專業(yè)中通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)與改革[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2016，396（18）：100-102.

[6]盧曦，樊春燕.信息化手段在教學(xué)中的運(yùn)用——《經(jīng)濟(jì)學(xué)》信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)施與反思[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究（電子刊），2018（010）：500.

[7]凌躍新.信息化技術(shù)在建筑工程造價(jià)管理中的運(yùn)用思考[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，021（32）：433.

作者單位：中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司