CN102637232A

CN102637232A - 铁路二线平面快速自动设计方法

Info

Publication number: CN102637232A
Application number: CN2012101060710A
Authority: CN
Inventors: 孔国梁; 郑志霖; 李顶峰
Original assignee: Third Railway Survey and Design Institute Group Corp
Current assignee: China Railway Design Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: CN102637232B

Abstract

本发明公开了一种铁路二线平面快速自动设计方法，该方法技术步骤包括构建基准线平面模型(S1)、导入二线设计范围内的基准线曲线数据(S2)、设置二线曲线的设计速度和前后线间距(S3)、计算二线曲线的加宽值(S4)、计算二线曲线资料(S5)、生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表(S6)、构建二线平面模型并自动修改基准线平面图(S7)。该方法不受线路长短和曲线个数的限制，可快速自动实现全线范围和部分段落的二线平面设计，适用于双线和多线铁路、增建二线铁路以及改建既有线铁路的平面设计，具有自动化程度高、通用性好、实用性强、精确高效等特点，具有明显的应用效果。

Description

铁路二线平面快速自动设计方法

技术领域

本发明涉及铁路设计方法，特别涉及铁路的二线平面设计方法。

背景技术

在双线或多线铁路、增建二线铁路以及改建既有线铁路的平面设计中，传统的方法是对基准线上的每个曲线单独进行配二线设计，需要逐个输入基准线上每个曲线的曲线资料、曲线前后的线间距、两线关系以及加宽值，然后试算出每个曲线的二线曲线资料并输出线间距计算表，然后逐个添加每个二线的交点坐标和曲线资料，形成二线数据库，最终生成二线平面。传统设计方法的缺陷在于：对于长大铁路，曲线众多，曲线资料和线间距计算表的输入导出操作频繁，二线数据库整合过程复杂，严重影响设计效率；二是输入和导出的曲线资料中存在截断误差，直接影响二线的设计精度；三是生成二线后，基准线和二线的曲线资料、断链和里程标注、隧道地段的二线线型，根据图例要求都要进行重新调整，低水平的重复工作量很大。所以，传统设计方法设计过程复杂、操作步骤繁琐、数据交换频繁、数据无法共享、容易损失精度甚至出错，诸多因素影响了铁路二线平面设计的效率和质量。

发明内容

针对传统铁路二线平面设计方法存在的问题，本发明提出一种铁路二线平面快速自动设计方法，其目的在于通过高度整合铁路二线平面设计的各项功能需求，采用批量导入以及批量设置原始数据、自动计算二线曲线加宽以及曲线资料、一次性成图出表的方式，实现了原始数据充分共享、设计步骤显著简化、设计成果精确高效等要求，适用于双线或多线铁路、增建二线铁路以及改建既有线铁路的平面设计。

本发明所涉及的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

S1、构建基准线平面模型

根据基准线的曲线资料、外业断链、内业断链、设计速度和采用的技术规范信息，将基准线构建成铁路平面模型，然后按照铁路图例要求进行绘制。

S2、导入基准线曲线数据

确定出二线设计的里程范围，将此里程范围内的所有基准线曲线数据从基准线平面模型上一次性提取出来并导入计算界面中。所述基准线曲线数据包括交点名称、设计速度、交点转角偏向、曲线半径、前后缓和曲线长及缓和曲线类型。

S3、设置二线曲线的设计速度和前后线间距

在计算界面中，批量设置每个曲线的设计速度和前后线间距，为限速地段、曲线变距地段二线设计提供原始数据。

S4、计算二线曲线的加宽值

根据基准线的设计速度、技术规范标准以及线间关系，自动查询对应的线路规范数据库，计算出每个二线曲线的加宽值，输出到计算界面中的曲线加宽栏目中。

S5、计算二线曲线资料

在计算界面上设置二线曲线半径的保留位数，根据每个曲线前后的线间距相等与否，按照曲线前后线间距相等则采用同心圆法、线间距不相等则采用曲线变距法的设计原则，自动快速计算出全部二线曲线资料，包括二线半径、前后缓和曲线长。然后，将二线半径、前后缓和曲线长输出到计算界面的二线曲线资料栏目中。

S6、生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表

在计算界面上设置线间距计算表中每两个桩号之间的间距，包括直线地段桩号间距和曲线地段桩号间距；设置曲线要素表和线间距计算表的出表精度，包括里程、长度、角度以及距离的小数位数；自动快速生成所有二线曲线的曲线要素表和线间距计算表，供设计者检查复核。在此，同时实现了二线的内业断链推算，并在线间距计算表中补充列出关键控制点处的线间距，即每个缓和曲线中点处的线间距，供设计者检查复核。在生成表格时，充分考虑打印装订的方便性，将每个曲线的表格自动分页处理，设计及复核人员、表格生成日期都自动在表中生成。

S7、构建二线平面模型并自动修改基准线平面图

根据二线曲线资料、外业断链、内业断链数据，构建出二线的平面模型，按照铁路工程制图标准将二线平面模型绘制出来，然后自动修改基准线平面图，实现基准线和二线的曲线资料、断链以及里程绘制符合图例要求，分列线路的两侧；并且自动将隧道地段的二线线型调整为虚线，以符合图例要求。

本发明的有益效果是：不受线路长短和曲线个数的限制，可快速自动实现全线范围和部分段落的二线平面设计，适用于双线和多线铁路、增建二线铁路以及改建既有线铁路的平面设计；该方法对这些设计需求的共性高度概括提炼，便于集中统一实施，维护投入降低；具有自动化程度高、通用性好、实用性强、精确高效等特点，具有明显的应用效果。

附图说明

图1为铁路二线平面快速自动设计方法流程图。

图中标记说明：

S1、构建基准线平面模型

S2、导入二线设计范围内的基准线曲线数据

S3、设置二线曲线的设计速度和前后线间距

S4、计算二线曲线的加宽值

S5、计算二线曲线资料

S6、生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表

S7、构建二线平面模型并自动修改基准线平面图

具体实施方式

图1显示本发明涉及的铁路二线平面快速自动设计方法流程图。

如图1所示，铁路二线平面快速自动设计方法流程包括以下步骤：

S1、构建基准线平面模型

首先，根据基准线的曲线资料、外业断链、内业断链、设计速度和采用的技术规范信息，将基准线构建成由直线、圆曲线和缓和曲线单元组成的铁路平面模型，每个单元首尾光滑连接，并构建里程系统，附加设计速度、技术规范信息。

然后，在CAD图中绘制出基准线平面模型，并按照图例要求，将曲线资料标注在曲线内侧，外业断链和里程标注在线路的左侧。

S2、导入基准线曲线数据

首先，确定出二线设计的里程范围。对于全线并行的新建双线铁路设计，二线设计的里程范围是基准线上从起点到终点的里程范围；对于部分地段并行部分地段绕行的新建双线铁路设计，以及部分地段改建的铁路设计，二线设计里程范围为基准线上并行地段的里程范围。

然后，将在此里程范围内的所有基准线曲线数据包括交点名称、设计速度、交点转角偏向、曲线半径、前后缓和曲线长及缓和曲线类型，作为不可更改的原始数据导入到一个计算界面中。此计算界面包含：

(a)基准线原始数据栏目

栏目中每一行表示一个曲线数据，多个曲线数据由多行栏目存储。从左至右分列出基准线交点名称、交点转角偏向、基准线曲线半径、前缓和曲线长、后缓和曲线长、缓和曲线类型，这些数据是二线设计的基础数据，不可更改，在栏目中以灰色显示。

(b)二线曲线资料数据栏目

每个二线曲线资料保存在(a)中描述的栏目右侧，每一行表示一个曲线数据，包括设计速度、二线曲线加宽值、线间关系、曲线前后线间距、二线曲线半径、二线前缓和曲线长、二线后缓和曲线长，这些数据在栏目中可以编辑。

(c)其它设置数据

包括半径位数控制、输出线间距计算表时的直线地段步长、曲线地段步长。

(d)二线设计功能按钮

包括自动计算加宽按钮、计算二线曲线资料按钮、生成曲线要素表和线间距计算表按钮、生成二线平面图按钮。

S3、设置二线曲线的设计速度和前后线间距

S4、计算二线曲线的加宽值

根据基准线的设计速度、技术规范标准以及线间关系，自动查询对应的线路规范数据库，计算出每个二线曲线的加宽值，输出到计算界面中的曲线加宽值栏目中。

S5、计算二线曲线资料

根据每个曲线前后的线间距相等与否，按照曲线前后线间距相等则采用同心圆法、线间距不相等则采用曲线变距法的设计原则，自动快速计算出全部二线曲线资料，包括二线半径、前后缓和曲线长。最后，将二线半径、前后缓和曲线长输出到计算界面的二线曲线资料栏目中。

同心圆法计算二线曲线资料，缓和曲线长取10m的整倍数。根据每个二线曲线在双线中的内外侧关系，判断其相比基准线缓和曲线而言的增大或减小趋势；按此增减趋势，先取二线缓和曲线长等于基准线缓和曲线长，利用基准线圆曲线和缓和曲线数据以及线间距数据推算二线缓和曲线的内移量。最后，利用二线缓和曲线长和二线缓和曲线的内移量来反算二线圆曲线半径，以内外侧圆曲线线间距满足曲线前后线间距+曲线加宽为终止条件，以二线缓和曲线长的增减趋势为前进方向，以整10m为前进步长，多次修改二线缓和曲线长进行试算，最终得到二线的曲线半径和缓和曲线长度。

曲线变距法计算二线曲线资料，需要满足两项原则：一是满足线间距要求的安全原则，即在线间距较小一端的基准线上缓和曲线中点处，线间距满足最小线间距+曲线加宽/2；二是满足占地尽可能少的经济原则，具体实施时，通过两个错动量来控制，即线间距较小的一端的内侧曲线的ZY点要在外侧对应ZY点之外(即沿切线远离交点方向)，否则此处线间距不能满足最小线间距要求；线间距较大一端的内侧曲线的ZY点要在外侧对应的ZY点之内(即沿切线靠近交点方向)，否则此处线间距过大不经济。按照这三个条件，构建不等式组，利用精确高效的数值算法，多次修改二线缓和曲线长进行试算，得到二线曲线资料的取值范围，最后按照经济原则，取用最合适的二线曲线半径和缓和曲线长度。

S6、生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表

在计算界面上设置线间距计算表中每两个桩号之间的间距，包括直线地段桩号间距和曲线地段桩号间距；设置好曲线要素表和线间距计算表的出表精度，包括里程、长度、角度以及距离的小数位数；再自动快速生成所有二线曲线的曲线要素表和线间距计算表。同时实现了二线的内业断链推算，并在线间距计算表中补充列出关键控制点处的线间距，即每个缓和曲线中点处的线间距。在生成表格时，充分考虑打印装订的方便性，将每个曲线的表格自动分页处理，设计及复核人员、表格生成日期都自动在表中生成。

S7、构建二线平面模型并自动修改基准线平面图

根据二线曲线资料、外业断链、内业断链数据，构建出二线的平面模型，并将二线平面模型绘制出来，然后自动修改基准线平面图，实现基准线和二线的曲线资料、断链以及里程绘制符合图例要求，分列线路的两侧。自动将隧道地段的二线线型调整为虚线，以符合图例要求。

Claims

1.一种铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于：该方法技术步骤包括构建基准线平面模型(S1)、导入二线设计范围内的基准线曲线数据(S2)、设置二线曲线的设计速度和前后线间距(S3)、计算二线曲线的加宽值(S4)、计算二线曲线资料(S5)、生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表(S6)、构建二线平面模型并自动修改基准线平面图(S7)。

2.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述构建基准线平面模型(S1)，根据基准线的曲线资料、外业断链、内业断链、设计速度和采用的技术规范信息，将基准线构建成铁路平面模型，然后按照铁路图例要求进行绘制。

3.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述导入二线设计范围内的基准线曲线数据(S2)，首先确定出二线设计的里程范围，然后将在此里程范围内的所有基准线曲线数据包括交点名称、设计速度、交点转角偏向、曲线半径、前后缓和曲线长及缓和曲线类型，从基准线平面模型上一次性提取出来并导入到一个计算界面中。

4.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述设置二线曲线的设计速度和前后线间距(S3)，在计算界面中批量设置每个曲线的设计速度和前后线间距，为限速地段、曲线变距地段二线设计提供原始数据。

5.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述计算二线曲线的加宽值(S4)，根据基准线的设计速度、技术规范标准以及线间关系，自动查询对应的线路规范数据库，计算出每个二线曲线的加宽值。

6.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述计算二线曲线资料(S5)，根据每个曲线前后的线间距相等与否，按照曲线前后线间距相等则采用同心圆法、线间距不相等则采用曲线变距法的设计原则，采用精确高效的数值计算方法，自动快速计算出全部二线曲线资料，包括二线半径、前后缓和曲线长。

7.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述生成二线曲线的曲线要素表和线间距计算表(S6)，按照不同等级铁路需要的出表精度，自动快速生成所有二线曲线的曲线要素表和线间距计算表。

8.根据权利要求1所述的铁路二线平面快速自动设计方法，其特征在于，所述构建二线平面模型并自动修改基准线平面图(S7)，根据二线曲线资料，构建出二线的平面模型，按照铁路工程制图标准将二线平面模型绘制出来，然后自动修改基准线平面图，实现基准线和二线的曲线资料、断链以及里程绘制符合图例要求，分列线路的两侧，并且自动修改隧道地段的二线线型也符合图例要求。