專利名稱：鐵路二線平面快速自動設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵路設計方法，特別涉及鐵路的二線平面設計方法
背景技術：
在雙線或多線鐵路、增建二線鐵路以及改建既有線鐵路的平面設計中，傳統(tǒng)的方法是對基準線上的每個曲線單獨進行配二線設計，需要逐個輸入基準線上每個曲線的曲線資料、曲線前后的線間距、兩線關系以及加寬值，然后試算出每個曲線的二線曲線資料并輸出線間距計算表，然后逐個添加每個二線的交點坐標和曲線資料，形成二線數據庫，最終生成二線平面。傳統(tǒng)設計方法的缺陷在于對于長大鐵路，曲線眾多，曲線資料和線間距計算表的輸入導出操作頻繁，二線數據庫整合過程復雜，嚴重影響設計效率；二是輸入和導出的曲線資料中存在截斷誤差，直接影響二線的設計精度；三是生成二線后，基準線和二線的曲線資料、斷鏈和里程標注、隧道地段的二線線型，根據圖例要求都要進行重新調整，低水平的重復工作量很大。所以，傳統(tǒng)設計方法設計過程復雜、操作步驟繁瑣、數據交換頻繁、數據無法共享、容易損失精度甚至出錯，諸多因素影響了鐵路二線平面設計的效率和質量。

發(fā)明內容
針對傳統(tǒng)鐵路二線平面設計方法存在的問題，本發(fā)明提出一種鐵路二線平面快速自動設計方法，其目的在于通過高度整合鐵路二線平面設計的各項功能需求，采用批量導入以及批量設置原始數據、自動計算二線曲線加寬以及曲線資料、一次性成圖出表的方式，實現了原始數據充分共享、設計步驟顯著簡化、設計成果精確高效等要求，適用于雙線或多線鐵路、增建二線鐵路以及改建既有線鐵路的平面設計。本發(fā)明所涉及的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于該方法包括以下步驟SI、構建基準線平面模型根據基準線的曲線資料、外業(yè)斷鏈、內業(yè)斷鏈、設計速度和采用的技術規(guī)范信息，將基準線構建成鐵路平面模型，然后按照鐵路圖例要求進行繪制。S2、導入基準線曲線數據確定出二線設計的里程范圍，將此里程范圍內的所有基準線曲線數據從基準線平面模型上一次性提取出來并導入計算界面中。所述基準線曲線數據包括交點名稱、設計速度、交點轉角偏向、曲線半徑、前后緩和曲線長及緩和曲線類型。S3、設置二線曲線的設計速度和前后線間距在計算界面中，批量設置每個曲線的設計速度和前后線間距，為限速地段、曲線變距地段二線設計提供原始數據。S4、計算二線曲線的加寬值根據基準線的設計速度、技術規(guī)范標準以及線間關系，自動查詢對應的線路規(guī)范數據庫，計算出每個二線曲線的加寬值，輸出到計算界面中的曲線加寬欄目中。
S5、計算二線曲線資料在計算界面上設置二線曲線半徑的保留位數，根據每個曲線前后的線間距相等與否，按照曲線前后線間距相等則采用同心圓法、線間距不相等則采用曲線變距法的設計原貝U，自動快速計算出全部二線曲線資料，包括二線半徑、前后緩和曲線長。然后，將二線半徑、前后緩和曲線長輸出到計算界面的二線曲線資料欄目中。S6、生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表在計算界面上設置 線間距計算表中每兩個樁號之間的間距，包括直線地段樁號間距和曲線地段樁號間距；設置曲線要素表和線間距計算表的出表精度，包括里程、長度、角度以及距離的小數位數；自動快速生成所有二線曲線的曲線要素表和線間距計算表，供設計者檢查復核。在此，同時實現了二線的內業(yè)斷鏈推算，并在線間距計算表中補充列出關鍵控制點處的線間距，即每個緩和曲線中點處的線間距，供設計者檢查復核。在生成表格時，充分考慮打印裝訂的方便性，將每個曲線的表格自動分頁處理，設計及復核人員、表格生成曰期都自動在表中生成。S7、構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖根據二線曲線資料、外業(yè)斷鏈、內業(yè)斷鏈數據，構建出二線的平面模型，按照鐵路工程制圖標準將二線平面模型繪制出來，然后自動修改基準線平面圖，實現基準線和二線的曲線資料、斷鏈以及里程繪制符合圖例要求，分列線路的兩側；并且自動將隧道地段的二線線型調整為虛線，以符合圖例要求。本發(fā)明的有益效果是不受線路長短和曲線個數的限制，可快速自動實現全線范圍和部分段落的二線平面設計，適用于雙線和多線鐵路、增建二線鐵路以及改建既有線鐵路的平面設計；該方法對這些設計需求的共性高度概括提煉，便于集中統(tǒng)一實施，維護投入降低；具有自動化程度高、通用性好、實用性強、精確高效等特點，具有明顯的應用效果。


圖I為鐵路二線平面快速自動設計方法流程圖。圖中標記說明SI、構建基準線平面模型S2、導入二線設計范圍內的基準線曲線數據S3、設置二線曲線的設計速度和前后線間距S4、計算二線曲線的加寬值S5、計算二線曲線資料S6、生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表S7、構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖
具體實施例方式圖I顯示本發(fā)明涉及的鐵路二線平面快速自動設計方法流程圖。如圖I所示，鐵路二線平面快速自動設計方法流程包括以下步驟SI、構建基準線平面模型首先，根據基準線的曲線資料、外業(yè)斷鏈、內業(yè)斷鏈、設計速度和采用的技術規(guī)范信息，將基準線構建成由直線、圓曲線和緩和曲線單元組成的鐵路平面模型，每個單元首尾光滑連接，并構建里程系統(tǒng)，附加設計速度、技術規(guī)范信息。然后，在CAD圖中繪制出基準線平面模型，并按照圖例要求，將曲線資料標注在曲線內側，外業(yè)斷鏈和里程標注在線路的左側。S2、導入基準線曲線數據 首先，確定出二線設計的里程范圍。對于全線并行的新建雙線鐵路設計，二線設計的里程范圍是基準線上從起點到終點的里程范圍；對于部分地段并行部分地段繞行的新建雙線鐵路設計，以及部分地段改建的鐵路設計，二線設計里程范圍為基準線上并行地段的里程范圍。然后，將在此里程范圍內的所有基準線曲線數據包括交點名稱、設計速度、交點轉角偏向、曲線半徑、前后緩和曲線長及緩和曲線類型，作為不可更改的原始數據導入到一個計算界面中。此計算界面包含(a)基準線原始數據欄目欄目中每一行表示一個曲線數據，多個曲線數據由多行欄目存儲。從左至右分列出基準線交點名稱、交點轉角偏向、基準線曲線半徑、前緩和曲線長、后緩和曲線長、緩和曲線類型，這些數據是二線設計的基礎數據，不可更改，在欄目中以灰色顯示。(b) 二線曲線資料數據欄目每個二線曲線資料保存在(a)中描述的欄目右側，每一行表示一個曲線數據，包括設計速度、二線曲線加寬值、線間關系、曲線前后線間距、二線曲線半徑、二線前緩和曲線長、二線后緩和曲線長，這些數據在欄目中可以編輯。(C)其它設置數據包括半徑位數控制、輸出線間距計算表時的直線地段步長、曲線地段步長。(d) 二線設計功能按鈕包括自動計算加寬按鈕、計算二線曲線資料按鈕、生成曲線要素表和線間距計算表按鈕、生成二線平面圖按鈕。S3、設置二線曲線的設計速度和前后線間距在計算界面中，批量設置每個曲線的設計速度和前后線間距，為限速地段、曲線變距地段二線設計提供原始數據。S4、計算二線曲線的加寬值根據基準線的設計速度、技術規(guī)范標準以及線間關系，自動查詢對應的線路規(guī)范數據庫，計算出每個二線曲線的加寬值，輸出到計算界面中的曲線加寬值欄目中。S5、計算二線曲線資料根據每個曲線前后的線間距相等與否，按照曲線前后線間距相等則采用同心圓法、線間距不相等則采用曲線變距法的設計原則，自動快速計算出全部二線曲線資料，包括二線半徑、前后緩和曲線長。最后，將二線半徑、前后緩和曲線長輸出到計算界面的二線曲線資料欄目中。同心圓法計算二線曲線資料，緩和曲線長取IOm的整倍數。根據每個二線曲線在雙線中的內外側關系，判斷其相比基準線緩和曲線而言的增大或減小趨勢；按此增減趨勢，先取二線緩和曲線長等于基準線緩和曲線長，利用基準線圓曲線和緩和曲線數據以及線間距數據推算二線緩和曲線的內移量。最后，利用二線緩和曲線長和二線緩和曲線的內移量來反算二線圓曲線半徑，以內外側圓曲線線間距滿足曲線前后線間距+曲線加寬為終止條件，以二線緩和曲線長的增減趨勢為前進方向，以整IOm為前進步長，多次修改二線緩和曲線長進行試算，最終得到二線的曲線半徑和緩和曲線長度。曲線變距法計算二線曲線資料，需要滿足兩項原則一是滿足線間距要求的安全原則，即在線間距較小一端的基準線上緩和曲線中點處，線間距滿足最小線間距+曲線加寬/2 ;二是滿足占地盡可能少的經濟原則，具體實施時，通過兩個錯動量來控制，即線間距較小的一端的內側曲線的ZY點要在外側對應ZY點之外(即沿切線遠離交點方向)，否則此處線間距不能滿足最小線間距要求；線間距較大一端的內側曲線的ZY點要在外側對應的ZY點之內(即沿切線靠近交點方向)，否則此處線間距過大不經濟。按照這三個條件，構建不等式組，利用精確高效的數值算法，多次修改二線緩和曲線長進行試算，得到二線曲線資料的取值范圍，最后按照經濟原則，取用最合適的二線曲線半徑和緩和曲線長度。 S6、生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表在計算界面上設置線間距計算表中每兩個樁號之間的間距，包括直線地段樁號間距和曲線地段樁號間距；設置好曲線要素表和線間距計算表的出表精度，包括里程、長度、角度以及距離的小數位數；再自動快速生成所有二線曲線的曲線要素表和線間距計算表。同時實現了二線的內業(yè)斷鏈推算，并在線間距計算表中補充列出關鍵控制點處的線間距，即每個緩和曲線中點處的線間距。在生成表格時，充分考慮打印裝訂的方便性，將每個曲線的表格自動分頁處理，設計及復核人員、表格生成日期都自動在表中生成。S7、構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖根據二線曲線資料、外業(yè)斷鏈、內業(yè)斷鏈數據，構建出二線的平面模型，并將二線平面模型繪制出來，然后自動修改基準線平面圖，實現基準線和二線的曲線資料、斷鏈以及里程繪制符合圖例要求，分列線路的兩側。自動將隧道地段的二線線型調整為虛線，以符合圖例要求。
權利要求
1.一種鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于該方法技術步驟包括構建基準線平面模型(SI)、導入二線設計范圍內的基準線曲線數據(S2)、設置二線曲線的設計速度和前后線間距(S3)、計算二線曲線的加寬值(S4)、計算二線曲線資料(S5)、生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表(S6)、構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖(S7)。
2.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述構建基準線平面模型(SI)，根據基準線的曲線資料、外業(yè)斷鏈、內業(yè)斷鏈、設計速度和采用的技術規(guī)范信息，將基準線構建成鐵路平面模型，然后按照鐵路圖例要求進行繪制。
3.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述導入二線設計范圍內的基準線曲線數據(S2)，首先確定出二線設計的里程范圍，然后將在此里程范圍內的所有基準線曲線數據包括交點名稱、設計速度、交點轉角偏向、曲線半徑、前后緩和曲線長及緩和曲線類型，從基準線平面模型上一次性提取出來并導入到一個計算界面中。
4.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述設置二線曲線的設計速度和前后線間距(S3)，在計算界面中批量設置每個曲線的設計速度和前后線間距，為限速地段、曲線變距地段二線設計提供原始數據。
5.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述計算二線曲線的加寬值(S4)，根據基準線的設計速度、技術規(guī)范標準以及線間關系，自動查詢對應的線路規(guī)范數據庫，計算出每個二線曲線的加寬值。
6.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述計算二線曲線資料(S5)，根據每個曲線前后的線間距相等與否，按照曲線前后線間距相等則采用同心圓法、線間距不相等則采用曲線變距法的設計原則，采用精確高效的數值計算方法，自動快速計算出全部二線曲線資料，包括二線半徑、前后緩和曲線長。
7.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表(S6)，按照不同等級鐵路需要的出表精度，自動快速生成所有二線曲線的曲線要素表和線間距計算表。
8.根據權利要求I所述的鐵路二線平面快速自動設計方法，其特征在于，所述構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖(S7)，根據二線曲線資料，構建出二線的平面模型，按照鐵路工程制圖標準將二線平面模型繪制出來，然后自動修改基準線平面圖，實現基準線和二線的曲線資料、斷鏈以及里程繪制符合圖例要求，分列線路的兩側，并且自動修改隧道地段的二線線型也符合圖例要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵路二線平面快速自動設計方法，該方法技術步驟包括構建基準線平面模型(S1)、導入二線設計范圍內的基準線曲線數據(S2)、設置二線曲線的設計速度和前后線間距(S3)、計算二線曲線的加寬值(S4)、計算二線曲線資料(S5)、生成二線曲線的曲線要素表和線間距計算表(S6)、構建二線平面模型并自動修改基準線平面圖(S7)。該方法不受線路長短和曲線個數的限制，可快速自動實現全線范圍和部分段落的二線平面設計，適用于雙線和多線鐵路、增建二線鐵路以及改建既有線鐵路的平面設計，具有自動化程度高、通用性好、實用性強、精確高效等特點，具有明顯的應用效果。
文檔編號G06F17/50GK102637232SQ20121010607
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權日2012年4月12日
發(fā)明者孔國梁, 李頂峰, 鄭志霖 申請人:鐵道第三勘察設計院集團有限公司