●線路/路基●新建鐵路路基設計系統(tǒng)的設計孔德立(中鐵第五勘察設計院集團有限公司北京102600)摘要新建鐵路路基設計系統(tǒng),是為設計人員搭建的一個路基設計平臺,設計人員利用該平臺完成絕大部分設計、繪圖、計算等任務,適用于新建鐵路路基設計的各個階段。該系統(tǒng)采用VC+ +、ObjectARX和Sqlite 技術(shù)實現(xiàn),能夠運行于AutoCAD2008及AutoCAD2010平臺下。關(guān)鍵詞新建鐵路 路 基設計AutoCAD中圖分類號U213. 1; TP311文i獻標識碼A文章編號1009 -4539 (2016)增1 -0287-04.Design on Roadbed Design System of the Newly-built RailwayKong Deli( China Railway Fifth Survey and Design Instiute Group Co. Ld. ，Beiing 102600, China)Abstract The roadbed design system of newly-built railway is a roadbed design platform which is built for the designers.The designers use the platform to complete the majority design, drawing and computing task. The system is applicable tovarious stages of the design of newly-built railway subgrade. The system is realized through VC+ + , ObjectARX and Sqlitetechnology, which can run on AutoCAD2008 and AutoCAD2010 platform.Key words newly-built railway; roadbed design; AutoCAD1項目背景2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及支撐軟件1.1鐵路路基工程設計特點2.1開 發(fā)環(huán)境鐵路路基工程具有點多面廣、類型繁雜的特系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境如表1所示。點川;設計本身工作量大,包括工點設計、數(shù)量計算表1開發(fā)環(huán)境和排水用地設計等具體工作內(nèi)容;并且和各個專業(yè)開發(fā)工具Microsoft Visual Sudio 8. 0/9. 0銜接非常密切,如果其他專業(yè)對設計方案做出變AutoCAD開發(fā)包ObjectARX2008/2010更,路基專業(yè)也要跟著進行調(diào)整。數(shù)據(jù)庫SQLITE 3.7界面庫BCGSoft 10. 01.2 必要性目前市場上流行的軟件,主要來自軟件公司和2.2支撐軟件同類鐵路設計院。軟件公司的軟件都是針對公路系統(tǒng)正常運行需要的支撐軟件如表2所示。路基工程設計的;同類鐵路設計院中的軟件,基本上都是針對施工單位項目特點和專業(yè)分工進行設表2支撐軟件計的,功能參差不齊;根本滿足不了生產(chǎn)要求,更重操作系統(tǒng)Windows XP、vista、win7(32位系統(tǒng))AutoCAD平臺AutoCAD2008、AutoCAD2010要的是更新和后期維護相當?shù)睦щy。中國煤化工: EXCEI207.EXCEL2010生產(chǎn)工具的落后已經(jīng)成為制約生產(chǎn)效率的主要CNMH G瓶頸。因此,研發(fā)鐵路路基設計系統(tǒng),滿足生產(chǎn)需求3》H比以及提高生產(chǎn)效率,已成為路基專業(yè)的迫切需求。系統(tǒng)吸收了國內(nèi)專業(yè)軟件在設計計算,處理成收稿日期:2016 -03 - 19圖等方面的優(yōu)點,以實現(xiàn)靈活設計,方案變更后避.鐵道建筑技術(shù)RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016(增1 )287●線路/路基.免重復設計為原則,實現(xiàn)的核心功能如下:板[10]為基礎(chǔ)進行輸出,更靈活;出表時,將堤塹措施(1)三維數(shù)模(2] ,根據(jù)矢量化地形圖,程序自動分開，更符合項目的實際情況,輸出的結(jié)果清晰明了。沿中線方向切割出任意間距及寬度的橫斷面，生成(8)自動排版出圖，系統(tǒng)按照先設計,后排版的圖形文件和數(shù)據(jù)文件。主要為設計人員在設計前方式進行排版出圖,更加合理。對圖簽和頁面下標期各階段進行方案研究、方案比選;外業(yè)勘察階段的修改等編輯操作十分方便"1-12]1為路基設計提供地面信息、校核實測斷面等工作。(9)排水用地設計,根據(jù)橫斷面設計時的數(shù)據(jù),程序采用局部構(gòu)建三角網(wǎng)[3-51]的方式,對硬件要求生成排水用地。并且提供了修改、編輯樁和水溝的低,切割橫斷面高效的特點。功能,方便用戶手動處理。針對最終的成果,系統(tǒng)(2)橫斷面數(shù)字化,將填繪的橫斷面圖形轉(zhuǎn)化可以輸出用地數(shù)量表、排水工程數(shù)量表、用地樁坐成系統(tǒng)識別的格式。該功能實現(xiàn)了真正意義上的標表、用地樁數(shù)量表。橫斷面數(shù)字化,可以快速方便地將橫斷面的圖形格4程序結(jié)構(gòu)框架及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式說明式,轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)文件,包括地面線、地層線、地層信息、地層編號、地質(zhì)年代、特殊線(水位線、濕陷性黏4.1程序 結(jié)構(gòu)框架土分界線)等信息「6];具有根據(jù)數(shù)據(jù)文件生成圖形系統(tǒng)程序框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。的功能,方便設計人員校對。(3)數(shù)據(jù)管理,對路基技術(shù)標準、線路平縱斷面RmArx通業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)、橫斷面數(shù)據(jù)、路基工點及專業(yè)接口等數(shù)模RmDesign| RmExcel|:塊塊據(jù)進行導人、導出、計算、編輯檢查等。公共庫RmData(4)工點設計,該功能實現(xiàn)了填料設計、邊坡坡RmCore率及坡高設計、邊坡支擋防護設計、地基處理、基床Inc| :RmStartup| RmSqlite造成引用處理、排水設計等。系統(tǒng)采用一般設計原則對整個Lib ;RmVerfiyRmSrc工點進行“戴帽”設計,然后再對橫斷面進行具體工程措施的設計。這樣的設計方式符合設計人員的圖1程序結(jié)構(gòu)框架操作習慣,容易理解和應用。無論是針對單個斷面還是多個斷面操作,都具有方便、靈活、高效的特系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)主要分為通用模塊和業(yè)務模塊,點。用戶關(guān)心的參數(shù)都被保存在文件中,方便用戶其中通用模塊主要包括RmArx(AutoCAD相關(guān)操.在不同斷面和工點設計時,進行移植和組合。系統(tǒng)作)、RmExcel(Excel相關(guān)操作)、RmCore(通用操對復雜的設計，處理時也比較方便。如護道、臺階、作)、RmSqlite(數(shù)據(jù)庫相關(guān)操作)和RmSrc(外部引水溝順坡,反坡排水[7-8]、平整地面線等。用文件);業(yè)務模塊主要包括RmDesign( AutoCAD繪(5)段落交互,設計人員對具體工程措施的起終圖)、RmData(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理)、RmStartup(多版本系點進行交互設計,系統(tǒng)默認按平均距離統(tǒng)計工程措施統(tǒng)啟動管理)和RmVerfiy(系統(tǒng)加密管理)。的起終點。統(tǒng)計時,自動按路堤、路塹將工程措施分4.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式開,讓設計人員設計時,更清晰準確。該功能還提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件中，除了原始橫斷面數(shù)據(jù)文件為了自動生成設計說明及自動實現(xiàn)段落標注的功能。文本文件外,其余都是Excel格式文件。(6)正面圖和平面圖,系統(tǒng)根據(jù)工程措施起終點，自(1)斷鏈表動繪制出正面圖和平面圖,操作過程方便快捷?？筛鶕?jù)格式:邏輯冠號、起點里程、終點里程、實際設計人員的需要,生成自定義比例尺的正面圖及平面圖;冠號。繪制平面圖時,提供繪制全部樁和部分樁的功能。中國煤化工作,長鏈的情況下,前里(7)土石方、支擋及加固防護工程量計算及出.JHCNMH G,這將導致里程不唯表,土石方計算支持多種復雜的地形[91 ,編輯土石方一。為了解決這個問題,用“邏輯冠號”區(qū)分,實際數(shù)量方便快捷。根據(jù)需要,隨時都可以更改土石方出圖時，使用“實際冠號”。如果“實際冠號”為空系數(shù),而不需要再次計算。工程量計算采用Excel模時,意味著“邏輯冠號”和“實際冠號”一樣。288鐵道建筑技術(shù)RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016 (增1 )●線路/路基.(2)樁號標高表立操作。格式:冠號、里程、地面標高。(2)將設計參數(shù)都以文件的形式進行后臺保說明:里程小數(shù)點精確到2位小數(shù)。系統(tǒng)認為兩存,方便用戶復用這些數(shù)據(jù)。個里程的誤差范圍在0.01內(nèi),就是同一個橫斷面。(3)設計方案可以從橫斷面中獲取,也可以很(3 )線間距表方便的應用到橫斷面上。保證橫斷面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)格式:冠號、里程、線間距。生變化后,仍能按原先的方案進行設計。如:線路說明:“線間距”大于0時,表示設計線右偏;小縱斷面調(diào)整。于0時,表示設計線左偏。6關(guān)鍵技術(shù)(4)變坡點數(shù)據(jù)表格式:冠號、里程、豎曲線半徑、設計高程。6.1采用 嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLITE說明:設計高程可以是軌面設計高程,也可以系統(tǒng)采用開源數(shù)據(jù)庫SQLITE作為后臺數(shù)據(jù)庫,其是路肩高程。系統(tǒng)根據(jù)項目配置來進行判斷。操作和數(shù)據(jù)庫源碼均被封裝在RmSqlite. dll中。這樣使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊、使用更便捷、運行更獨立。(5)曲線表格式:起點冠號里程、終點冠號里程、前緩長、6.2操作界 面采用后臺配置技術(shù)系統(tǒng)的操作界面包括界板組織、菜單、工具條后緩長、半徑、偏角。說明:偏角只用到正負值,正值表示曲線左偏，按鈕全是采用配置的方式布局的。在增減系統(tǒng)功能時,可以靈活配置。負值表示右偏。6.3 快速、高效的數(shù)字化處理方式(6)原始橫斷面數(shù)據(jù)在處理橫斷面數(shù)字化問題上,系統(tǒng)采用一個橫格式:系統(tǒng)自定義的文本格式。說明:用于表示地面線、地層線、地層信息、地層編斷面框選一-次的處理方式,大大提高了生產(chǎn)效率。號,地質(zhì)年代特殊線(水位線、濕陷性黏土分界線)等。系統(tǒng)將DWG格式的圖形文件,解析成系統(tǒng)可以識別的文本格式。在解析DWG的過程中，系統(tǒng)可以5主要解決問題思路靈活控制需要處理的CAD元素。實際設計時主要存在的問題是,設計任務本身6.4采用局部構(gòu)網(wǎng)方式進行三角網(wǎng)建模在地形圖上進行建立三角網(wǎng)模型時,由于地形工作量大,情況復雜;以及路基專業(yè)跟其他專業(yè)銜圖比較大,對整個地形圖建網(wǎng)效率低,使用性能差。接密集,其他專業(yè)或設計方案變更后,路基專業(yè)都系統(tǒng)采用沿線路方向局部構(gòu)建三角網(wǎng)的方式，每次會受到影響,隨即帶來的就是大的工作量。5.1針對設計工作量大而復雜提供的解決方案僅對以線路為中心的一個矩形范圍內(nèi)構(gòu)網(wǎng),超出矩(1)采用符合設計人員習慣,容易理解的方式形范圍后,再重新構(gòu)網(wǎng)。這就解決了構(gòu)網(wǎng)速度慢，進行操作。也就是先進行一般設計原則的應用，然使用率低的問題。后再進行具體工程措施的設計。7結(jié)束語(2)針對特殊復雜的設計,提供特殊的設計方新建鐵路路基設計系統(tǒng)是建立在清晰的數(shù)據(jù)式。例如平整地面線操作,用戶可以指定多段線表管理與良好的數(shù)據(jù)組織之上的,能夠解決變更和復示平整后的地面線。雜設計帶來的問題。該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于金華(3)提供良好的操作界面及交互機制。設計窗口至臺州初步設計和施工圖階段、中衛(wèi)至蘭州初步設支持停靠方式和浮動方式,并且提供快捷鍵操作;用戶計階段、師宗至文山投標階段以及青島地鐵初步設.輸人參數(shù)時,提供智能提示及右鍵后,可以選擇輸人。計和施工圖階段。應用結(jié)果表明,該系統(tǒng)大大提高(4)提供多種工程措施和輔助設計功能。如繪了設中國煤化工量,取得了良好的經(jīng)濟制工程線、顯示高程等。效益YHCNMHG(5)提供完備清晰的數(shù)據(jù)檢查功能。參考文獻5.2針對變 更設計提供的解決方案(1)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織劃分清晰,保證數(shù)據(jù)的獨[1] 陳忠達路基路面工程[ M].北京:人民交通出版社,鐵道建筑技術(shù)RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016(增1 )289●線路/路基.2006:11.技術(shù),2001(4):44 -46.[2]易思榮.鐵路選線設計[M]. 2版.成都:西南交通大[8]毛昌玉.鐵路站場平面CAD系統(tǒng)的模型設計[J].鐵學出版社,2006:121 - 125.道建筑技術(shù),2012(7):5-7.[3]郝瀛。鐵道工程[ M].北京:中國鐵道出版社2000.81 -85.[9]石振明.工程地質(zhì)學[ M].北京:中國建筑工業(yè)出版.4]郝瀛.鐵路選線設計[M].北京:中國鐵道出版社,社,2011:23 -25.1987:113- 115.[10] Excel Hone. 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TB/T 10059 -2015 鐵路工程圖形符號.[7]桂建樂.關(guān)于路基排水有關(guān)問題的探討[J].鐵道建筑標準[S].北京:中國鐵道出版社,2015:12- 17.(. 上接第192頁)(3)近接施工時,后行洞對先行洞的影響是一對比數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)值,如表3所示。個動態(tài)持續(xù)的過程;不同部位徑向壓力的變化不盡各監(jiān)測點徑向應力值基本相當，后行洞對先行洞的相同,在盾構(gòu)近接施工過程中應根據(jù)不同位置處的影響均表現(xiàn)為對管片水平位置的影響較大,對管片應力變化特點采取相應的控制措施。豎直方向影響較小;各監(jiān)測點在數(shù)值模擬所得的徑參考文獻向應力基本大于現(xiàn)場監(jiān)測的應力值,但相差不大。在一定程度.上表明,徑向應力的數(shù)值模擬較為成[1]何川,封坤,方勇.盾構(gòu)法修建地鐵隧道的技術(shù)現(xiàn)狀與功,模擬結(jié)果可信度較高。展望[J].西南交通大學學報,2015(1):97 - 109.王夢恕、中國盾構(gòu)和掘進機隧道技術(shù)現(xiàn)狀、存在的問表3徑向應力對 比分析MPa題及發(fā)展思路[J].隧道建設,2014(3):179- 187.測點位置左側(cè)右側(cè)拱頂拱底王博.軟土地區(qū)盾構(gòu)下穿既有鐵路安全分析[J].鐵數(shù)值模擬0.870. 670.42現(xiàn)場監(jiān)測0.960.850.410. 28道建筑技術(shù),2012(5):101 -118.[4]張曉清,張孟喜,吳應明,等.多線疊交盾構(gòu)隧道近接施工模型試驗[J]..上海交通大學學報,2015(7):1040 - 1045.5結(jié)論[5 ]路平,蔣輝,鄭剛，盾構(gòu)隧道的近接施工對已建隧道產(chǎn)生通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場實驗結(jié)果分析,可以得出的影響[J].北京工業(yè)大學學報,2014(8);1121 -1127.[6]王宗勇,趙香萍,田曉峰.土壓盾構(gòu)機截除立交橋群樁以下幾點規(guī)律:施工關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2012(1) :80 - 84.(1)隨時間推移,各監(jiān)測斷面對應的徑向應力王明年,張曉軍,茍明中,等.盾構(gòu)隧道掘進全過程三先緩慢增大,隨后增長速率顯著增加,當徑向應力維模擬方法及重疊段近接分區(qū)研究[J].巖土力學,增加到一定程度的時候,其值趨于穩(wěn)定。因此，可2012(1):273 - 279.以將徑向應力監(jiān)測曲線劃分為3個階段:第- -階段李源潮.地鐵盾構(gòu)隧道長距離近接高架橋橋樁保護方為微細壓縮階段,主要是土體結(jié)構(gòu)的微細壓縮造成案[J].鐵道建筑技術(shù),2013(1):11 -16.的;第二階段為應力劇增階段,說明盾構(gòu)在通過監(jiān)[9 ]李學峰,杜守繼,張頂鋒.新建盾構(gòu)隧道施工對近接平測斷面時,土體受到了較大的盾構(gòu)推擠作用;第三行隧道的影響分析[J].地下空間與工程學報,2012階段為應力穩(wěn)定階段,近接施工通過后,土體壓應(5) :1065 - 1069.[10]王騰飛盾構(gòu)隧道近接施工對既有市政隧道的影響分力趨于穩(wěn)定值。析[1].交通科技2011(3):44 -47.(2)對比監(jiān)測斷面各對應位置處的徑向應力穩(wěn)中國煤化工學樁基的數(shù)值計算與分析定值可知,管片左側(cè)土壓力的變化最大,其次是管片右側(cè)，再次為管片頂部,最小為管片底部。說明YHC N M H G1):118-121.[12] 王培利,雷震宇,周駿,等.盾構(gòu)隧道近距離平行穿越盾構(gòu)后行洞施工過程中,對隧道左側(cè)土壓力影響最.原水管道沉降分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2015大,且在水平方向上的影響大于豎直方向上的影響。(6) :38 -41.290鐵道建筑技術(shù)RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2016 (增1 )