铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法

摘要

本发明公开了一种铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法，包括以下步骤：构建铁路线路纵断面自定义实体，构建铁路无缝线路设计工程自定义字典，批量设置跨区间道岔短轨、区间道岔缓冲区，设置无缝线路单元轨节起终点里程及终点控制方式，对每一个范围进行无缝线路锁定轨温检算，对每一个范围自动添加单元轨节，检查并调整每个范围末端的单元轨节，单元轨节交互式联动调整，单元轨节设计成果检查及提示，生成单元轨节布置表和数量表，生成无缝线路布置图。该方法适用于单线和双线铁路区间及跨区间无缝线路单元轨节布置设计，可批量自动完成各范围内的单元轨节布置，在交互式编辑单元轨节时，自动完成后续单元轨节的更新，自动化程度高、实用性强，能大幅提高设计效率和成果质量，具有明显的推广应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路无缝线路设计方法，特别涉及铁路无缝线路设计中的单 元轨节自动布置与联动设计方法。

背景技术

铁路无缝线路单元轨节布置是无缝线路设计的主要内容之一，设计过程 重复性工作量大，需要考虑的因素多：单元轨节的长度及里程计算需考虑内、 外业断链，钢轨焊接接头要避开不同轨道结构过渡段以及不同线下基础过渡 段，无缝线路缓冲区和伸缩区应避开平交道口、伸缩区不设置在不做单独设 计的桥上，接头里程要连续，厂焊轨及单元轨节长度要符合相关规定等。以 往设计人员需要手工设计、复核、统计工程量，效率低，易产生差错，尤其 对于长大线路，如果某个单元轨节长度计算出现错误，后续单元轨节就需要 重新布置，返工严重。在现有的无缝线路单元轨节布置的研究成果中，存在 如下三方面的问题：钢轨焊接接头的设计不能自动避开不同轨道结构过渡段 以及不同线下基础过渡段；单元轨节交互式编辑时不能自动对后续单元轨节 重新布置；不能进行单元轨节设计成果的自动检查与提示。采用现有研究成 果进行无缝线路单元轨节设计，需要辅以大量人工编辑，严重制约工作效率， 成果质量也不易保证。

发明内容

针对铁路无缝线路单元轨节设计目前所存在的问题，本发明提出一种全 新的铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法，通过构建铁路线路纵 断面自定义实体、构建铁路无缝线路设计工程自定义字典、批量设置跨区间 道岔短轨及区间道岔缓冲区形成单元轨节设计的多个范围、设置无缝线路单 元轨节起终点里程及终点控制方式、对每一个范围进行无缝线路锁定轨温检 算、对每一个范围自动添加单元轨节、检查并调整每个范围末端的单元轨节、 单元轨节交互式联动调整、单元轨节设计成果检查及提示、生成单元轨节布 置表和数量表、生成无缝线路布置图，实现了铁路轨道无缝线路单元轨节的 快速自动布置、联动设计及成果检查，适用于单线及双线铁路区间及跨区间 无缝线路单元轨节布置设计。

本发明所涉及的铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法，其特 征在于该方法包括以下步骤：

S1、构建铁路线路纵断面自定义实体，根据铁路线路平面中线数据、断 链及里程数据、桥梁数据、隧道数据、站场数据、小桥涵数据、平立交数据、 纵断面坡度数据、地面线数据、标尺数据、轨道类型及结构高度数据、道岔 数据、伸缩调节器数据、胶结绝缘轨数据、小阻力扣件数据及铁路无缝线路 纵断面绘图样式，构建铁路线路纵断面自定义实体。

S2、构建铁路无缝线路设计工程自定义字典，包括桥梁、隧道、平立交、 道岔、道岔缓冲区、伸缩调节器、胶结绝缘轨、小阻力扣件的自定义实体类 型及对象编码。

S3、批量设置跨区间道岔短轨、区间道岔缓冲区，形成单元轨节设计的 多个范围，无缝线路单元轨节布置方式分为两种：一种是跨区间布置单元轨 节，要在道岔两侧先连接32m短轨，再与单元轨节相连；另一种是在区间内 布置单元轨节，要在道岔两侧先连接特定根数(一般为4根)的缓冲轨，再 与单元轨节相连；在批量设置道岔短轨和道岔缓冲区时，通过道岔间距的控 制阀值判断两个道岔是否形成一段单元轨节设计的起终范围，设置道岔缓冲 区时，先判断该缓冲区是否与桥梁的起终点重叠，如果重叠，通过减少缓冲 轨的根数缩短缓冲区长度，以避开桥梁的起终点。

S4、设置无缝线路单元轨节起终点里程及终点控制方式，如果起点接上 册无缝线路图，则起点里程为上册无缝线路图最后一个单元轨节的终点里程， 否则起点里程为设计起点里程；终点控制方式分为两种：一种是终点接下册 无缝线路图，则本册无缝线路图的终点不进行控制，单元轨节一直布置到剩 余长度小于一个标准单元轨节的长度；另一种是终点为设计终点，则终点里 程为设计终点里程，终点控制方式为末段单元轨节自动调整，以保证单元轨 节和厂焊轨满足长度要求。

S5、对每一个范围进行无缝线路锁定轨温检算，根据给定的无缝线路设 计锁定轨温，进行三种检算：一是轨道强度检算，保证轨底应力满足轨道容 许应力；二是轨道稳定性检算，保证设计温升满足允许温升；三是轨道断缝 检算，保证最大断缝满足允许断缝。在进行无缝线路锁定轨温检算时，利用 无缝线路工程检算文档模板，将钢轨类型及垂直磨耗、钢轨强度计算、稳定 性计算、轨温计算、断缝计算、伸缩器及缓冲区预留轨缝计算参数及结果， 以书签的形式自动保存到word文档形成无缝线路检算报告。

S6、对每一个范围自动添加单元轨节，是从每个范围的起点里程开始， 按照给定的标准单元轨节包含的厂焊轨根数、厂焊轨包含的定尺长钢轨长度 及根数、设计锁定轨温及轨温变化、钢轨焊接损失量先计算标准单元轨节的 长度，再根据外业断链、内业断链计算单元轨节上每个焊接接头的里程，再 判断各个焊接接头是否与刚度变化范围重叠，刚度变化范围包括桥梁、隧道、 有砟无砟轨道过渡段以及伸缩调节器、平交道口，如果重叠时，自动减少厂 焊轨包含的定尺长钢轨的根数调整焊接接头避开刚度变化范围，添加完一个 单元轨节后，以该单元轨节的终点作为下一个单元轨节的起点，添加下一个 单元轨节，如此循环，直到该范围的终点里程。

S7、检查并调整每个范围末端的单元轨节，是检查每个范围最后一个单 元轨节及厂焊轨的长度是否满足要求，单元轨节的长度要求一般定为 1000m～2000m，每根厂焊轨的长度要求一般为300m～500m，如果这两个条件 不能同时满足则需要调整。

调整时如果最后一个单元轨节长度满足要求而厂焊轨不满足长度要求， 则只在最后一个单元轨节范围内调整：如果最后一个单元轨节中倒数第二个 到第一个每个厂焊轨的富余长度之和加上最后一个厂焊轨长度>300m，则从 倒数第二个厂焊轨开始直到第一个厂焊轨，逐个减少每个厂焊轨中定尺长的 根数并保证焊接接头避开刚度变化范围，直到最后一个厂焊轨长度>300m； 如果最后一个单元轨节中倒数第二个到第一个每个厂焊轨的富余长度之和加 上最后一个厂焊轨长度仍<300m，则将最后一个厂焊轨直接加到倒数第二个 厂焊轨形成新的最后一个厂焊轨，如果此厂焊轨>500m，则从倒数第二个厂 焊轨开始直到第一个厂焊轨，逐个增加每个厂焊轨中定尺长的根数并保证焊 接接头避开刚度变化范围，直到最后一个厂焊轨长度<500m。

调整时如果最后一个单元轨节长度不满足要求，则对前面的单元轨节重 新进行调整：如果最后两个单元轨节的总长度<2000m，则将最后两个单元轨 节当作一个单元轨节，重新计算厂焊轨长度保证每个焊接接头都避开刚度变 化范围；如果最后两个单元轨节的总长度>2000m，则不改变厂焊轨的接头而 将厂焊轨重新自动组合成多个新的单元轨节，方法是从倒数第二个单元轨节 开始，从后向前逐个将厂焊轨添加到后一个单元轨节，以保证后一个单元轨 节长度>1000m，同时本单元轨节剩余长度也>1000m时结束，保证调整后的 所有新的单元轨节长度都满足1000m～2000m。

S8、单元轨节交互式联动调整，通过构建实体反应器，将相邻的单元轨 节相互关联，当用户根据设计需要改变厂焊轨根数和定尺长，以及为了左右 线单元轨节布置对齐而调整单元轨节长度时，触发实体反应器，反应器立即 记录单元轨节修改前和修改后的终点里程，通过对比，如果该单元轨节的终 点里程发生了变化，则将这个范围内后续的所有单元轨节全部删除，然后再 对这一个范围内后续段落自动添加单元轨节，检查并调整这个范围末端的单 元轨节。

S9、单元轨节设计成果检查及提示，检查内容包括：每个单元轨节的焊 接接头是否都避开刚度变化过渡范围、单元轨节和道岔的里程是否连续、单 元轨节的编号是否连续、每个厂焊轨的长度是否满足要求(300m～500m)、 每个单元轨节长度是否满足要求(1000m～2000m)、道岔缓冲区是否避开不 做单独设计的桥梁、伸缩调节器是否避开平面曲线和竖曲线，提示方法是在 纵断面自定义实体外通过画线和文字提醒的方式进行提示，并且提示内容随 着单元轨节布置的修改而实时更新。

S10、生成单元轨节布置表和数量表，通过从铁路无缝线路单元轨节自定 义实体中提取数据，按照左右线计算并统计每个单元轨节的首尾里程、伸缩 区、固定区的长度、线路锁定长度、基地焊接接头数量、工地焊接接头数量。

S11、生成无缝线路布置图，通过炸碎铁路线路纵断面、桥梁、隧道、平 立交、道岔、道岔缓冲区、伸缩调节器、胶结绝缘轨、小阻力扣件的自定义 实体，根据铁路工程制图图形符号标准进行绘制。

该发明的有益效果是：可以在纵断面图上自动识别道岔属性得到每个区 间内单元轨节布置的起终范围，批量自动完成各范围内的单元轨节布置，保 证厂焊轨及单元轨节长度满足规范设计要求、各焊接接头合理避开过渡段范 围，并可自动检查同时进行警告和错误提示，在交互式编辑单元轨节时，基 于实体反应器技术，自动完成后续单元轨节的更新，实现了无缝线路单元轨 节自动布置以及互联互动自动设计的整体解决方案，提升了单线及双线铁路 区间及跨区间无缝线路单元轨节布置设计手段，自动化程度高，实用性强， 能大幅提高设计效率和成果质量，具有明显的推广应用价值。

附图说明

图1为铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法的流程图。

图中标记说明：

S1、构建铁路线路纵断面自定义实体

S2、构建铁路无缝线路设计工程自定义字典

S3、批量设置跨区间道岔短轨、区间道岔缓冲区

S4、设置无缝线路单元轨节起终点里程及终点控制方式

S5、对每一个范围进行无缝线路锁定轨温检算

S6、对每一个范围自动添加单元轨节

S7、检查并调整每个范围末端的单元轨节

S8、单元轨节交互式联动调整

S9、单元轨节设计成果检查及提示

S10、生成单元轨节布置表和数量表

S11、生成无缝线路布置图

具体实施方式

参照附图说明本发明的具体技术方案。由图1的流程图所示，本发明涉 及的铁路无缝线路单元轨节自动布置与联动设计方法的步骤包括：构建铁路 线路纵断面自定义实体，构建铁路无缝线路设计工程自定义字典，批量设置 跨区间道岔短轨、区间道岔缓冲区，形成单元轨节设计的多个范围，设置无 缝线路单元轨节起终点里程及终点控制方式，对每一个范围进行无缝线路锁 定轨温检算，对每一个范围自动添加单元轨节，检查并调整每个范围末端的 单元轨节，单元轨节交互式联动调整，单元轨节设计成果检查及提示，生成 单元轨节布置表和数量表，生成无缝线路布置图。

S1、构建铁路线路纵断面自定义实体，根据铁路线路平面中线数据、断 链及里程数据、桥梁数据、隧道数据、站场数据、小桥涵数据、平立交数据、 纵断面坡度数据、地面线数据、标尺数据、轨道类型及结构高度数据、道岔 数据、伸缩调节器数据、胶结绝缘轨数据、小阻力扣件数据及铁路无缝线路 纵断面绘图样式，构建铁路线路纵断面自定义实体。自定义实体是AutoCAD 中对具有图形表现的数据库对象的派生应用，通过函数重载实现自定义的功 能：能够实现线路平面单线或双线模型的构建和计算、线路里程系统的换算、 各自定义实体数据的保存、查询和绘制。

S2、构建铁路无缝线路设计工程自定义字典，字典是AutoCAD的一种容 器对象，用于组织和管理数据库实体对象，通过派生构建自定义的字典，存 放桥梁、隧道、平立交、道岔、道岔缓冲区、伸缩调节器、胶结绝缘轨、小 阻力扣件的自定义实体类型及对象编码。当需要查询自定义实体的信息时， 首先打开字典，再查找对应的自定义实体类型的对象编码数组，然后逐个打 开自定义实体对象，通过里程比对得到相应的自定义实体数据。

S3、批量设置跨区间道岔短轨、区间道岔缓冲区，形成单元轨节设计的 多个范围，无缝线路单元轨节布置方式分为两种：一种是跨区间布置单元轨 节，要在道岔两侧先连接32m短轨，再与单元轨节相连；另一种是在区间内 布置单元轨节，要在道岔两侧先连接特定根数(一般为4根)的缓冲轨，再 与单元轨节相连。在批量设置道岔短轨和道岔缓冲区时，通过道岔间距的控 制阀值判断两个道岔是否形成一段单元轨节设计的起终范围，设置道岔缓冲 区时，先判断该缓冲区是否与桥梁的起终点重叠，如果重叠，通过减少缓冲 轨的根数缩短缓冲区长度，以避开桥梁的起终点。

S4、设置无缝线路单元轨节起终点里程及终点控制方式，如果起点接上 册无缝线路图，则起点里程为上册无缝线路图最后一个单元轨节的终点里程， 否则起点里程为设计起点里程。终点控制方式分为两种：一种是终点接下册 无缝线路图，则本册无缝线路图的终点不进行控制，单元轨节一直布置到剩 余长度小于一个标准单元轨节的长度；另一种是终点为设计终点，则终点里 程为设计终点里程，终点控制方式为末段单元轨节自动调整，以保证单元轨 节和厂焊轨满足长度要求。

S5、对每一个范围进行无缝线路锁定轨温检算，根据给定的无缝线路设 计锁定轨温，进行三种检算：一是轨道强度检算，保证轨底应力满足轨道容 许应力；二是轨道稳定性检算，保证设计温升满足允许温升；三是轨道断缝 检算，保证最大断缝满足允许断缝。在进行无缝线路锁定轨温检算时，先以 word文档的形式制作无缝线路工程检算的文档模板，模板中将各计算参数及 结果设置成书签，最后将将钢轨类型及垂直磨耗、钢轨强度计算、稳定性计 算、轨温计算、断缝计算、伸缩器及缓冲区预留轨缝计算参数及结果，以书 签的形式自动保存到word文档形成无缝线路检算报告。

S6、对每一个范围自动添加单元轨节，是从每个范围的起点里程开始， 按照给定的标准单元轨节包含的厂焊轨根数、厂焊轨包含的定尺长钢轨长度 及根数、设计锁定轨温及轨温变化、钢轨焊接损失量先计算标准单元轨节的 长度，再根据外业断链、内业断链计算单元轨节上每个焊接接头的里程，再 判断各个焊接接头是否与刚度变化范围重叠，刚度变化范围包括桥梁、隧道、 有砟无砟轨道过渡段以及伸缩调节器、平交道口，如果重叠时，自动减少厂 焊轨包含的定尺长钢轨的根数调整焊接接头避开刚度变化范围，添加完一个 单元轨节后，以该单元轨节的终点作为下一个单元轨节的起点，添加下一个 单元轨节，如此循环，直到该范围的终点里程。

S7、检查并调整每个范围末端的单元轨节，是检查每个范围最后一个单 元轨节及厂焊轨的长度是否满足要求，单元轨节的长度要求一般定为 1000m～2000m，每根厂焊轨的长度要求一般为300m～500m，如果这两个条件 不能同时满足则需要调整。

调整时如果最后一个单元轨节长度满足要求而厂焊轨不满足长度要求， 则只在最后一个单元轨节范围内调整：如果最后一个单元轨节中倒数第二个 到第一个每个厂焊轨的富余长度之和加上最后一个厂焊轨长度>300m，则从 倒数第二个厂焊轨开始直到第一个厂焊轨，逐个减少每个厂焊轨中定尺长的 根数并保证焊接接头避开刚度变化范围，直到最后一个厂焊轨长度>300m； 如果最后一个单元轨节中倒数第二个到第一个每个厂焊轨的富余长度之和加 上最后一个厂焊轨长度仍<300m，则将最后一个厂焊轨直接加到倒数第二个 厂焊轨形成新的最后一个厂焊轨，如果此厂焊轨>500m，则从倒数第二个厂 焊轨开始直到第一个厂焊轨，逐个增加每个厂焊轨中定尺长的根数并保证焊 接接头避开刚度变化范围，直到最后一个厂焊轨长度<500m。

调整时如果最后一个单元轨节长度不满足要求，则对前面的单元轨节重 新进行调整：如果最后两个单元轨节的总长度<2000m，则将最后两个单元轨 节当作一个单元轨节，重新计算厂焊轨长度保证每个焊接接头都避开刚度变 化范围；如果最后两个单元轨节的总长度>2000m，则不改变厂焊轨的接头而 将厂焊轨重新自动组合成多个新的单元轨节，方法是从倒数第二个单元轨节 开始，从后向前逐个将厂焊轨添加到后一个单元轨节，以保证后一个单元轨 节长度>1000m，同时本单元轨节剩余长度也>1000m时结束，保证调整后的 所有新的单元轨节长度都满足1000m～2000m。

S8、单元轨节交互式联动调整，通过构建实体反应器，将相邻的单元轨 节相互关联，当用户根据设计需要改变厂焊轨根数和定尺长，以及为了左右 线单元轨节布置对齐而调整单元轨节长度时，触发实体反应器，反应器立即 记录单元轨节修改前和修改后的终点里程，通过对比，如果该单元轨节的终 点里程发生了变化，则将这个范围内后续的所有单元轨节全部删除，然后再 对这一个范围内后续段落自动添加单元轨节，检查并调整这个范围末端的单 元轨节。

S9、单元轨节设计成果检查及提示，检查内容包括：每个单元轨节的焊 接接头是否都避开刚度变化过渡范围、单元轨节和道岔的里程是否连续、单 元轨节的编号是否连续、每个厂焊轨的长度是否满足要求(300m～500m)、 每个单元轨节长度是否满足要求(1000m～2000m)、道岔缓冲区是否避开不 做单独设计的桥梁、伸缩调节器是否避开平面曲线和竖曲线，提示方法是在 纵断面自定义实体外通过画线和文字提醒的方式进行提示，并且提示内容随 着单元轨节布置的修改而实时更新。

S10、生成单元轨节布置表和数量表，通过从铁路无缝线路单元轨节自定 义实体中提取数据，按照左右线计算并统计每个单元轨节的首尾里程、伸缩 区、固定区的长度、线路锁定长度、基地焊接接头数量、工地焊接接头数量。

S11、生成无缝线路布置图，通过炸碎铁路线路纵断面、桥梁、隧道、平 立交、道岔、道岔缓冲区、伸缩调节器、胶结绝缘轨、小阻力扣件的自定义 实体，根据铁路工程制图图形符号标准进行绘制。