基于DXF接口文件的铁路枢纽网络数字化模型构建

作者:检测购系统     发表时间:2021-08-09 07:07:25   浏览次数:179



  摘 要:铁路枢纽内线路和车站数量较多、结构复杂,建模繁琐。为构建铁路枢纽网络数字化模型,基于 AutoCAD 枢纽图文档中既有的线路、车站等实体的特征数据,利用 VS 2013 建模,从 DXF 格式的数据文件中读取铁路枢纽网络实体的关键数据,建立实体数据间的业务关系,生成网络数字化模型,为研究、优化铁路枢纽网络提供数据支撑。该方法可降低建模工作量,有效提升工作效率。

  关键词:铁路运输;铁路枢纽;枢纽布局优化;DXF 接口文件;枢纽网络模型

  铁路枢纽位于铁路网的交汇点,由多条线路、多个车站及其他设施、设备组成。若用文本或表格等形式表现其结构特征和信息,不易表述清晰,且在枢纽车站布局、规模、联络线设置[1] 等设计方案发生改变时,设计人员难以直观地考察各方案的枢纽客货运输能力的情况。因此,需要通过图形化界面向用户演示枢纽的结构特征,以及线路、车站等实体及其属性[2],并对枢纽能力进行计算。根据不同设计方案生成铁路枢纽客货运输能力结果,并通过图形化界面显示给用户,便于用户查看各种设计方案对应的枢纽能力,从而对枢纽设计方案有更清晰、直观的理解[3-4]。

  因此,本文结合我国铁路枢纽设计研究的实际情况[5],利用 AutoCAD 的铁路枢纽网络设计文件,生成数字化的铁路枢纽网络[6],为研究铁路枢纽结构、优化铁路枢纽布局提供数据支撑[7-9]。

  1 铁路枢纽设计文件格式

  AutoCAD 计算机辅助设计软件广泛应用于二维绘图和三维设计等领域。它的数据文件主要有 DWG、 DWS 和 DXF 等格式。其中,DXF 为文本形式,保存了 AutoCAD 有关图素的详细信息,是普遍使用的 AutoCAD 外部接口文件。

  1.1 DXF 文件结构

  DXF 文 件 主 要 由 标 题 段 ( Header)、 表 段(Tables)、块段(Block)、实体段(Entities)和文件结束段(Eof,End of file)5 部分组成。

  DXF 利用行存储数据,每 2 行为 1 组,第 1 行为组的代码,第 2 行为组的值,1 个组代表 1 个数据,本文为了表述方便,将 DXF 文件的内容简化,如表 1 所示。虽然 DXF 文件结构复杂,但只要根据需求获取建模所需实体段就可以完成相应实体的提取。

  表 1 右侧是本文采用的形式,即将左侧 DXF 文件中用两行表示的组码和组值放在同一行中,并用 “::”符号将两部分分开。

  1.2 铁路枢纽网络设计样例

  图 1 是 AutoCAD 软 件 绘 制 的 某 铁 路 枢 纽 的局部样例,为展示细节,将紫色框框定的部分区域放大。由图 1 可看出,用 AutoCAD 设计的枢纽图中,主要有 2 种图素:线条和文字。线条都是由多段线(pline)绘制的,包括 2 种:用闭合的 6 边形表示车站;用不同颜色的线条表示铁路线路。文字是单行文字(dtext),是对闭合 6 边形的标注,表示车站名称。

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  设计人员在生成枢纽图时,利用 AutoCAD 图形分层组织的特性,将不同的线路绘制在不同的图层上,为枢纽网络数字化建模提供了较大便利。

  2 DXF 枢纽网络图信息格式

  2.1 线路信息

  由于不同的线路存储在不同的层上,且用线路名命名图层,所以只需从 DXF 中读出层的定义就可得到枢纽范围内的线路信息。

  3.1 数据结构定义

  (1)线路索引数据结构

  如表 2 所示,线路 ID 通过人工分配;线路名称来自 DXF 接口文件,数据长度为 49;线型和颜色可继承 DXF 中对应的涂层的线性和颜色值;年度/车种是否可用信息则需要通过信息加工模块补充完善。

  (2)车站信息数据结构

  如表 3 所示,fPnts 记录的六边形顶点坐标来自 DXF 文件中的闭合多段线信息;车站名称来自 DXF 文件的单行文本信息,数据长度为 49,但文本信息与车站的绑定需要经信息加工模块人工完成;车站类型需人工定义。

  (3)区间线路组成信息数据结构

  表 4 中所有字段信息都来自 DXF 文件相应内容。

  (4)车站区间连接信息数据结构

  如表 5 所示,当 AutoCAD 格式的设计资料较规范 时 ( 区 间 线 路 的 端 点 都 落 在 六 边 形 内 ), 则 iStaFID 和 iStaTID 可在模型生成时自动填入;区间线路的运营方向则需通过信息加工模块后期人工赋值。

  3.2 铁路枢纽网络数字化模型生成

  根据铁路枢纽实体的特征数据在 DXF 文件中不同的表现形式,设计并编制图层处理模块、多段线处理模块和单行文字处理模块,提取实体的关键信息,生成网络数字模型,该方法的架构如图 3 所示。

  模型生成阶段,通过批量读入 DXF 接口文件,生成铁路枢纽网络数字化模型的主要数据,同时,利用信息加工模块补充区间线路运营方向、线路的年度/车种运用属性等 AutoCAD 设计资料中不能体现的数据。

  信息加工模块提供对车站、线路等实体的修改功能,在没有 DXF 文件时也能创建网络模型。

  3.3 网络模型应用

  设计专业的人员根据研究的需要,在网络数字化模型基础上叠加业务数据,计算评价指标,分析网络可能存在的问题,探寻优化方案。如图 4 所示,在网络模型基础上,根据线路的功能和径路的费用分配列流,计算并展示线路的能力利用率。

  图 4 中用颜色定性地表示线路能力利用率,也可以添加标注的形式,定量显示线路的运量和利用率。该铁路枢纽网络数字化模型数据信息主要来自 DXF 文件,区间线路和车站的连接关系(图 4 紫框部分)由信息加工模块批量添加,区间线路的运营方向(图 4 绿框部分)在信息加工模块经人机交互加入。

  4 结束语

  本文设计的基于 DXF 接口文件的铁路枢纽网络数字化模型生成方法,已基于 VS2013 编码实现,并应用于铁路枢纽能力检算图形化系统中。使用结果表明:本文设计的方法,可以准确地读取铁路线路、车站和区间线路的组成信息,经过信息加工模块的辅助处理,生成完整的铁路枢纽网络数字化模型,建模便捷、数据完整,能够为研究、评价铁路枢纽提供数据支撑。——论文作者:

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