铁路线路是一条由曲线、直线组成的空间三维线段

, 传统设计中它被分解为平面、纵断面、

横断面分别进行设计

, 尤其在地形陡峻、地质复杂的山区, 还需考虑路基横断面对线路位置的

控制因素。传统设计手段以人工图板为主

, 即采用人工采集地形图、纸上定线、人工点绘线路

平面、纵断面、横断面图、描图员描图的设计方法

, 劳动强度大、生产效率低、设计周期长, 影响

了线路设计质量和铁路建设的进度。随着电子计算机技术的迅速发展

, 以及计算方法、优化理

论、模糊数学、灰色系统等许多新理论新方法的推陈出新

, 给铁路选 

　　线设计注入了新的活力。改革开放以来

, 在采用计算机辅助进行选线设计方面取得了一

系列突破性进展并广泛用于生产。如利用航测和其他测绘手段采集数据

, 建立数字化测图系

统

, 建立用于选线设计的带状数字地面模型; 应用优化理论进行线路平面、纵断面优化; 通过

开发计算机软件系统进行铁路线路辅助设计等

, 使线路平面、纵断面、横断面的分项设计都可

以在计算机上完成并直接形成设计资料数字化

, 真正实现了甩掉图板的梦想, 初步达到平、纵、

横一体化设计的水平。对缩短勘测设计周期、提高勘测设计质量、优化设计方案、提高生产效
率起到了显著作用。

 

　　

3、线路设计技术的发展方向 

　　

10 多年来, 以 CAD 为主的设计方式在铁路线路设计领域中一直占有重要的地位, 然而

CAD 设计方式缺乏立体直观的效果, 因而很难评估。一般的做法是借助专家感觉和经验来确
定。尤其是在铁路勘测设计中

, CAD 更是难以达到设计的立体效果。随着科学技术的不断进

步

, 铁路选线设计学科也不断向前发展。虚拟现实技术的引入和数字摄影测量技术的广泛应 

　　用

, 使得基于三维虚拟地形环境的数字铁路选线成为可能。 

　　今后

, 铁路线路设计技术的发展目标, 是由三维设计环境向多维设计环境发展, 由计算机

辅助设计向人工智能设计发展

, 建成数字铁路选线专家系统。数字铁路选线专家系统以在数

字摄影测量基础上建立的三维三角网数字地面模型为载体

, 综合设计线路影响域内的政治、

经济、国防、文化、城镇规划、工农业布局、自然环境、土地利用、工程地质、人工建筑以及设计
项目的安全舒适、运营成本等多方面物理空间和非物理空间的因素

, 形成具有多维数字化特

征的线路设计仿真环境

, 然后模仿工程师的专业设计思维, 自动进行线路的平面、纵断面、横

断面设计

, 并以多维空间中的若干个目标作为决策因子, 进行线路方案的综合比较评价, 最终

提供一个或多个比较优势方案

, 包括各方案的主要工程数量、各个决策目标的权重值、各个设

计方案的三维仿真效果等。数字铁路选线专家系统是众多行业专家设计经验的集成

, 既是一

个内容丰富的专业知识库

, 又具有一定的人工智能能力。一旦建成数字铁路选线专家系统,能

有效地将铁路选线设计与测绘技术、虚拟现实技术结合起来

, 将会大大提高铁路选线设计的

生产效率

, 缩短工程设计周期, 产生重大社会效应和经济效益。数 

　　字铁路选线系统的出现将标志着铁路选线设计技术的一次革新。

 

　　

4、线路设计的关键技术研究 

　　

4.1 各种影响因素的数字化 

　　铁路线路方案的选择

, 是一个复杂的对众多因素进行综合定性分析的过程, 在综合分析

的基础上

, 依据工程师的经验选择一个设计方案, 而计算机只能进行定量计算, 并将计算结果

与给定的量化指标进行比较

,再筛选一个或几个设计方案。因此, 有必要针对不同 

　　的因素及其对线路设计的影响能力研究不同的数字化机制

, 将对客观世界的定性描述转

化为数学上的数字描述

, 从而使相对于计算机的隐性信息显性化。如, 地球表面是一个非常复

杂的曲面

, 有起有伏, 有陡有缓,这是其定性特征。为了让计算机能够从铁路工程角度对地面

进行数字分析

, 我们用地面上的一组三维直角坐标点来表示地形, 这就是地面的数字化。 

　　

4.2 建立各种因素的数字模型 

　　数字模型是因素的数学表达形式

, 在将各种因素数字化之后, 要使计算机能够快速、准确

地使用这些数字化信息

, 就必须对数字化信息(数据) 进行排列组织, 建立它们之间的拓扑和