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鐵路勘測設計一體化、智能化研究

鐵路勘測設計一體化、智能化是系統(tǒng)地研究和建立以數(shù)字化信息為基礎，以計算機應用技術拉通勘測設計全過程為主要特征的新的生產(chǎn)作業(yè)模式。所以，該系統(tǒng)應將使用各種勘察手段所采集的鐵路線路及其相關的地形、地理、地質、水文等資料加工成數(shù)字化信息，通過接口界面進行信息處理并傳輸?shù)焦こ虜?shù)據(jù)庫中。先進的計算機網(wǎng)絡必須覆蓋各專業(yè)CAD終端，各專業(yè)在集成化設計環(huán)境中共享工程數(shù)據(jù)的信息，完成本專業(yè)設計，同時輸出數(shù)字化和可視化的設計成果，供后序專業(yè)應用。設計完成后，全部CAD設計電子文件通過網(wǎng)絡直接歸檔，從而實現(xiàn)鐵路勘測設計一體化。隨著各專業(yè)設計專家系統(tǒng)的建成與不斷完善，再實現(xiàn)勘測設計智能化。在一體化新的作業(yè)模式下，勘測設計的全過程可以理解為對一般數(shù)字化信息流的采集、加工和擴充的過程。外業(yè)的勘測和勘探資料是這股數(shù)字化信息流的源頭，各專業(yè)的設計工作是對信息流的加工和擴充。最終完成的數(shù)字化信息就是設計成果和歸檔資料。設計與管理所面向的不再是原來的書面資料和圖紙，而是在工程數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理下，在網(wǎng)絡的終端上有序受控流動的數(shù)字化信息流。所以，實現(xiàn)勘測設計一體化的過程就是從以非數(shù)字化為基礎的現(xiàn)有作業(yè)模式向以數(shù)字化為基礎的新的作業(yè)模式轉化的過程。實現(xiàn)這一轉化需要建立新的勘測設計流程，研究解決新模式帶來的一系列技術層面和管理層面的關鍵問題。 1)勘測設計資料數(shù)字化是新的生產(chǎn)作業(yè)模式的基礎，只有后道工序需用計算機處理的資料是數(shù)字化的資料，才能保證整個設計過程形成數(shù)字化的信息流。這就需要外業(yè)勘測時盡量利用各種測量儀器的數(shù)字化功能，使第一手資料即是數(shù)字化的形式，同時資料整理必須利用計算機來完成，才能獲得滿足內業(yè)設計要求的數(shù)字化勘測成果。為了實現(xiàn)外業(yè)數(shù)字化勘測，重點應研究以下問題：充分開發(fā)利用航測、全站儀及各種遙感設備的數(shù)字化功能；研究既有地圖如何實現(xiàn)高精度、高清晰度掃描數(shù)字化處理；開發(fā)在勘測現(xiàn)場的鐵路線路初步設計方案比選系統(tǒng)，改變外業(yè)隊的作業(yè)方式，建立與數(shù)字化勘測相適應的裝備水平、勞動組織、作業(yè)內容和管理制度。 2)建立工程數(shù)據(jù)庫是新的生產(chǎn)作業(yè)模式的核心，新模式與原有模式的重大區(qū)別之一就是外業(yè)與內業(yè)之間、各專業(yè)這間需要共享的數(shù)據(jù)都要通過數(shù)據(jù)進行存取，所有的設計成果都由數(shù)據(jù)進行保存與管理。所以，如何開發(fā)一個符合鐵路勘測設計行業(yè)特點、功能強大的工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是本項目研究的一個重點。為此，需要研究與解決以下關鍵技術問題：做好標準化工作，制定鐵路勘測設計一體化數(shù)據(jù)格式標準，規(guī)定每個專業(yè)的哪些數(shù)據(jù)需要進；如何處理非結構化數(shù)據(jù)；如何制定適應鐵路勘測設計特點的數(shù)據(jù)結構。 3)建立鐵路勘測設計集成化設計環(huán)境是新的生產(chǎn)作業(yè)模式的關鍵，新模式與原有模式的重大區(qū)別之一，就是全部內業(yè)設計均在集成化設計環(huán)境中進行。設計集成化環(huán)境是以計算機網(wǎng)絡為平臺，工程數(shù)據(jù)為核心，設計流程管理為主線，各專業(yè)設計軟件與程序數(shù)據(jù)庫接口為主要內容的計算機集成應用體系。為此，需要研究與解決以下關鍵技術頭題：建設技術先進的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)；研究出一種適應各種軟件和各種數(shù)據(jù)需求的專業(yè)設計軟件與工程數(shù)據(jù)庫的接口方案；開發(fā)設計流程管理系統(tǒng)，保證整個設計在受控，有序的條件下進行。從而實現(xiàn)完全消除專業(yè)間書面資料的往來傳動，每個設計人員在自己的計算機站點上就可完成設計和前后工各種間的信息交換。 4)建成計算機檔案管理系統(tǒng)是新的生產(chǎn)作業(yè)模式的重要內容，新模式與原有模式的重大區(qū)別之一，就是全部電子設計文件采用光盤存儲并由計算機管理。計算機檔案管理可實現(xiàn)在網(wǎng)絡環(huán)境下直接檢索、查詢、瀏覽和下載電子檔案文件，并為電子設計文件重復利用提供了極大的方便。為此，需要研究與解決以下關鍵技術問題。正確處理管理型軟件與管理方式之間的關系，就是說，所編的檔案管理軟件應滿足行業(yè)的需要，適應各設計院在檔案管理上存在種種差別的實際情況，而不是讓各設計院改變檔案管理方式來適應所編的軟件；能瀏覽各種格式的電子文件，使軟件具有良好的實用性。 5)采用人工智能技術是實現(xiàn)鐵路勘測設計智能化的主要途徑。傳統(tǒng)CAD技術的特點是輔助設計人員進行計算與繪圖，沒有智能功能?？偨Y國內外經(jīng)驗后，我們認為，以專家系統(tǒng)、智能CAD為主要內容的人工智能技術在鐵路設計中的應用是實現(xiàn)鐵路勘測設計智能化的主要途徑。鐵路選線是帶全局性的非常錯綜復雜的設計問題，一直以人工以驗為主進行設計，只能對有限的方案進行研究，設計周期長，推薦方案往往不是最優(yōu)的。所以，必須要研究鐵路新線設計智能CAD系統(tǒng)，以提高設計質量。采用綜合地質勘探方法來解決特定的工程地質問題被證明是行這有效的。由于綜合地質勘探模式有幾十種，采用哪一種模式來解決某一個具體工程地質問題往往是很復雜的、模糊的。采用的模式不適合，就不能有效地解決問題，所以要研究鐵路地質綜合勘探方法專家決策支持系統(tǒng)，以顯著提高地質工作質量

西南交通大學 2021-04-13

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