本发明涉及铁路施工工程设计技术领域，具体涉及一种自动生成铁路站场平面总体布置图的方法。

背景技术：

铁路站场平面总体布置图是铁路站场设计方案决策时的重要参照，反映站场形态、正线数目、运行方向、有效长度、超限货物列车运行情况、电气化范围、进路方向、道岔相对位置、线间距，是铁路站场平面图形的精髓。

铁路站场平面总体布置图需要保证站场设备的方位位置及逻辑关系与站场设计方案一致，同时还需要满足站场设备间复杂的耦合约束要求，包括：股道交点转向约束、设备在里程和支距方向上的坐标相对位置约束、道岔相对于所在股道的附着约束、道岔岔心始终与股道起点或终点重合约束、股道间平行关系约束。由于铁路站场平面总体布置图内的设备间距缺乏统一的间距量化标准，且现有铁路站场设计方案主要通过dwg格式文件存储(autocad软件绘制图形的存储格式)，无铁路站场设计方案数据库，导致铁路站场平面总体布置图需依靠人工根据站场设计方案图(dwg图)进行绘制，人工判断股道、道岔、站台等设备的相对位置关系，人工检测约束满足情况。这种基于人工绘制铁路站场平面总体布置图的方法，效率低，特别是当站场设计方案发生变化时，整个布置图需重新绘制，过程繁琐，严重阻碍设计进程。

针对这一问题，国内外很多学者对铁路站场平面总体布置图绘制方式进行了改进研究，以提高其绘制效率。北京交通大学的刘实秋提出了铁路信号设计一体化系统设想，采用模块化设计方法实现了平面图的自动生成；西南交通大学的安春兰基于站场设备图元的思想实现了铁路车站平面布置图计算机辅助设计；兰州交通大学的吕亚辉依据计算机图形自动识别与判定思想，完成了铁路信号设计所需的双线轨道电路图的生成。这些研究在一定程度上提高了平面布置图的绘制效率，但仍需要基于铁路站场设计方案dwg图通过人工识别站场设备，将铁路站场设备设计成标准图块的形式，然后采用手工插入设备图块以及手工绘制图块间连线的方式绘制，自动化程度低。因此迫切需要一种快速实现铁路站场平面总体布置图的绘制方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动生成铁路站场平面总体布置图的方法，可自动处理站场设备间的逻辑关系和约束条件，生成逻辑一致、满足约束且图幅美观的铁路站场平面总体布置图。

本发明所采用的技术方案为：

自动生成铁路站场平面总体布置图的方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

s1：数据采集：采集铁路站场主要设备特征点、铁路站场总体布置图间距参数、铁路站场总体布置图图框参数；

s2：生成铁路站场设计方案的桩号序列ssta，进行断面扫描，形成铁路站场设计方案的桩号-设备数组(ssta-esta)；

s3：根据用户输入的图框参数压缩设备，对压缩后的设备进行第二次断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图方案的桩号-设备数组(slocal-elocal)；

s4：建立股道特征点-股道边(v-l)至桩号-设备(slocal-elocal)的联动关系；

s5：移动平行股道边，以满足铁路站场平面总体布置图的平行设备间距约束；

s6：生成铁路站场设计方案坐标至铁路站场平面总体布置图坐标的映射关系；

s7：绘制铁路站场平面总体布置图。

s1的具体步骤为：

根据铁路站场主要设备股道和站台确定铁路站场平面总体布置图主框架，其他设备根据建立的铁路站场设计方案与铁路站场平面总体布置图的坐标映射关系，通过内插方式加入到铁路站场平面总体布置图主框架中，从而实现铁路站场平面总体布置图的绘制；

需采集的数据包括：

①铁路站场主要设备特征点坐标、编号及类型信息：股道特征点大地坐标、股道编号、股道类型、站台特征点大地坐标、站台编号、站台类型；

②铁路站场平面总体布置图间距参数：平行股道间距，即正线与正线、正线与到发线、到发线与到发线之间以及其他站线之间的间距；站台间距，即侧式站台间距、岛式站台间距；以及站台与股道之间的间距；

③用户输入的铁路站场平面总体布置图图框参数：图框长度、宽度。

s2的具体步骤为：

s2-1：生成铁路站场设计方案桩号里程序列ssta：

桩号序列ssta由铁路站场主要设备特征点对应的桩号组成，包括股道特征点和站台特征点对应的桩号，

ssta＝{s1，s2，…，sns}

其中，ns表示总的桩号个数；

s2-2：对铁路站场设计方案进行断面扫描，生成铁路站场设计方案桩号-设备(ssta-esta)数组；

沿基线依次扫描每个里程桩号(si)，求解出相交设备数组，设备数组内的设备按支距从小到大排序，形成有序的设备集合ei：

ei＝{ei，1，ei，2，…，ei，ne}

其中：ei，j代表里程si处第j个相交设备的信息，包括设备类型、编号、支距以及方位角，此处设备包括股道和站台；ne代表里程si处相交设备个数；

各个桩号的设备集合ei，组合形成铁路站场设备数组esta：

esta＝{e1，e2，…，ens}。

s3的具体步骤为：

s3-1：计算横向、纵向压缩比例kx、ky：

比较铁路站场设计方案中所有设备特征点的大地坐标x、y，求解出铁路站场设计方案中左下角特征点坐标(xleftbottom，yleftbottom)、右上角特征点坐标(xrightup，yrightup)，计算铁路站场设计方案原横向长度xlen、纵向长度ylen，即：

结合图框长度tkxlen、宽度tkylen，计算横向压缩比例kx、纵向压缩比例ky：

s3-2：根据压缩系数，建立铁路站场设计方案到铁路站场平面总体布置图的坐标压缩关系f1，得到铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal；

铁路站场设计方案上的任意点(xold，yold)投影到铁路站场平面总体布置图时，其坐标转换关系(xnew，ynew)＝f1(xold，yold)：

其中：

xnew、ynew：表示铁路站场平面总体布置图下新的大地坐标；

x0、y0：表示铁路站场平面总体布置图的左下角点的大地坐标；

依据该坐标转换关系f1，得到铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal以及铁路站场平面总体布置图下的股道特征点、站台特征点大地坐标，建立铁路站场平面总体布置图主框架；

s3-3：形成铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下对应的桩号里程序列，并进行二次断面扫描，生成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)；

铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal的各个断面的桩号与铁路站场设计方案基线baselinesta下各桩号里程的转换关系如下：

对铁路站场设计方案桩号里程序列ssta的里程逐一转换，形成铁路站场平面总体布置图下的桩号里程序列数组slocal：

slocal＝{s′1，s′2，…，s′nc}

参照s2-2中的方法，在铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下进行二次断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)。

s4的具体步骤为：

s4-1：形成铁路站场平面总体布置图下的股道特征点-股道边(v-l)联结关系：

设铁路站场平面总体布置图内包含p条股道，第i(i＝1，2，...，p)条股道包含mi个股道特征点,ni条股道边；其中某些股道特征点附着于其它股道边上，使得该股道边通过股道特征点与其它股道边形成衔接关系，即每条股道边上除了起端和尾端2个特征点外，亦可能附着其它股道特征点；设股道特征点集合为vertex＝{ver1，ver2，…，verm}，股道边集合为link＝{link1，link2，…，linkn}，则股道特征点和股道边有如下联结关系：

①形成关系

其中：veri、verj∈vertex

linkl∈link

②依附关系

{verk1，verk2，verki…}位于linkl

其中，verli∈vertex，且li！＝i，li！＝j

从形成关系和依附关系可知，股道特征点记录所属的股道边，股道边记录包含股道特征点；当某一条股道边linkl发生移动时，通过该股道边上附着的股道特征点，继而检索出相关联的股道边，即各附着股道特征点记录所属的边；

同时，依据方位角，从边集合link中筛选相互平行的边，形成平行股道边数组par：

par＝{par1，par2，…，pari，…，parnp}

其中：np表示平行边总个数，pari表示第i条平行股道边；

s4-2：构建铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下v-l至slocal-elocal的联动关系；

铁路站场内的每根股道具有唯一编号，v-l是股道特征点位置的逻辑表示，slocal-elocal是沿着桩号的法线方向做切割线与设备的交点，v-l和slocal-elocal是对股道在不同层面的表示；通过股道的编号以及股道特征点的里程、支距可以在slocal-elocal找到唯一对应的股道，在v-l中也可以找到唯一对应的股道边；对于股道边linkl，其两侧的股道特征点在slocal-elocal对应的首尾桩号为ss和se，当边linkl的两侧特征点的支距发生变化时，通过“线性插值”可确定桩号序列中各桩号si(i＝s,…,e)对应的设备数组ei中与该股道边linkl具有相同编号的股道e的变化后的支距。

s5的具体步骤为：

在铁路站场平面总体布置图生成过程中，股道边应满足以下约束条件：

①平行股道边的平行约束；

②平行股道边之间的间距约束；

③股道边特征点依附的逻辑约束；

④股道边特征点的前后位置约束；

⑤股道边特征点的左右位置约束；

在移边时，为提高运行效率，同时避免无效迭代，应遵循从中心向两侧的移动顺序；即在平行边数组par中，由于每条股道边两侧特征点对应的支距是已知的，那么可以计算首尾两个支距的平均值作为该边的中心支距，选择中心支距绝对值fabs(dis)最小的边作为起始迭代边，向左右两侧不断扩展，形成par的迭代顺序；

在移动某一条股道边linkl时，由v-l联结关系可知，边linkl的移动会引起关联边linkyf的移动，关联边linkyf的移动又会引起与关联边linkyf相关联的边link′yf的移动；因此该移动过程是一个不断迭代的过程，直至受影响的边全部移动完，linkl的迭代方可停止；迭代过程如下：

①在v-l数组中分别获取股道边linkl首尾特征点verstart和verend的索引，记为n1和n2，并获得该股道边首尾两侧特征点处的里程c及其支距d，即起点vl1(cv1，dv1)和终点vl2(cv2，dv2)，同时获取slocal-elocal数组中与该股道边linkl首尾特征点verstart和verend具有相同里程和编号设备的里程c、支距d信息，即起点se1(cs1，ds1)和终点se2(cs2，ds2)，此时；

cv1＝cs1，dv1＝ds1

cv2＝cs2，dv2＝ds2

②分别处理边linkl首尾两端的设备，以支距为0的设备为基准设备，向左(d＜0)或向右(d＞0)侧依次判断股道类别，赋予人工设定的布置图间距参数值，重新累加计算对应的设备间距值，得到新的支距：d′1和d′2；

③v-l中第n1个和第n1个特征点的支距更新为新的支距d′1和d′2，即：dv1＝d′1，dv2＝d′2，同时更新slocal-elocal数组中相同编号股道起终点支距，即：dv1＝d′1，dv2＝d′2；

④更新slocal-elocal数组中，sestart和seend之间各桩号内与该股道边linkl具有相同编号的设备的支距，更新公式如下：

k＝(dv2-dv1)/(cv2-cv1)

di＝dv1+k*(ci-cv1)

其中，k为首尾两点支距变化率，ci，di为需要更新支距的点sei的里程和支距；

⑤依附特征点迭代：对股道边上的依附特征点循环，通过支距判断是否需要调整依附特征点对应的边：对于第i个依附特征点veryf-i，其在v-l中对应的支距为dyf-i，在slocal-elocal中对应的支距为ds-e，如果dyf-i与ds-e不相等，说明依附特征点veryf-i对应的边linkyf-i需要调整，将特征点veryf-i的支距调整至新值ds-e后，转至步骤④移动边linkyf-i对应的slocal-elocal数组中的设备支距，直至依附特征点循环结束；

⑥前端特征点迭代：设前端特征点nstart位于边linkstart，将第nstart个点看作linkstart的依附特征点，调整边linkstart的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距；

⑦后端特征点迭代：设尾端特征点nend位于边linkend，将第nend个点看作linkend的依附特征点，调整边linkend的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距。

s6的具体步骤为：

对于原坐标下任意的点ptold(cold，dold)，通过“双线性插值”计算其对应的布置图下的坐标ptnew(cnew，dnew)，其步骤包括：

①获取里程cold所处位置的前后里程桩号，前后里程分别设为cindex1和cindex2，对应的序号设为index1和index2，其里程需满足：

(cindex1-cold)*(cindex2-cold)＜0

特别地，如果在ssta-esta中，第cindex的里程与cold一致，即cindex＝cold：

index1＝index2＝index

计算cold与cindex1的距离，占cindex1与cindex2的比重k1：

②计算dold在桩号index1下的前后支距索引，前后支距分别设为dindex3和dindex4，对应的序号设为index3和index4，其支距需满足：

(dindex3-dold)*(dindex4-dold)＜0

计算dold与dindex3的距离，占dindex3与dindex4的比重k2：

同理，计算disold在桩号index2下的前后支距索引index5、index6以及比重k3；

③依据k1线性内插出cold在新slocal-elocal下的新里程cnew：

cnew＝cindex1+k1·(cindex2-cindex1)

依据k2、index3、index4内插出在index1里程下的支距dnew1，依据k3、index5、index6内插出在index2里程下的支距dnew2，则新支距dnew：

dnew＝dnew1+k1·(dnew2-dnew1)

s7的具体步骤为：

图形的绘制包括以下设备：

①股道

从slocal-elocal数组中依据股道编号搜索每条股道各特征点坐标，特征点前后串联后，计算特征点两两之间的方位角，如果存在连续两段方位角相同，剔除中间特征点，将两段合为一段，然后，按股道级别赋予特征点特定的半径，(如正线的交点半径为20、到发线的交点半径为半径10)，绘制股道；

②站台

从slocal-elocal数组中依据站台编号搜索站台各特征点坐标，与股道删除特征点的方法类似，比较前后两段方位角，删除具有相同方位角的中间点，以避免数据冗余，数据处理完后，绘制站台；

③其他设备

依据坐标映射关系f3，将站场设计方案的道岔岔心点、渡线岔心点、车挡中心点、围墙边线特征点、大中桥边线特征点、小桥涵中心点、隧道边线点以及天桥地道中心点的坐标映射到铁路站场平面总体布置图下，完成布置图的绘制。

本发明具有以下优点：

1)本发明针对现有手工绘制的不足，提出了一种依据铁路站场设计方案自动生成铁路站场平面总体布置图的方法。

2)该方法自动化程度高、实用性强、运行效率高，具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为铁路站场平面方案设计图；

图3为铁路站场设计方案桩号序列位置分布图；

图4为桩号-设备(c-e)关系图；

图5为铁路站场设计方案与铁路站场平面总体布置图的压缩关系；

图6股道特征点、边连接布置图；

图7为节点-边(n-l)联结关系图；

图8为边的迭代过程；

图9为铁路站场平面总体布置图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

为便于理解，首先对专业名词进行解释：

基线：在铁路站场设计的过程中，基线是一条用于坐标定位的基准线，采用绝对坐标(大地经纬坐标)，具有独立的里程系统，所有设备都参照于基线布设；

股道：股道作为列车运行的载体，是站场范围内必不可少的设备，按类型可以分为：正线、到发线和其他站线，其他站线包括：调车线、编发线、牵出线、机走线、机待线、安全线、联络线、疏解线、装卸线、专用线、溜放线、推送线、停留线、存车线、整备线等线路。

站场设备及其特征点：站场设备从形态上可分为点状设备(如：道岔、车挡、挡车器、小桥涵、警冲标、信号机、轨道衡、平过道、减速器等)、线状设备(如：股道、道路、围墙、大中桥、隧道、龙门吊、水沟等)和面状设备(如：站台、场坪、房屋等)。点状设备的特征点为设备中心点，线状设备的特征点为线条的顶点，面状设备的特征点为区域轮廓线点；

点的坐标：站场范围内任意位置的点从属于2套坐标系统：①大地坐标；②相对于基线的里程、支距，其计算方法为：过该点作垂直于基线的直线，该直线与基线的交点为该点在基线上的投影点，该投影点的里程即为该顶点在该基线上的里程，顶点与投影点的距离即为支距，当该点位于基线前进方向左侧时，支距为负，否则为正。2套坐标可以相互切换；

桩号(stack)与桩号序列：基线上的每一个里程点称为一个桩号(s)，沿着基线的里程前进方向，将每个设备特征点对应的里程组合，形成桩号序列；

断面及其切割设备(equipment)：沿桩号的里程点作垂直于基线的直线，检测该直线与设备是否存在交点，存在交点的设备组成该断面的切割设备(e)。

本发明涉及一种自动生成铁路站场平面总体布置图的方法，提出“二次断面扫描法”，生成铁路站场设计方案和铁路站场平面总体布置图的桩号-设备数组，结合点-边(v-l)联结关系，充分考虑铁路站场设计方案的约束条件和逻辑关系，一键式自动生成满足约束、逻辑一致、图幅美观的铁路站场平面总体布置图，提高铁路站场设计的自动化程度。该方法自动化程度高、实用性强、运行效率高，具有很高的推广应用价值。

本发明具体包括以下步骤：

s1：数据采集

根据铁路站场主要设备(股道、站台)可确定铁路站场平面总体布置图主框架，其他设备可根据建立的铁路站场设计方案与铁路站场平面总体布置图的坐标映射关系，通过内插方式加入到铁路站场平面总体布置图主框架中，从而实现铁路站场平面总体布置图的绘制。因此，需采集的数据包括：

①站场主要设备特征点坐标、编号及类型信息：股道特征点大地坐标、股道编号、股道类型、站台特征点大地坐标、站台编号、站台类型；

②铁路站场平面总体布置图间距参数：平行股道间距(正线与正线、正线与到发线、到发线与到发线之间以及其他站线之间的间距)、站台间距(侧式站台间距、岛式站台间距)、以及站台与股道之间的间距；

③用户输入的铁路站场平面总体布置图图框参数：图框长度、宽度

s2：生成铁路站场设计方案的桩号序列，进行一次断面扫描，形成铁路站场设计方案的桩号-设备数组(ssta-esta)

s2-1：生成铁路站场设计方案桩号里程序列ssta

桩号序列ssta由铁路站场主要设备特征点对应的桩号组成，包括股道特征点和站台特征点对应的桩号。

ssta＝{s1，s2，…，sns}

其中，ns表示总的桩号个数。

s2-2对铁路站场设计方案进行断面扫描，生成铁路站场设计方案桩号-设备(ssta-esta)数组

沿基线依次扫描每个里程桩号(si)，求解出相交设备数组，设备数组内的设备按支距从小到大排序，形成有序的设备集合ei：

ei＝{ei，1，ei，2，…，ei，ne}

其中：ei，j代表里程si处第j个相交设备的信息，包括设备类型、编号、支距以及方位角，此处设备包括股道和站台；ne代表里程si处相交设备个数；

各个桩号的设备集合ei，组合形成站场设备数组esta：

esta＝{e1，e2，…，ens}

s3：根据用户输入的图框参数压缩设备，对压缩后的设备进行二次断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图方案的桩号-设备(slocal-elocal)数组；

s3-1：计算横向、纵向压缩比例kx、ky

比较铁路站场设计方案中所有设备特征点的大地坐标x、y，求解出铁路站场设计方案中左下角特征点坐标(xleftbottom，yleftbottom)、右上角特征点坐标(xrightup，yrightup)，计算铁路站场设计方案原横向长度xlen、纵向长度ylen，即：

结合图框长度tkxlen、宽度tkylen，计算横向压缩比例kx、纵向压缩比例ky：

s3-2：根据压缩系数，建立铁路站场设计方案到铁路站场平面总体布置图的坐标压缩关系f1，得到铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal

铁路站场设计方案上的任意点(xold，yold)投影到铁路站场平面总体布置图时，其坐标转换关系(xnew，ynew)＝f1(xold，yold)：

其中：

xnew、ynew：表示铁路站场平面总体布置图下新的大地坐标；

x0、y0：表示铁路站场平面总体布置图的左下角点的大地坐标；

依据该坐标转换关系f1，得到铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal以及铁路站场平面总体布置图下的股道特征点、站台特征点大地坐标，建立铁路站场平面总体布置图主框架。

s3-3：形成铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下对应的桩号里程序列，并进行二次断面扫描，生成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)

铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal的各个断面的桩号与铁路站场设计方案基线baselinesta下各桩号里程的转换关系如下：

对铁路站场设计方案桩号里程序列ssta的里程逐一转换，形成铁路站场平面总体布置图下的桩号里程序列数组slocal：

slocal＝{s′1，s′2，…，s′nc}

参照s2-2中的方法，在铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下进行二次断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)。

s4：建立股道特征点-股道边(v-l)至桩号-设备(slocal-elocal)与之间的联动关系f2

s4-1：形成铁路站场平面总体布置图下的股道特征点-股道边(v-l)联结关系

设铁路站场平面总体布置图内包含p条股道，第i(i＝1，2，...，p)条股道包含mi个股道特征点,ni条股道边。其中某些股道特征点附着于其它股道边上，使得该股道边通过股道特征点与其它股道边形成衔接关系，即每条股道边上除了起端和尾端2个特征点外，亦可能附着其它股道特征点。设股道特征点集合为vertex＝{ver1，ver2，…，verm}，股道边集合为link＝{link1，link2，…，linkn}，则股道特征点和股道边有如下联结关系：

①形成关系

其中：veri、verj∈vertex

linkl∈link

②依附关系

{verk1，verk2，verki…}位于linkl

其中，verli∈vertex，且li！＝i，li！＝j

从形成关系和依附关系可知，股道特征点记录所属的股道边，股道边记录包含的股道特征点。当某一条股道边linkl发生移动时，通过该股道边上附着的股道特征点，继而检索出相关联的股道边，即各附着股道特征点记录所属的边。

同时，依据方位角，从边集合link中筛选相互平行的边，形成平行股道边数组par：

par＝{par1，par2，…，pari，…，parnp}

其中：np表示平行边总个数，pari表示第i条平行股道边。

s4-2：构建铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal下v-l至slocal-elocal的联动关系

铁路站场内的每根股道具有唯一编号，v-l是股道特征点位置的逻辑表示，slocal-elocal是沿着桩号的法线方向做切割线与设备的交点，v-l和slocal-elocal是对股道在不同层面的表示。通过股道的编号以及股道特征点的里程、支距可以在slocal-elocal找到唯一对应的股道，在v-l中也可以找到唯一对应的股道边。对于股道边linkl，其两侧的股道特征点在slocal-elocal对应的首尾桩号为ss和se，当边linkl的两侧特征点的支距发生变化时，通过“线性插值”可确定桩号序列中各桩号si(i＝s,…,e)对应的设备数组ei中与该股道边linkl具有相同编号的股道e的变化后的支距。

s5：移动平行股道边，以满足铁路站场平面总体布置图的平行设备间距约束。在铁路站场平面总体布置图生成过程中，股道边应满足以下约束条件：

①平行股道边的平行约束；

②平行股道边之间的间距约束；

③股道边特征点依附的逻辑约束；

④股道边特征点的前后位置约束；

⑤股道边特征点的左右位置约束；

在移边时，为提高运行效率，同时避免无效迭代，应遵循从中心向两侧的移动顺序。即在平行边数组par中，由于每条股道边两侧特征点对应的支距是已知的，那么可以计算首尾两个支距的平均值作为该边的中心支距，选择中心支距绝对值fabs(dis)最小的边作为起始迭代边，向左右两侧不断扩展，形成par的迭代顺序。

在移动某一条股道边linkl时，由v-l联结关系可知，边linkl的移动会引起关联边linkyf的移动，关联边linkyf的移动又会引起与关联边linkyf相关联的边link′yf的移动。因此该移动过程是一个不断迭代的过程，直至受影响的边全部移动完，linkl的迭代方可停止。迭代过程如下：

①在v-l数组中分别获取股道边linkl首尾特征点verstart和verend的索引，记为n1和n2，并获得该股道边首尾两侧特征点处的里程c及其支距d，即起点vl1(cv1，dv1)和终点vl2(cv2，dv2)，同时获取slocal-elocal数组中与该股道边linkl首尾特征点verstart和verend具有相同里程和编号设备的里程c、支距d信息，即起点se1(cs1，ds1)和终点se2(cs2，ds2)，此时；

cv1＝cs1，dv1＝ds1

cv2＝cs2，dv2＝ds2

②分别处理边linkl首尾两端的设备，以支距为0的设备为基准设备，向左(d＜0)或向右(d＞0)侧依次判断股道类别，赋予人工设定的布置图间距参数值，重新累加计算对应的设备间距值，得到新的支距：d′1和d′2；

③v-l中第n1个和第n1个特征点的支距更新为新的支距d′1和d′2，即：dv1＝d′1，dv2＝d′2，同时更新slocal-elocal数组中相同编号股道起终点支距，即：dv1＝d′1，dv2＝d′2；

④更新slocal-elocal数组中，sestart和seend之间各桩号内与该股道边linkl具有相同编号的设备的支距，更新公式如下：

k＝(dv2-dv1)/(cv2-cv1)

di＝dv1+k*(ci-cv1)

其中，k为首尾两点支距变化率，ci，di为需要更新支距的点sei的里程和支距。

⑤依附特征点迭代：对股道边上的依附特征点循环，通过支距判断是否需要调整依附特征点对应的边：对于第i个依附特征点veryf-i，其在v-l中对应的支距为dyf-i，在slocal-elocal中对应的支距为ds-e，如果dyf-i与ds-e不相等，说明依附特征点veryf-i对应的边linkyf-i需要调整，将特征点veryf-i的支距调整至新值ds-e后，转至步骤④移动边linkyf-i对应的slocal-elocal数组中的设备支距，直至依附特征点循环结束；

⑥前端特征点迭代：设前端特征点nstart位于边linkstart，将第nstart个点看作linkstart的依附特征点，调整边linkstart的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距；

⑦后端特征点迭代：设尾端特征点nend位于边linkend，将第nend个点看作linkend的依附特征点，调整边linkend的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距；

s6：生成铁路站场设计方案至铁路站场平面总体布置图的坐标映射关系f3

对于原坐标下任意的点ptold(cold，dold)，通过“双线性插值”计算其对应的布置图下的坐标ptnew(cnew，dnew)，其步骤包括：

①获取里程cold所处位置的前后里程桩号，前后里程分别设为cindex1和cindex2，对应的序号设为index1和index2，其里程需满足：

(cindex1-cold)*(cindex2-cold)＜0

特别地，如果在ssta-esta中，第cindex的里程与cold一致，即cindex＝cold：

index1＝index2＝index

计算cold与cindex1的距离，占cindex1与cindex2的比重k1：

②计算dold在桩号index1下的前后支距索引，前后支距分别设为dindex3和dindex4，对应的序号设为index3和index4，其支距需满足：

(dindex3-dold)*(dindex4-dold)＜0

计算dold与dindex3的距离，占dindex3与dindex4的比重k2：

同理，计算disold在桩号index2下的前后支距索引index5、index6以及比重k3。

③依据k1线性内插出cold在新slocal-elocal下的新里程cnew：

cnew＝cindex1+k1·(cindex2-cindex1)

依据k2、index3、index4内插出在index1里程下的支距dnew1，依据k3、index5、index6内插出在index2里程下的支距dnew2，则新支距dnew：

dnew＝dnew1+k1·(dnew2-dnew1)

s7：绘制铁路站场平面总体布置图

图形的绘制包括以下设备：

①股道

从slocal-elocal数组中依据股道编号搜索每条股道各特征点坐标，特征点前后串联后，计算特征点两两之间的方位角，如果存在连续两段方位角相同，剔除中间特征点，将两段合为一段，然后，按股道级别赋予特征点特定的半径，(如正线的交点半径为20、到发线的交点半径为半径10)，绘制股道；

②站台

从slocal-elocal数组中依据站台编号搜索站台各特征点坐标，与股道删除特征点的方法类似，比较前后两段方位角，删除具有相同方位角的中间点，以避免数据冗余，数据处理完后，绘制站台；

③其他设备

依据坐标映射关系f3，将站场设计方案的道岔岔心点、渡线岔心点、车挡中心点、围墙边线特征点、大中桥边线特征点、小桥涵中心点、隧道边线点以及天桥地道中心点的坐标映射到铁路站场平面总体布置图下，完成布置图的绘制。

以下以若尔盖车站为例对本发明的技术方案做进一步说明。如图1所示，本发明涉及一种自动生成铁路站场平面总体布置图的方法，包括以下步骤：

s1：数据采集

采集的数据包括：

①铁路站场主要设备特征点：股道交点、站台边线点；

②铁路站场平面总体布置图间距参数：

③用户输入的铁路站场平面总体布置图图框参数：图框长度(182m)、宽度(72m)。

表1：布置图间距参数值

s2：生成铁路站场设计方案的桩号序列，进行断面扫描，形成铁路站场设计方案的桩号-设备数组(ssta-esta)

s2-1：生成铁路站场设计方案桩号序列ssta

桩号序列ssta由铁路站场主要设备特征点对应的桩号组成，包括股道特征点和站台特征点对应的桩号,共生成的468个桩号，其数组如下：

ssta＝{s1，s2，…，s468}

＝{ck469+430，ck469+488.5，…，ck472+100}

s2-2对铁路站场设计方案进行断面扫描，生成铁路站场设计方案桩号-设备(ssta-esta)数组

沿基线依次扫描每个里程桩号(si)，求解出相交设备数组，设备数组内的设备按支距从小到大排序，形成有序的设备集合ei：

ei＝{ei，1，ei，2，…，ei，ne}

其中：ei，j代表里程si处第j个相交设备的信息，包括设备类型、编号、支距以及方位角，此处设备包括股道和站台；

ne代表里程si处的相交设备个数；

以ck470+720为例，该桩号有10个设备，分别为：

表2：站场设计方案的桩号ck470+720处的设备分布

各个桩号的设备集合ei，组合形成铁路站场设备数组esta：

esta＝{e1，e2，…，e468}

s3：根据用户输入的图框参数压缩设备，对压缩后的设备进行二次断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图方案的桩号-设备(slocal-elocal)数组；

s3-1：计算横向、纵向压缩比例kx、ky

比较铁路站场设计方案中股道各个特征点的x、y坐标，求解出左下角leftbottom、右上角rightup坐标，计算原有横向xlen＝2670m、纵向长度ylen＝250m：

结合图框长度tkxlen＝182m、宽度tkylen＝72m，此时图8的横向压缩比例kx、纵向压缩比例ky：

s3-2：压缩设备，建立铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal

对于铁路站场设计方案设计图上的任意点(xold，yold)，将其投影到铁路站场平面总体布置图时，其坐标转换关系(xnew，ynew)＝f1(xold，yold)：

其中：

xnew、ynew：表示铁路站场平面总体布置图下新的坐标；

x0、y0：表示铁路站场平面总体布置图的左下角点坐标；

依据该坐标转换关系f1，压缩基线坐标建立铁路站场平面总体布置图基线baselinelocal，同时压缩设备特征点坐标，生成在平面布置图下对应的位置。

s3-3：形成基线baselinelocal下对应的桩号序列，再次进行断面扫描，生成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)

铁路站场平面总体布置图下的基线baselinelocal的各个断面的桩号与站场基线baselinesta下的里程应一一对应，为确保里程转换准确，里程间通过坐标间接传递里程，即：

对ssta的里程逐一转换，可形成具有相同数量(468个桩号)的新的里程数组slocal：

slocal＝{s′1，s′2，…，s′468}

＝{ck469+430，ck469+433.6，…，ck469+612}

参照s2-2中的方法，在新基线baselinelocal下重新断面扫描，形成铁路站场平面总体布置图下的桩号-设备数组(slocal-elocal)。

s4：建立桩号-设备(slocal-elocal)与股道特征点-股道边(v-l)之间的映射关系

s4-1：形成铁路站场平面总体布置图下股道特征点-股道边(v-l)联结关系

在形成图7的特征点-边(v-l)联结关系时，铁路站场设计方案有23条股道，共有63个特征点参与运算，则63个特征点形成特征点集合vertex＝{ver1，ver2，…，ver63}，同时形成40条边的边集合link＝{link1，link2，…link40}。

同时，依据方位角形成的平行边数组par有13条记录：

par＝{par1，par2，…，pari，…，par13}

s4-2：构建新基线下的v-l与slocal-elocal之间的映射关系f2

铁路站场内的每个设备具有唯一编号，v-l是股道特征点位置的逻辑表示，slocal-elocal是沿着桩号的法线方向做切割线，求解的切割线与设备的交点，v-l和slocal-elocal是对设备在不同层面的表示。通过设备的编号、里程、支距可以在slocal-elocal找到唯一的设备，在v-l中也可以找到唯一的边。对于边linkl，其两侧的特征点在slocal-elocal对应的首尾桩号为ss和se，当边linkl的支距发生变化时，对于桩号sk(k＝s,…,e)，ek中具有相同编号的设备e的支距通过“线性插值”唯一确定。同时，由于s-e数组中的e是由设备切割而来，如果该设备跨越了两个桩号，那么在前后桩号中必然存在相同编号的设备，前后依次连接具有相同设备编号的点，即可形成该设备的边。

s5：移动平行股道边，以满足铁路站场平面总体布置图的平行设备间距约束

依据slocal-elocal关系绘制的图形是比例压缩而成的图形，需移动股道边的位置，以满足平行设备间距约束。在铁路站场平面总体布置图生成过程中，股道边应满足以下约束条件：

①平行股道边的平行约束；

②平行股道边之间的间距约束；

③股道边特征点依附的逻辑约束；

④股道边特征点的前后位置约束；

⑤股道边特征点的左右位置约束；

在移边时，为提高运行效率，同时避免无效迭代，应遵循从中心向两侧的移动顺序。即在平行边数组par中，由于每条边的两侧特征点对应的支距是已知的，那么可以计算首尾两个支距的平均值作为各边的中心支距，选择中心支距的绝对值fabs(dis)最小的边作为起始迭代边，向左侧两侧不断扩展，形成par的迭代顺序。

在移动某一条边linkl时，由n-l联结关系可知，边linkl的移动会引起关联边的移动，因此该过程是一个不断迭代边的过程，直至受影响的边全部移动完，linkl的迭代方可停止。迭代过程如下：

①分别获取边linkl首尾特征点verstart和verend在v-l中的索引，记为nstart和nend，并获得首尾两侧特征点处的里程c及其支距d，即起点sestart(cstart，dstart)和终点seend(cend，dend)；

②分别解析边linkl首尾两端的设备，以支距为0的设备为基准设备，向左(d＜0)或向右(d＞0)侧依次判断设备之间的类别，赋予布置图间距参数设定的值，重新累加对应的设备间距值，得到新的支距：d′start和d′end；

③将桩号-设备数组中sestart、seend的设备支距设为新的支距：dstart＝d′start，dend＝d′end，v-l中第nstart个和第nend个特征点的支距设为新的支距d′start和d′end，；

④修正slocal-elocal数组中，sestart和seend之间各桩号内与该边具有相同编号的设备的支距，即需要更新支距的点sei(ci，di)对应的新的支距为：

k＝(dend-dstart)/(cend-cstart)

di＝dstart+k*(ci-cstart)

其中，k为首尾两点支距变化率。

⑤依附特征点迭代：对边上的依附特征点循环，通过支距判断是否需要调整依附特征点对应的边：对于第i个依附特征点veryf-i，其在v-l中对应的支距为dyf-i，在slocal-elocal中对应的支距为ds-e，如果dyf-i与ds-e不相等，说明依附特征点veryf-i对应的边linkyf-i需要调整，将特征点veryf-i的支距调整至新值ds-e后，转至步骤④移动边linkyf-i对应的slocal-elocal数组中的设备支距，直至依附特征点循环结束；

⑥前端特征点迭代：设前端特征点nstart位于边linkstart，将第nstart个点看作linkstart的依附特征点，调整边linkstart的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距；

⑦后端特征点迭代：设尾端特征点nend位于边linkend，将第nend个点看作linkend的依附特征点，调整边linkend的首尾支距，转至步骤④移动调整边linkstart对应的slocal-elocal数组中的设备支距；

s6：生成铁路站场设计方案坐标至铁路站场平面总体布置图的坐标映射关系

对于原坐标下任意的点ptold(cold，dold)，通过“双线性插值”计算其对应的布置图下的坐标ptnew(cnew，dnew)，其步骤包括：

①计算cold所处位置的前后里程桩号，前后里程分别设为cindex1和cindex2，对应的序号设为index1和index2，其里程需满足：

(cindex1-cold)*(cindex2-cold)＜0

特别地，如果在ssta-esta中，第cindex的里程与cold一致，即cindex＝cold：

index1＝index2＝index

计算cold与cindex1的距离，占cindex1与cindex2的比重k1：

②计算dold在桩号index1下的前后支距索引，前后支距分别设为dindex3和dindex4，对应的序号设为index3和index4，其支距需满足：

(dindex3-dold)*(dindex4-dold)＜0

计算dold与dindex3的距离，占dindex3与dindex4的比重k2：

同理，计算disold在桩号index2下的前后支距索引index5、index6以及比重k3。

③依据k1线性内插出cold在新clocal-elocal下的新里程cnew：

cnew＝cindex1+k1·(cindex2-cindex1)

依据k2、index3、index4内插出在index1里程下的支距dnew1，依据k3、index5、index6内插出在index2里程下的支距dnew2，则新支距dnew：

dnew＝dnew1+k1·(dnew2-dnew1)

s7：绘制铁路站场平面总体布置图

图形的绘制包括以下设备：

①股道

从slocal-elocal数组中依据股道编号搜索每条股道各顶点坐标，顶点前后串联后，计算顶点两两之间的方位角，如果存在连续两段方位角相同，剔除中间顶点，将两段合为一段，然后，按股道级别赋予顶点特定的半径，(如正线半径20、到发线半径10)，绘制股道；

②站台

从slocal-elocal数组中依据站台编号搜索站台各顶点坐标，与股道删除顶点的方法类似，比较前后两段方位角，删除具有相同方位角的中间点，以避免数据冗余，数据处理完后，绘制站台；

③其他设备

依据坐标映射关系f3，将站场设计方案的道岔岔心点、渡线岔心点、车挡中心点、围墙边线顶点、大中桥边线顶点、小桥涵中心点、隧道边线点以及天桥地道中心点的坐标映射到铁路站场平面总体布置图下，完成布置图的绘制。

本次选取的若尔盖算例，耗时35秒，其铁路站场平面总体布置图如图9所示。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。