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：
