路線設計公路與鐵路同樣是由直線及曲線等基本元件所組成,不同的是鐵路 需由道岔改變車輛之行進方向,AutoCAD Civil 3D 已建構相當完整的定線功能 應用於公路線形設計並已內建完整的 A.A.S.H.T.O. (American Association of State Highway and Transportation Officials) 公路規範,但公路之規範並不 全然適用於鐵路,本系統利用其原有的定線元件,蒐集台灣鐵路之相關規範,建 構適用於鐵路之設計準則及設計檢查,並利用 VBA 輔助道岔之設計,以期達到鐵 路線形設計輔助決策之目的。
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5.3.1 平面線形設計
不同於傳統定線需利用計算程式精算各種主要幾何變化點後,再展繪於圖面 之設計方式,輔助決策模式可直接於圖面上(地形圖或等高線圖)直接點選 IP 點 完成平面之定線設計,如圖 5-4 所示
圖 5-4:平面線形展示圖
其中每個 IP 點折角之曲線及漸曲線,將可依設計值預先選定之參數值由電 腦自動計算後繪出,且其直線與緩和曲線間自動保持正切,如圖 5-5 所示,各個 主要點 ST、TS、SC 及 CS 之位置及里程數將自動計算產生及與全線之里程保持動 態連結。
圖 5-5:平面曲線展示圖
5.3.2 縱斷面線形設計
當完成平面線形之配置,輔助決策之模式可將平面線形投影於地形圖表面,
將設計線形與地表相交之高程資訊顯示於縱斷面視圖中,作為設計者配置縱斷面
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線形之參考,如圖 5-6 所示,紅線代表平面線形通過之原有地表高程,設計者可 依據原有地表配置縱斷面線形,縱斷面線形之配置類似平面線形,設計者只要於 縱斷面視圖中點選各個 PVI 點,電腦將自動計算各個縱斷面線形之坡度,並依據 預設的豎曲線型式及半徑參數,計算各個豎曲線長度並展繪於縱斷面視圖中,並 能依設計者需求顯現挖填方路段。
圖 5-6:縱斷面展示圖
每個豎曲線之資訊,如圖 5-7 所示,將由電腦自動依據前後之 PVI 資訊動態 更新,設計者僅需專注於 PVI 點之配置,豎曲線之計算將由電腦配合預設之參數 更新。
圖 5-7:豎曲線展示圖
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5.3.3 道岔設計
道岔為軌道之特有設施,作為車輛之切換到不同路線所使用,配合通過道岔 之速度不同,路線上必須配合設置對應之道岔以作為車輛運行之用,然不同的號 數之道岔其對於岔心夾角及道岔設施之幾何位置有嚴格之要求,本模式利用 VBA 方式,將常用之道岔號數以選單的方式,如圖 5-8 所示,設計者僅需預選道岔號 數及形式,並直接於圖面上點選道岔之設置位置,電腦將依據不同路線之交角自 動配置所需之道岔型式。
圖 5-8:道岔設計圖
5.3.4 設計準則
鐵路之幾何線形雖同樣由直線及曲線所組成,但不同系統或不同營運目的之 鐵路各有其不同規範限制其鐵路線形,以曲率半徑為例,當路線之設計行車速度 越高曲率半徑則相對應越大,對於這種類型相同但數值不同之線形規範可建置於 設計準則檔中,依據不同之設計速度或設計目的由電腦自動檢視其設計路線是否 符合設計規範。
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圖 5-9:設計準則表
5.2.5 設計檢查
設計準則是包含定線最低標準之標準表格,不同於設計準則,設計檢查可驗 證定線設計參數是否符合未能包含於設計準則中之規範,如圖 5-10 所示,設計 者可以檢查當設計速度高於 50km/hr 時,是否所有直線路段之長度皆大於 310 公 尺,而設計檢查不同於設計準則,可同時驗證不同之定線參數。
圖 5-10:設計檢查表
55 TLs=TL+(K+L/2) 187.279 184.777 179.774 177.273 174.772 169.769 CL=R*(I-2A) 174.023 179.023 189.023 194.023 199.023 209.023 SLs=R(1/cos I/2-R)+s 5.311 5.289 5.248 5.230 5.212 5.181