地鐵車輛段工藝總圖輔助設計軟件研究與開發(fā)

周智勇

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢　430063)

The Research and Development of Aided Design Software in Metro Depot Technology General Drawing

ZHOU Zhiyong

地鐵車輛段工藝總圖輔助設計軟件研究與開發(fā)

周智勇

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢430063)

The Research and Development of Aided Design Software in Metro Depot Technology General Drawing

ZHOU Zhiyong

摘要在.Net平臺下利用C#語言對AutoCAD進行二次開發(fā)，實現(xiàn)地鐵車輛段總圖設計中道岔、反向曲線、圍墻、交叉渡線等元素的自動繪制以及表格圖框的自動導入功能。該軟件已應用于武漢三金潭車輛段工藝總圖的設計。應用結(jié)果表明：程序運行穩(wěn)定，結(jié)果準確可靠，提高了總圖設計效率。

關(guān)鍵詞地鐵車輛段工藝總圖計算機輔助設計CAD二次開發(fā)

國內(nèi)地鐵車輛段設計的總體專業(yè)一般是車輛工藝專業(yè)，地鐵車輛段設計前期階段(如投標階段)，受各種制約因素影響，往往要求優(yōu)化調(diào)整方案，設計需快速予以響應。目前為止，針對車輛工藝總圖設計，還沒有一種專門的輔助設計軟件，設計人員基本利用CAD本身功能進行總圖繪制。存在諸多問題：第一，手動繪制復雜元素容易出錯。第二，重復工作量大，設計效率低，如股道編號、圍墻、車擋、彎道頭、道路圓角、掛網(wǎng)標示、隔離開關(guān)、表格等元素數(shù)量多，需要重復操作，設計效率低[1]。

1軟件系統(tǒng)設計

計算機輔助設計系統(tǒng)(CAD)種類較多，最為常用的為AUTODESK公司的AutoCAD。本軟件通過對AutoCAD進行二次開發(fā)，使其可滿足工藝專業(yè)地鐵車輛段的總圖設計需求[2]。

1.1　功能設計

本軟件為針對工藝專業(yè)的總圖輔助設計軟件，需要完成工藝總圖中各個元素的輔助設計，其功能分為復雜元素繪制工具、重復元素繪制工具、表格圖框工具三類，每類工具又包含若干子工具，如圖1所示。

圖1　軟件功能示意

1.2　開發(fā)語言選擇

AutoCAD二次開發(fā)方式有AutoLISP、Visual LISP、VBA、ObjectARX和.net平臺下的vb或者c#。其中，利用c#語言在.net平臺下對AutoCAD進行二次開發(fā)為最新的開發(fā)手段，是基于Mircosoft.NET架構(gòu)直接進行AutoCAD二次開發(fā)的一種新技術(shù)。其優(yōu)點是完全面向?qū)ο?，方便易用，是較理想的AutoCAD二次開發(fā)工具。因此，本軟件采用.net平臺下的c#語言進行開發(fā)[1]。

2軟件關(guān)鍵功能的實現(xiàn)

2.1　道岔繪制功能

總圖中股道線群的布置為首要任務，而道岔繪制是線群布置最重要的部分。道岔繪制有多重方式，如圖2所示。根據(jù)道岔號數(shù)可確定幾何尺寸，在用戶指定其定位點、走向和開向后即可繪制出來[2]。

圖2　不同的道岔繪制方式

端部法道岔繪制工具：可根據(jù)設定的參數(shù)如道岔號數(shù)、短軌長度自動繪制道岔[3]。功能示意和參數(shù)設定界面如圖3、圖4所示。

圖3　端部法道岔繪制流程

圖4　端部法道岔繪制參數(shù)設定界面

端部法繪制道岔時首先根據(jù)起點S、走向點D和開叉方向點E，由公式(1)確定岔心的位置為S_C1、S_C2，如圖5所示，取與D點近者S_C2為岔心，此時根據(jù)道岔的幾何尺寸可依次確定出走向終點和開向終點，流程如圖6所示。

圖5　道岔繪制示意

圖6　道岔繪制流程

岔心法道岔繪制與端部法的幾何算法類似，同樣需要指定道岔的走向和開向，只是定位方式不一樣，其定位點在岔心。

2.2　反向曲線繪制功能

為平滑過渡，兩條平行的股道需用反向曲線來連接[4]。反向曲線繪制較為繁瑣，首先，用戶指定反向曲線的起點A、終止直線L、曲線走向點ptDir，并輸入曲線半徑R和公切線長度。其次，根據(jù)A點和R由公式(1)確定兩圓心A_C1和A_C2，選擇與直線L距離距離近的點為反向曲線第一段圓弧的圓心，如圖7所示。

(1)

圖7　反向曲線繪制示意

根據(jù)輸入曲率半徑R、直線段長度l2，及起點到終止直線距離l1，可計算曲線的弧度fi。根據(jù)弧度fi畫弧，確定弧線終點暨直線段起點B，從而得到中線兩待定中心點O1、O2。選擇距離直線L較近的點為公切線段中心點，如圖8所示。

圖8　反向曲線繪制示意

根據(jù)中心對稱確定另一圓弧起點C、終點D，繪制反向曲線，并根據(jù)A點與L的垂線鏡像反向曲線。保留距離點ptDir近的反向曲線，如圖9所示。

圖9　反向曲線繪制示意

2.3　表格圖框功能

根據(jù)規(guī)范，標準圖框的長度按標準圖框長度的1/4倍增加，軟件中提供A0和A2圖框的標準圖框和對應的加長圖框。設定界面如圖10所示。

圖10　圖框設定界面

總平面圖中需包含房屋表、構(gòu)筑物表、股道表、技術(shù)指標表，簡稱“四表”。 “四表”有著嚴格的尺寸要求和固定的表頭，軟件自動生成各個表格，而且行數(shù)自由定義，設定界面如圖11所示。

圖11　“四表”設定界面

3軟件應用

該軟件以動態(tài)鏈接庫(DLL)的形式在AutoCAD中加載并運行，運行成功后會彈出歡迎界面，如圖12所示。

圖12　歡迎界面

軟件應用在武漢地鐵三金潭車輛段工藝總圖的設計中，在保證準確無誤的情況下提高效率一倍以上。

參考文獻

[1]安芹祿.如何做好車輛段總圖設計與施工[J].鐵道勘測與設計，2010(6)

[2]安純領.總圖輔助設計軟件系統(tǒng)開發(fā)[J].中國勘察設計，2008(1)

[3]王盛智，藍曉民.基于ACAD二次開發(fā)的液壓元件圖形符號庫[J].價值工程，2012(12)

[4]張靜.基于可視化的C語言運行平臺的設計[J].計算機光盤軟件與應用，2014(15)黃小鋼.鐵路機務段總平面優(yōu)化設計研究探討[J].交通科技，2008(4)

[5]黃小鋼.鐵路機務段總平面優(yōu)化設計研究探討[J].交通科技，2008(4)

[6]安春蘭.鐵路車站信號平面布置的計算機輔助設計[D].成都：西南交通大學，2009(6)

[7]倪少權(quán).鐵路站場計算機輔助設計系統(tǒng)的研究[D].成都：西南交通大學，2004(3)

[8]GB50157—2013地鐵設計規(guī)范[S]

中圖分類號：TP391.72

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)04-0113-03

作者簡介：周智勇(1972—)，男，1994年畢業(yè)于西南交通大學電力牽引與傳動控制專業(yè)，碩士，高級工程師。

收稿日期：2015-04-22