綜合管廊設(shè)計(jì)軟件的研究和開發(fā)

劉輝

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430023）

綜合管廊設(shè)計(jì)軟件的研究和開發(fā)

劉輝

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430023）

綜合管廊是近年國家重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，有些方面處于探索、研究、試驗(yàn)階段，為了解決綜合管廊設(shè)計(jì)中的困難，進(jìn)行了綜合管廊設(shè)計(jì)軟件的研究和開發(fā)，并在多個(gè)項(xiàng)目中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果。

綜合管廊；CAD；BIM

1 概述

綜合管廊設(shè)計(jì)軟件由我院軟件開發(fā)人員和管廊設(shè)計(jì)人員經(jīng)過不斷探索、研究，于2016年開發(fā)完成。本軟件很長時(shí)間是在“邊開發(fā)、邊應(yīng)用”的過程中完成的，沒有市場化軟件參考，完全是在摸索過程中獨(dú)立完成。

（1）本軟件的特點(diǎn)

具有極強(qiáng)的交互性、靈活性，動(dòng)態(tài)拖動(dòng)方式設(shè)計(jì)非常直觀，所見即所得，無縫接入AutoCAD。實(shí)現(xiàn)了平面圖形和縱斷面圖形的互動(dòng)，縱斷面節(jié)點(diǎn)更改時(shí)，平面圖形自動(dòng)修改；平面節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后，可更新縱斷面圖，縱斷面節(jié)點(diǎn)自動(dòng)對應(yīng)于平面節(jié)點(diǎn)。能夠根據(jù)二維設(shè)計(jì)自動(dòng)生成三維圖形，可導(dǎo)入有關(guān)BIM軟件中。本軟件融入了我院前期自主開發(fā)的道路、排水設(shè)計(jì)軟件，共用了同一個(gè)設(shè)計(jì)平臺，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)。

（2）綜合管廊設(shè)計(jì)軟件包含以下內(nèi)容：

a.協(xié)同：從我院獨(dú)立開發(fā)的道路專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中處理有關(guān)數(shù)據(jù)，以后將處理排水專業(yè)數(shù)據(jù)。

b.基礎(chǔ)：一些基礎(chǔ)操作，例如數(shù)據(jù)文件的處理等。

c.道路：管廊和道路關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)管廊之前，需要先處理道路數(shù)據(jù)。

d.平面設(shè)計(jì)：管廊軸線定義、標(biāo)準(zhǔn)斷面定義、邊線繪制等功能。

e.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：平面節(jié)點(diǎn)的插入、移動(dòng)、修改等功能。

f.縱斷面設(shè)計(jì)：縱斷面圖形的繪制，埋深設(shè)計(jì)，縱斷面節(jié)點(diǎn)尺寸的修改、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。節(jié)點(diǎn)修改后，平縱圖形的一致性處理。

g.BIM:創(chuàng)建管廊三維模型、道路三維模型、剖面圖。

h.設(shè)計(jì)成果：平面標(biāo)注、工程量計(jì)算等。

（3）本軟件的簡要體系結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 軟件簡要體系結(jié)構(gòu)

2 綜合管廊設(shè)計(jì)軟件需要注意并解決的幾個(gè)問題

（1）管廊軸線

a.管廊軸線可以是一條多段線，也可以是連續(xù)多條多段線，采用多條多段線的好處是便于軸線的修改，便于軸線設(shè)計(jì)；

b.每一條管廊有一條且只有一條管廊軸線；

c.管廊可以和道路中線平行，也可以不平行，應(yīng)該盡量靈活；管廊的樁號由道路樁號確定，目的是便于施工，因?yàn)槭┕な且缘缆窞榛鶞?zhǔn)的，如果沒有道路設(shè)計(jì)，則可將管廊軸線認(rèn)為是道路中線；

d.設(shè)計(jì)過程中，局部軸線修改后，對整個(gè)管廊的設(shè)計(jì)影響要最小，節(jié)點(diǎn)能按原來的樁號歸位。

（2）節(jié)點(diǎn)

a.管廊平面圖上的節(jié)點(diǎn)圖形完全由用戶定義，用戶可以將節(jié)點(diǎn)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖的俯視圖作為節(jié)點(diǎn)平面圖；

b.每一個(gè)節(jié)點(diǎn)圖是一個(gè)DWG圖形，放到坐標(biāo)原點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)圖的插入點(diǎn)在管廊軸線上；節(jié)點(diǎn)外輪廓需要設(shè)計(jì)一個(gè)遮擋；有管群連接的節(jié)點(diǎn)，需要定義管群起始線和管群類型；

c.當(dāng)前工程的所有節(jié)點(diǎn)DWG圖形需要添加到當(dāng)前工程圖庫，并設(shè)置有關(guān)參數(shù)，定義的尺寸參數(shù)將在縱斷面圖和三維模型中體現(xiàn)；

d.當(dāng)節(jié)點(diǎn)原始圖形修改后，能夠?qū)⒁呀?jīng)插入平面圖的有關(guān)節(jié)點(diǎn)更新；

e.節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行單個(gè)插入，也可以批量插入，可以交互式插入，也可以按指定樁號插入，插入后的節(jié)點(diǎn)可以單個(gè)修改，也可以批量修改；可以移動(dòng)，按指定點(diǎn)或者按指定樁號。

（3）縱斷面設(shè)計(jì)

a.埋深設(shè)計(jì)：管廊縱斷面可以和道路平行，也可以不平行，需要有快捷設(shè)計(jì)方法；

b.可以修改節(jié)點(diǎn)的尺寸，例如高度、總長度、前長度、后長度；可以指定參數(shù)，也可以采用動(dòng)態(tài)拖動(dòng)方式修改；

c.可以在縱斷面圖上移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，改變節(jié)點(diǎn)樁號，修改方式可以指定樁號，也可以是動(dòng)態(tài)拖動(dòng)方式；

d.平縱互動(dòng)：縱斷面圖修改后，例如移動(dòng)了節(jié)點(diǎn)，平面圖自動(dòng)與其對應(yīng)；

e.可以有多個(gè)縱斷面方案，由一個(gè)方案到另一個(gè)方案應(yīng)該非常便捷。

（4）標(biāo)注

a.平面標(biāo)注節(jié)點(diǎn)形式多樣，標(biāo)注完成后，如果更改了設(shè)計(jì)，可以更新標(biāo)注；

b.縱斷面標(biāo)注欄可以由用戶定義。

（5）設(shè)計(jì)完成后，軟件能夠自動(dòng)生成三維模型，并能繪制剖面圖。

3 本軟件開發(fā)內(nèi)容

3.1 協(xié)同

（1）導(dǎo)出道路測量數(shù)據(jù)；（2）導(dǎo)出道路平面中線；（3）導(dǎo)出道路縱斷面數(shù)據(jù)；（4）提取橫斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.2 基礎(chǔ)

（1）初始化；（2）導(dǎo)入或卸載管廊；（3）復(fù)制工程到指定文件夾；（4）復(fù)制文件到當(dāng)前工程；（5）刪除數(shù)據(jù)。

3.3 道路

（1）定義道路和樁號；（2）標(biāo)注道路樁號（批量）；（3）標(biāo)注道路樁號(指定點(diǎn))；（4）標(biāo)注道路樁號(輸樁號)；（5）道路豎曲線數(shù)據(jù)；（6）道路橫斷面數(shù)據(jù)；（7）道路測量數(shù)據(jù)；（8）導(dǎo)入或卸載平面道路中線。

3.4 平面設(shè)計(jì)

（1）定義管廊；（2）管廊橫斷面數(shù)據(jù)；（3）繪制偏置線；（4）管群設(shè)計(jì)；（5）管廊平面動(dòng)態(tài)查詢；（6）管廊平面定點(diǎn)查詢；（7）保存邊線。

3.5 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

（1）節(jié)點(diǎn)預(yù)處理；（2）定義管群起始線；（3）節(jié)點(diǎn)管理；（4）插入節(jié)點(diǎn)(指定樁號)；（5）插入節(jié)點(diǎn)(指定點(diǎn))；（6）批量插入節(jié)點(diǎn)；（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯；（8）等間距插入節(jié)點(diǎn)（按樁號間距）；（9）等間距插入節(jié)點(diǎn)（按曲線距離）；（10）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(指定樁號)；（11）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(指定點(diǎn))；（12）修改節(jié)點(diǎn)；（13）節(jié)點(diǎn)對齊邊線；（14）更新節(jié)點(diǎn)圖形；（15）保存節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3.6 縱斷面設(shè)計(jì)

（1）沿線橫斷面數(shù)據(jù)；（2）變形縫數(shù)據(jù)；（3）縱斷面自定義標(biāo)注數(shù)據(jù)；（4）縱斷面增加標(biāo)注樁號數(shù)據(jù)；（5）繪制縱斷面圖；（6）設(shè)置管廊埋深(批量)；（7）設(shè)置管廊埋深(指定點(diǎn))；（8）修改節(jié)點(diǎn)高度；（9）動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)高度；（10）修改節(jié)點(diǎn)長度；（11）動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)前后長度(固定總長度)；（12）移動(dòng)縱斷面節(jié)點(diǎn)；（13）動(dòng)態(tài)移動(dòng)縱斷面節(jié)點(diǎn)；（14）更新縱斷面圖；（15）保存縱斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.7 BIM

（1）繪制管廊三維圖形；（2）創(chuàng)建道路三維模型；（3）剖面圖。

3.8 設(shè)計(jì)成果

（1）批量標(biāo)注平面節(jié)點(diǎn)；（2）批量標(biāo)注平面節(jié)點(diǎn)2；（3）批量標(biāo)注平面節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；（4）在管廊上標(biāo)注樁號；（5）在管廊上標(biāo)注兩點(diǎn)間長度；（6）節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表；（7）工程量計(jì)算；（8）管廊橫斷面繪制；（9）圖面整理。

3.9 工具

（1）平面分圖；（2）縱斷面分圖；（3）數(shù)字地形圖。

4 軟件的幾個(gè)界面介紹

（1）管廊橫斷面數(shù)據(jù)

管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面可以是一個(gè)艙室，也可以是多個(gè)艙室，各艙室可以不同，見圖2。

圖2 管廊橫斷面數(shù)據(jù)

（2）插入節(jié)點(diǎn)

選擇軸線后，彈出“節(jié)點(diǎn)”窗口，用戶選擇要插入的節(jié)點(diǎn)，可以交互式指定插入點(diǎn)或輸入樁號，系統(tǒng)將所選節(jié)點(diǎn)插入圖形中，角度自動(dòng)調(diào)整好，見圖3。

圖3 插入節(jié)點(diǎn)

（3）節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯

采用表格方式，用戶寫入樁號和節(jié)點(diǎn)，程序一次插入大量節(jié)點(diǎn)，并自動(dòng)調(diào)整角度，見圖4。

圖4 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯

（4）設(shè)置管廊埋深

在縱斷面設(shè)計(jì)中，批量設(shè)置埋深，見圖5。

圖5 設(shè)置管廊埋深

（5）動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)高度

以動(dòng)態(tài)拖動(dòng)方式修改節(jié)點(diǎn)高度，鼠標(biāo)所在Y坐標(biāo)，就是節(jié)點(diǎn)最大高度位置，拖動(dòng)過程中，可通過在命令行輸入關(guān)鍵字i指定節(jié)點(diǎn)高度。動(dòng)態(tài)拖動(dòng)過程中，程序會顯示有關(guān)信息，見圖6。

圖6 動(dòng)態(tài)修改節(jié)點(diǎn)高度

（6）創(chuàng)建管廊三維圖形，見圖7。

圖7 創(chuàng)建管廊三維圖形

5 應(yīng)用情況

我院已承接多個(gè)綜合管廊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，例如武漢光谷中心城綜合管廊、馬鞍山綜合管廊等等，這些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)全部使用本軟件做設(shè)計(jì)，軟件開發(fā)過程中，我們積極與設(shè)計(jì)人員溝通，目前，本軟件得到了設(shè)計(jì)人員的好評。

圖8是綜合管廊和管道的一個(gè)組合圖，管道設(shè)計(jì)使用了我院自主開發(fā)的管道設(shè)計(jì)軟件。

圖8 綜合管廊和管道組合圖

TP311

B

1009-7716（2017）04-0247-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.073

2017-02-08

劉輝（1974-），男，湖北武漢人，高級工程師，從事市政軟件開發(fā)工作。