接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件的研發(fā)及應(yīng)用

朱鵬飛

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接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件的研發(fā)及應(yīng)用

朱鵬飛

對接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件進(jìn)行研發(fā)設(shè)計，以VS2008為開發(fā)平臺采用C++編程語言進(jìn)行基于CAD二次開發(fā)技術(shù)的MFC應(yīng)用程序開發(fā)，并引入了ADO接口的ACCESS數(shù)據(jù)庫。該軟件實(shí)現(xiàn)了接觸網(wǎng)剛性懸掛設(shè)計的自動計算、圖像輸出、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫等功能，提高了設(shè)計效率，應(yīng)用效果良好。

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置；CAD二次開發(fā)；ObjectARX；數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)

0 引言

隨著近幾年來城市軌道交通建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通供電項目設(shè)計任務(wù)日益繁重。接觸網(wǎng)作為地鐵供電系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著為地鐵列車提供持續(xù)動力能源的任務(wù)。城市軌道交通架空接觸網(wǎng)按接觸懸掛方式分為剛性懸掛和柔性懸掛2類，結(jié)合城市規(guī)劃及發(fā)展，80%以上的地鐵線路接觸網(wǎng)采用剛性懸掛方式，懸掛點(diǎn)間距一般為6～ 8 m，一條正線20 km的項目需要設(shè)置約6 000個懸掛點(diǎn)。另外，受線路方案調(diào)整因素等影響，懸掛布置中存在大量反復(fù)性工作量。地鐵接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置設(shè)計是在線路、站場平面圖的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計人員手動布置完成。傳統(tǒng)的設(shè)計手段工作量大、效率低，已無法滿足市場需求，急需開發(fā)一款智能設(shè)計軟件以提高剛性懸掛平面布置設(shè)計效率和質(zhì)量[1～6]。

1 軟件概述

1.1 需求分析

開發(fā)一款基于AutoCAD設(shè)計平臺的地鐵接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件，能夠識別線路專業(yè)提供的線路平面圖，獲取接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置所需的線路曲線信息、里程及長短鏈數(shù)據(jù)等相關(guān)信息；能夠通過可視化界面與用戶進(jìn)行交互，用戶可以根據(jù)設(shè)計資料自定義輸入設(shè)計參數(shù)；能夠根據(jù)用戶的簡單輸入自動計算錨段、拉出值等數(shù)據(jù)；能夠在線路平面CAD圖紙上進(jìn)行圖形二維輸出，完成平面布置的出圖；能夠?qū)υO(shè)計資料及數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理。

1.2 開發(fā)平臺搭建

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件在VS2008開發(fā)軟件基礎(chǔ)上采用C++編程語言進(jìn)行基于CAD二次開發(fā)ObjectARX庫的MFC應(yīng)用程序開發(fā)，并引入ADO（ActivX Data Objects）接口的ACCESS數(shù)據(jù)庫[7～11]。

確定目標(biāo)平臺為AutoCAD 2012，需要的工具和軟件包括：AutoCAD 2012、Microsoft Visual Studio 2008、ObjectARX 2012開發(fā)包。

將ObjectARX 2012開發(fā)包解壓到指定目錄，運(yùn)行ObjectARX安裝向?qū)В惭b完成后，在Microsoft Visual Studio 2008軟件中生成相應(yīng)模板文件，如圖1所示。

圖1 ObjectARX模板文件

選擇模板文件新建ObjecARX工程，并勾選MFC支持項（圖2），完成開發(fā)平臺搭建。

圖2 添加MFC支持

2 軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)

2.1 功能模塊設(shè)計

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件的主界面包含：軟件初始化、拾取線路中心線、曲線信息采集、指定里程（長短鏈）、剛性懸掛支柱布置、坐標(biāo)插入塊修改、里程插入塊修改、附加線錨段標(biāo)注、其他標(biāo)注、切圖、轉(zhuǎn)存CAD2004格式等。

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件采用順序結(jié)構(gòu)，軟件主流程如圖3所示。

圖3 軟件主流程

運(yùn)行接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件后，打開線路圖，點(diǎn)擊軟件初始化，程序?qū)⒏鶕?jù)內(nèi)置模板自動創(chuàng)建該圖紙對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，并自動建立所需數(shù)據(jù)表；點(diǎn)擊拾取線路中心線鍵，光標(biāo)提示用戶連續(xù)點(diǎn)擊線路中心線，程序自動將所選線路中心線拼接為一條多段線，并逐段對線路數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，包括曲線類型、曲線長度、曲線起點(diǎn)/終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線半徑等數(shù)據(jù)；在線路曲線信息采集完成后，點(diǎn)擊指定里程（長短鏈）鍵，程序提示用戶光標(biāo)點(diǎn)擊線路上公里標(biāo)所在點(diǎn)，隨后提示用戶輸入公里標(biāo)對應(yīng)里程，如有斷鏈則輸入斷鏈點(diǎn)之后的里程數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊剛性懸掛支柱布置鍵，在交互界面上用戶選擇自定義輸出參數(shù)，程序自動計算所需輸出圖像的配制參數(shù)，進(jìn)行圖像輸出操作；其他標(biāo)注與修改功能是為了滿足用戶對圖紙的修改需求。

2.2 剛性懸掛支柱布置功能

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置設(shè)計最終是以設(shè)計圖紙的形式呈現(xiàn)，所以接觸網(wǎng)專業(yè)設(shè)計圖塊符號、文字、標(biāo)注等數(shù)據(jù)直接體現(xiàn)了設(shè)計結(jié)果。平面布置軟件在完成前期線路數(shù)據(jù)采集后，運(yùn)行剛性懸掛支柱布置功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，并與設(shè)計人員進(jìn)行交互，將計算結(jié)果輸出到CAD模型空間，形成設(shè)計圖紙。剛性懸掛支柱布置功能運(yùn)行流程如圖4所示，計算界面如圖5所示。

圖4 剛性懸掛支柱布置功能運(yùn)行流程

（1）首先系統(tǒng)提示用戶選擇線路及錨段起點(diǎn)，系統(tǒng)默認(rèn)選擇上次所選線路。

（2）系統(tǒng)提示用戶選擇隧道類型及其參數(shù)，系統(tǒng)默認(rèn)選擇上次所選參數(shù)。

（3）系統(tǒng)提示用戶選擇附加線架設(shè)方式，系統(tǒng)默認(rèn)選擇上次所選參數(shù)。

（4）系統(tǒng)提示用戶選擇設(shè)備安裝圖號，系統(tǒng)默認(rèn)選擇上次所選參數(shù)。

（5）系統(tǒng)提示用戶選擇支柱型號及基礎(chǔ)型號，系統(tǒng)默認(rèn)選擇上次所選參數(shù)。

（6）系統(tǒng)提示用戶選擇錨段所采用的曲線形式及長度，目前采用正弦曲線和折線2種曲線形式，以及三次過零、兩次過零、一次過零3種錨段長度系列。

（7）系統(tǒng)自動根據(jù)設(shè)計資料從圖塊庫中選取圖塊輸出到CAD模型空間，并將跨距、拉出值、錨段長度等計算結(jié)果以文字形式輸入到CAD模型空間，并將支柱布置結(jié)果、一桿一檔記錄等數(shù)據(jù)對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫中。

圖5 剛性懸掛計算界面

2.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件采用ADO接口訪問數(shù)據(jù)庫，ADO是一種基于OLE DB的數(shù)據(jù)庫訪問接口，其編程模型主要包含連接對象、命令、記錄集3個對象，通過SQL查詢語言對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作[12]。

軟件數(shù)據(jù)庫功能包含表格創(chuàng)建、查詢、修改3部分。數(shù)據(jù)庫包含線路信息表、里程及斷鏈表、支柱表、安裝圖號表、錨段表、設(shè)備表等。

線路信息表記錄由線路平面圖中采集的線路信息，包含線路編號、線路長度、線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等；里程及斷鏈表記錄線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與里程數(shù)據(jù)；支柱表記錄支柱所在線路、支柱編號、里程、支柱類型、支柱安裝圖號、支柱坐標(biāo)、拉出值等數(shù)據(jù)；安裝圖號表記錄所采用的安裝圖號及數(shù)量；錨段表記錄錨段信息；設(shè)備表記錄設(shè)備信息。

程序在運(yùn)行過程中可與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行即時通信，程序?qū)⒅虚g過程所產(chǎn)生的重要數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，同時在程序需要某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)時讀取數(shù)據(jù)庫對應(yīng)數(shù)據(jù)參與計算。

3 應(yīng)用分析

在上海地鐵13號線接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置圖的設(shè)計任務(wù)中應(yīng)用了該軟件，軟件與用戶交互界面如圖6所示，接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置圖如圖7所示。上海地鐵13號線盾構(gòu)區(qū)段既有1.2 m管片，又有1 m管片，采用折線形式，按三次過零、兩次過零、一次過零3種預(yù)配錨段長度系列進(jìn)行布置。

圖6 軟件在AutoCAD 2012平臺與用戶交互界面

圖7 接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置成圖

上海地鐵13號線隧道內(nèi)槽道位置需進(jìn)行反復(fù)設(shè)計調(diào)整，若按傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計方式，設(shè)計人員需對工程圖進(jìn)行反復(fù)修改，局部位置的調(diào)整通常需重新繪制整張圖。繪制一個折線形式布置的地鐵區(qū)間接觸網(wǎng)剛性懸掛布置圖，需在線路曲線上進(jìn)行反復(fù)拉折線，計算核準(zhǔn)懸掛點(diǎn)位置、拉出值及錨段設(shè)制信息，往往需要數(shù)個小時才能完成。而采用接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件，一次輸入線路數(shù)據(jù)可反復(fù)應(yīng)用，一個地鐵區(qū)間的接觸網(wǎng)剛性懸掛布置在10 min以內(nèi)即可完成，其設(shè)計效率為傳統(tǒng)設(shè)計的10倍以上。上海地鐵13號線通過成功應(yīng)用該軟件提高了設(shè)計效率，統(tǒng)一了出圖標(biāo)準(zhǔn)，保證了設(shè)計質(zhì)量，在設(shè)計周期緊張的情況下保質(zhì)保量完成了設(shè)計任務(wù)。

4 結(jié)語

通過搭建平臺，采用功能模塊化設(shè)計及運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，完成了地鐵接觸網(wǎng)剛性懸掛平面布置軟件的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了軟件功能，解決了傳統(tǒng)的平面布置設(shè)計效率低、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)計質(zhì)量難以保證等問題。通過實(shí)例應(yīng)用，驗證了該軟件的功能以及在提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量方面的優(yōu)勢，具有一定推廣價值。

[1] 趙海軍，李金華，王萬榮. 架空剛性懸掛平面布置軟件的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 電氣化鐵道，2007（4）：18-20.

[2] 田升平. 地鐵架空剛性接觸網(wǎng)平面設(shè)計軟件的優(yōu)化[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2016（3）：134-138.

[3] 黎云富，易振林，楊少偉. 基于RTDS的地鐵接觸網(wǎng)自定義模型運(yùn)算[J]. 科技與創(chuàng)新，2016（9）：16-17.

[4] 王浩. 地鐵架空剛性接觸網(wǎng)“半波”布置研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（1）：34-34.

[5] 張彥民. 城市軌道交通架空剛性接觸網(wǎng)平面布置優(yōu)化設(shè)計[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（6）.

[6] 韓佳棟. 車站接觸網(wǎng)平面布置圖CAD系統(tǒng)軟件分析[J]. 科技交流，2005（3）：78-81.

[7] 邵俊昌. AutoCAD ObjectARX 2000開發(fā)技術(shù)指南[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[8] 江思敏. AutoCAD2000開發(fā)工具-ObjectARX開發(fā)工具與應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京：人民郵電出版社，2000.

[9] 李詠紅，杜平安. 面向?qū)ο蟮膮?shù)化CAD二次開發(fā)方法研究[J]. 電子科技大學(xué)學(xué)報，2004，33（5）：597-599.

[10] 李詠紅. CAD二次開發(fā)方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 電子科技大學(xué)，2004.

[11] 王玉琨. CAD二次開發(fā)技術(shù)及其工程應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[12] 謝帕. ADO.NET技術(shù)內(nèi)幕[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.

With VS2008 as the platform and by adopting of C++ programming language, CAD second time developing technology based MFC application program is developed and it is introduced to the ADO interfaced ACCESS database. The software realizes the functions of automatic calculation, image output, man-machine interface and database interface, improves the design efficiency, and achieves good results in application.

Plane layout of OCS rigid suspension; CAD second time development; ObjectARX; database interface technology

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.03.011

U225.1

B

1007-936X(2018)03-0036-03

2018-01-18

朱鵬飛.中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司電化電信院，助理工程師。