單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統
【提要】單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統(TADD) 是作者以面向對象編程技術結合多年隧道設計經驗的成果總結。文章詳述隧道洞門設計的要點及TADD 系統的特點。該系統在西康線、包西線、寶蘭Ⅱ 線、西安—南京線的隧道設計中得到實際應用。1 前言
隨著信息技術的進步,計算機已經滲透到社會生活的各個方面。計算機技術在土木工程中的應用更是突飛猛進。而和這些形成鮮明對照的是,直到今天,在鐵路隧道的設計及繪圖方面還停留在手工繪圖,或者是利用AU TOCAD 等軟件在計算機上描圖的水平上。計算機技術在鐵路隧道方面發展緩慢的主要原因是, 鐵路隧道在設計時的復雜性:鐵路隧道的設計涉及到很多參數,這些參數在每個隧道設計時都不一樣,而每個隧道的地質狀況更是千差萬別,這就使得鐵路隧道的設計極其繁雜。為了適應現代社會的發展,把鐵路隧道工程技術人員從繁重的繪圖工作中解放出來,我們開發了“單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統”( Tunnel Aided Design & Drawing System) 簡稱TADD 。該系統是運行于Windows 95 或Windows 98 下的純32 位軟件,采用流行的Windows 軟件界面。主菜單包括“隧道設計”“ 、文件編輯”、“TADD 幫助”、“圖形編輯CAD”四項,完全滿足隧道洞門設計及編輯圖形的需要。其中常用菜單命令均有對應的快捷圖標按鈕,以方便操作。以下對該系統作一介紹。
2 系統設計的關鍵及設計語言的選用
一個好的設計軟件最基本的特點應當是方便實用。為了達到這個目的,就要實現參數化設計。在繁雜的隧道設計中,如何找到決定的因素,并找出這些決定因素和其它因素的關系,通過這些決定因素以一定的數學關系把其它因素表達出來,這就是設計系統的關鍵。以一般隧道洞口的設計為例,經綜合分析,任何單線電化鐵路隧道洞門的圖形數據均可由以下參數經過一系列的數學推導得出。(1) 進出口類別; (2) 洞口里程; (3) 洞口至隧道與線路的分界距離; (4) 隧道加程序設計的關鍵就是找出洞門設計的其它數據同以上這些參數的關系,也就是對隧道洞口數據進行參數化。該軟件的目的是達到隧道洞口設計的高度參數化和自動化,因此沒有采用圖庫的形式,隧道洞門設計的全部數據均經程序處理生成。鑒于目前廣泛使用的AU TOCAD 軟件的功能已經十分完善,且已為廣大工程技術人員所熟悉,為了減少程序設計的工作量及便于操作,本系統的開發是在AU TOCAD 平臺上進行的。系統的主要部分是選用現今非常流行的Visual Basic 5. 0 軟件進行開發的,充分發揮了面向對象的特點,使TADD 系統使用非常方便。經過TADD 系統處理過的數據交給AU TOCAD 繪圖, 繪出的圖形可以在AU TOCAD 的編輯環境下進行后處理,最終得到符合要求的設計圖形。
3 系統組成
本系統由三部分在機的組成一體: (1) 總控模塊: 負責整個系統的協調工作; (2) 初始數據處理模塊:負責接收并判斷輸入數據的合法性; (3) 數據處理模塊: 根據輸入的初始數據得出繪圖數據文件。 4 系統功能
本系統包含以下十項功能: (1) 一般隧道洞口設計;(2) 偏壓隧道洞口設計; (3) 一般隧道襯砌設計; (4) 偏壓隧道襯砌設計;(5) 從系統中進入AU TOCAD ;(6) 打開既有圖形編輯;(7) 一般文本文件編輯; (8) 查看洞口圬工數量文件;(9) 系統幫助;(10) 文件管理功能。
5 系統特點表1 隧道洞門類
(2) 編程語言先進:本系統采用現今流行的VB 語言編程,充分利用面向對象的編程方法。系統條理清楚,結構緊湊,程序執行效率高。
(3) 隧道洞口設計絕對參數化:通過對大量單線電化鐵路隧道洞口圖形的綜合分析,經過嚴格的分析比較,找出其中的規律,成功地設計出鐵路隧道參數化設計與繪圖系統。由于經過高度的抽象分析,隧道洞口設計的參數已減少到最低限度,使隧道洞口設計簡單明快。
(4) 界面豐富友好,使用方便:該系統綜合運用了MDI 窗口設計技術,界面中包括動畫、下拉式菜單、圖標菜單等。系統界面友好,使用方便。
(5) 程序執行效率高,洞門設計所涉及到的洞口正面圖、縱斷面圖、平面圖等所有圖形均可在不到一分鐘的時間內一次生成,大大減輕了設計人員的勞動強度, 極大地提高了勞動生產率。
(6) 隨機的熱幫助系統:該系統帶有標準的WIN2 DOWS 下的幫助系統,任何時刻只要按下F1 鍵可取得幫助。當焦點位于當前設計項時,按F1 鍵可取得關于當前設計項的幫助。
(7) 先進的安裝系統:該系統包含有界面友好的安裝系統,安裝系統能自動建立子目錄,并拷貝文件,還能自動在WINDOWS 的程序管理器下建立該系統的項目及項目中的程序圖標。
6 系統包含的設計內容
隧道洞口設計圖是隧道工程施工的基本圖形,它包含了隧道施工的各種重要數據。隧道進出口圖形包含隧道洞口的正面圖、縱斷面圖、平面圖及隧路分界斷面等重要圖形。由于隧道進出口圖形包含的信息量大且繁雜,故一直是隧道自動化繪圖中的難點所在。
隧道進出口設計圖的組成: (1) 隧道洞口正面圖; (2) 隧道洞口縱斷面圖; (3) 隧道洞口平面圖; (4) 隧道分界斷面(橋隧分界斷面) ; (5) 附注或說明。其中隧道洞口正面圖中又包括洞門圖及隧道襯砌圖(見表1 、表2 、表3) 。
以上給出了隧道洞口及襯砌的分類,與其對應的縱斷面圖及平面圖,在此不一一列舉。另外還有洞內水溝形式,截水天溝形式及軌道類型等。
原作者：樊 紅 衛
