单线电化铁路隧道洞口辅助设计与绘图系统
【提要】单线电化铁路隧道洞口辅助设计与绘图系统(TADD) 是作者以面向对象编程技术结合多年隧道设计经验的成果总结。文章详述隧道洞门设计的要点及TADD 系统的特点。该系统在西康线、包西线、宝兰Ⅱ 线、西安—南京线的隧道设计中得到实际应用。1 前言
随着信息技术的进步,计算机已经渗透到社会生活的各个方面。计算机技术在土木工程中的应用更是突飞猛进。而和这些形成鲜明对照的是,直到今天,在铁路隧道的设计及绘图方面还停留在手工绘图,或者是利用AU TOCAD 等软件在计算机上描图的水平上。计算机技术在铁路隧道方面发展缓慢的主要原因是, 铁路隧道在设计时的复杂性:铁路隧道的设计涉及到很多参数,这些参数在每个隧道设计时都不一样,而每个隧道的地质状况更是千差万别,这就使得铁路隧道的设计极其繁杂。为了适应现代社会的发展,把铁路隧道工程技术人员从繁重的绘图工作中解放出来,我们开发了“单线电化铁路隧道洞口辅助设计与绘图系统”( Tunnel Aided Design & Drawing System) 简称TADD 。该系统是运行于Windows 95 或Windows 98 下的纯32 位软件,采用流行的Windows 软件界面。主菜单包括“隧道设计”“ 、文件编辑”、“TADD 帮助”、“图形编辑CAD”四项,完全满足隧道洞门设计及编辑图形的需要。其中常用菜单命令均有对应的快捷图标按钮,以方便操作。以下对该系统作一介绍。
2 系统设计的关键及设计语言的选用
一个好的设计软件最基本的特点应当是方便实用。为了达到这个目的,就要实现参数化设计。在繁杂的隧道设计中,如何找到决定的因素,并找出这些决定因素和其它因素的关系,通过这些决定因素以一定的数学关系把其它因素表达出来,这就是设计系统的关键。以一般隧道洞口的设计为例,经综合分析,任何单线电化铁路隧道洞门的图形数据均可由以下参数经过一系列的数学推导得出。(1) 进出口类别; (2) 洞口里程; (3) 洞口至隧道与线路的分界距离; (4) 隧道加程序设计的关键就是找出洞门设计的其它数据同以上这些参数的关系,也就是对隧道洞口数据进行参数化。该软件的目的是达到隧道洞口设计的高度参数化和自动化,因此没有采用图库的形式,隧道洞门设计的全部数据均经程序处理生成。鉴于目前广泛使用的AU TOCAD 软件的功能已经十分完善,且已为广大工程技术人员所熟悉,为了减少程序设计的工作量及便于操作,本系统的开发是在AU TOCAD 平台上进行的。系统的主要部分是选用现今非常流行的Visual Basic 5. 0 软件进行开发的,充分发挥了面向对象的特点,使TADD 系统使用非常方便。经过TADD 系统处理过的数据交给AU TOCAD 绘图, 绘出的图形可以在AU TOCAD 的编辑环境下进行后处理,最终得到符合要求的设计图形。
3 系统组成
本系统由三部分在机的组成一体: (1) 总控模块: 负责整个系统的协调工作; (2) 初始数据处理模块:负责接收并判断输入数据的合法性; (3) 数据处理模块: 根据输入的初始数据得出绘图数据文件。 4 系统功能
本系统包含以下十项功能: (1) 一般隧道洞口设计;(2) 偏压隧道洞口设计; (3) 一般隧道衬砌设计; (4) 偏压隧道衬砌设计;(5) 从系统中进入AU TOCAD ;(6) 打开既有图形编辑;(7) 一般文本文件编辑; (8) 查看洞口圬工数量文件;(9) 系统帮助;(10) 文件管理功能。
5 系统特点表1 隧道洞门类
(2) 编程语言先进:本系统采用现今流行的VB 语言编程,充分利用面向对象的编程方法。系统条理清楚,结构紧凑,程序执行效率高。
(3) 隧道洞口设计绝对参数化:通过对大量单线电化铁路隧道洞口图形的综合分析,经过严格的分析比较,找出其中的规律,成功地设计出铁路隧道参数化设计与绘图系统。由于经过高度的抽象分析,隧道洞口设计的参数已减少到最低限度,使隧道洞口设计简单明快。
(4) 界面丰富友好,使用方便:该系统综合运用了MDI 窗口设计技术,界面中包括动画、下拉式菜单、图标菜单等。系统界面友好,使用方便。
(5) 程序执行效率高,洞门设计所涉及到的洞口正面图、纵断面图、平面图等所有图形均可在不到一分钟的时间内一次生成,大大减轻了设计人员的劳动强度, 极大地提高了劳动生产率。
(6) 随机的热帮助系统:该系统带有标准的WIN2 DOWS 下的帮助系统,任何时刻只要按下F1 键可取得帮助。当焦点位于当前设计项时,按F1 键可取得关于当前设计项的帮助。
(7) 先进的安装系统:该系统包含有界面友好的安装系统,安装系统能自动建立子目录,并拷贝文件,还能自动在WINDOWS 的程序管理器下建立该系统的项目及项目中的程序图标。
6 系统包含的设计内容
隧道洞口设计图是隧道工程施工的基本图形,它包含了隧道施工的各种重要数据。隧道进出口图形包含隧道洞口的正面图、纵断面图、平面图及隧路分界断面等重要图形。由于隧道进出口图形包含的信息量大且繁杂,故一直是隧道自动化绘图中的难点所在。
隧道进出口设计图的组成: (1) 隧道洞口正面图; (2) 隧道洞口纵断面图; (3) 隧道洞口平面图; (4) 隧道分界断面(桥隧分界断面) ; (5) 附注或说明。其中隧道洞口正面图中又包括洞门图及隧道衬砌图(见表1 、表2 、表3) 。
以上给出了隧道洞口及衬砌的分类,与其对应的纵断面图及平面图,在此不一一列举。另外还有洞内水沟形式,截水天沟形式及轨道类型等。
原作者：樊 红 卫
