地铁车辆段工艺总图辅助设计软件研究与开发

周智勇

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉　430063)

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

ZHOU Zhiyong

地铁车辆段工艺总图辅助设计软件研究与开发

周智勇

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)

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

ZHOU Zhiyong

摘要在.Net平台下利用C#语言对AutoCAD进行二次开发，实现地铁车辆段总图设计中道岔、反向曲线、围墙、交叉渡线等元素的自动绘制以及表格图框的自动导入功能。该软件已应用于武汉三金潭车辆段工艺总图的设计。应用结果表明：程序运行稳定，结果准确可靠，提高了总图设计效率。

关键词地铁车辆段工艺总图计算机辅助设计CAD二次开发

国内地铁车辆段设计的总体专业一般是车辆工艺专业，地铁车辆段设计前期阶段(如投标阶段)，受各种制约因素影响，往往要求优化调整方案，设计需快速予以响应。目前为止，针对车辆工艺总图设计，还没有一种专门的辅助设计软件，设计人员基本利用CAD本身功能进行总图绘制。存在诸多问题：第一，手动绘制复杂元素容易出错。第二，重复工作量大，设计效率低，如股道编号、围墙、车挡、弯道头、道路圆角、挂网标示、隔离开关、表格等元素数量多，需要重复操作，设计效率低[1]。

1软件系统设计

计算机辅助设计系统(CAD)种类较多，最为常用的为AUTODESK公司的AutoCAD。本软件通过对AutoCAD进行二次开发，使其可满足工艺专业地铁车辆段的总图设计需求[2]。

1.1　功能设计

本软件为针对工艺专业的总图辅助设计软件，需要完成工艺总图中各个元素的辅助设计，其功能分为复杂元素绘制工具、重复元素绘制工具、表格图框工具三类，每类工具又包含若干子工具，如图1所示。

图1　软件功能示意

1.2　开发语言选择

AutoCAD二次开发方式有AutoLISP、Visual LISP、VBA、ObjectARX和.net平台下的vb或者c#。其中，利用c#语言在.net平台下对AutoCAD进行二次开发为最新的开发手段，是基于Mircosoft.NET架构直接进行AutoCAD二次开发的一种新技术。其优点是完全面向对象，方便易用，是较理想的AutoCAD二次开发工具。因此，本软件采用.net平台下的c#语言进行开发[1]。

2软件关键功能的实现

2.1　道岔绘制功能

总图中股道线群的布置为首要任务，而道岔绘制是线群布置最重要的部分。道岔绘制有多重方式，如图2所示。根据道岔号数可确定几何尺寸，在用户指定其定位点、走向和开向后即可绘制出来[2]。

图2　不同的道岔绘制方式

端部法道岔绘制工具：可根据设定的参数如道岔号数、短轨长度自动绘制道岔[3]。功能示意和参数设定界面如图3、图4所示。

图3　端部法道岔绘制流程

图4　端部法道岔绘制参数设定界面

端部法绘制道岔时首先根据起点S、走向点D和开叉方向点E，由公式(1)确定岔心的位置为S_C1、S_C2，如图5所示，取与D点近者S_C2为岔心，此时根据道岔的几何尺寸可依次确定出走向终点和开向终点，流程如图6所示。

图5　道岔绘制示意

图6　道岔绘制流程

岔心法道岔绘制与端部法的几何算法类似，同样需要指定道岔的走向和开向，只是定位方式不一样，其定位点在岔心。

2.2　反向曲线绘制功能

为平滑过渡，两条平行的股道需用反向曲线来连接[4]。反向曲线绘制较为繁琐，首先，用户指定反向曲线的起点A、终止直线L、曲线走向点ptDir，并输入曲线半径R和公切线长度。其次，根据A点和R由公式(1)确定两圆心A_C1和A_C2，选择与直线L距离距离近的点为反向曲线第一段圆弧的圆心，如图7所示。

(1)

图7　反向曲线绘制示意

根据输入曲率半径R、直线段长度l2，及起点到终止直线距离l1，可计算曲线的弧度fi。根据弧度fi画弧，确定弧线终点暨直线段起点B，从而得到中线两待定中心点O1、O2。选择距离直线L较近的点为公切线段中心点，如图8所示。

图8　反向曲线绘制示意

根据中心对称确定另一圆弧起点C、终点D，绘制反向曲线，并根据A点与L的垂线镜像反向曲线。保留距离点ptDir近的反向曲线，如图9所示。

图9　反向曲线绘制示意

2.3　表格图框功能

根据规范，标准图框的长度按标准图框长度的1/4倍增加，软件中提供A0和A2图框的标准图框和对应的加长图框。设定界面如图10所示。

图10　图框设定界面

总平面图中需包含房屋表、构筑物表、股道表、技术指标表，简称“四表”。 “四表”有着严格的尺寸要求和固定的表头，软件自动生成各个表格，而且行数自由定义，设定界面如图11所示。

图11　“四表”设定界面

3软件应用

该软件以动态链接库(DLL)的形式在AutoCAD中加载并运行，运行成功后会弹出欢迎界面，如图12所示。

图12　欢迎界面

软件应用在武汉地铁三金潭车辆段工艺总图的设计中，在保证准确无误的情况下提高效率一倍以上。

参考文献

[1]安芹禄.如何做好车辆段总图设计与施工[J].铁道勘测与设计，2010(6)

[2]安纯领.总图辅助设计软件系统开发[J].中国勘察设计，2008(1)

[3]王盛智，蓝晓民.基于ACAD二次开发的液压元件图形符号库[J].价值工程，2012(12)

[4]张静.基于可视化的C语言运行平台的设计[J].计算机光盘软件与应用，2014(15)黄小钢.铁路机务段总平面优化设计研究探讨[J].交通科技，2008(4)

[5]黄小钢.铁路机务段总平面优化设计研究探讨[J].交通科技，2008(4)

[6]安春兰.铁路车站信号平面布置的计算机辅助设计[D].成都：西南交通大学，2009(6)

[7]倪少权.铁路站场计算机辅助设计系统的研究[D].成都：西南交通大学，2004(3)

[8]GB50157—2013地铁设计规范[S]

中图分类号：TP391.72

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)04-0113-03

作者简介：周智勇(1972—)，男，1994年毕业于西南交通大学电力牵引与传动控制专业，硕士，高级工程师。

收稿日期：2015-04-22