單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統(tǒng)
【提要】單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統(tǒng)(TADD) 是作者以面向?qū)ο缶幊碳夹g結合多年隧道設計經(jīng)驗的成果總結。文章詳述隧道洞門設計的要點及TADD 系統(tǒng)的特點。該系統(tǒng)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(jīng)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(fā)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(shù),這些參數(shù)在每個隧道設計時都不一樣,而每個隧道的地質(zhì)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(xiàn)代社會的發(fā)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(fā)了“單線電化鐵路隧道洞口輔助設計與繪圖系統(tǒng)”( Tunnel Aided Design & Drawing System) 簡稱TADD 。該系統(tǒng)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(tǒng)作一介紹。
2 系統(tǒng)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(xiàn)參數(shù)化設計。在繁雜的隧道設計中,如何找到?jīng)Q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(shù)學關系把其它因素表達出來,這就是設計系統(tǒng)的關鍵。以一般隧道洞口的設計為例,經(jīng)綜合分析,任何單線電化鐵路隧道洞門的圖形數(shù)據(jù)均可由以下參數(shù)經(jīng)過一系列的數(shù)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(shù)據(jù)同以上這些參數(shù)的關系,也就是對隧道洞口數(shù)據(jù)進行參數(shù)化。該軟件的目的是達到隧道洞口設計的高度參數(shù)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(shù)據(jù)均經(jīng)程序處理生成。鑒于目前廣泛使用的AU TOCAD 軟件的功能已經(jīng)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(tǒng)的開發(fā)是在AU TOCAD 平臺上進行的。系統(tǒng)的主要部分是選用現(xiàn)今非常流行的Visual Basic 5. 0 軟件進行開發(fā)的,充分發(fā)揮了面向?qū)ο蟮奶攸c,使TADD 系統(tǒng)使用非常方便。經(jīng)過TADD 系統(tǒng)處理過的數(shù)據(jù)交給AU TOCAD 繪圖, 繪出的圖形可以在AU TOCAD 的編輯環(huán)境下進行后處理,最終得到符合要求的設計圖形。
3 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由三部分在機的組成一體: (1) 總控模塊: 負責整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作; (2) 初始數(shù)據(jù)處理模塊:負責接收并判斷輸入數(shù)據(jù)的合法性; (3) 數(shù)據(jù)處理模塊: 根據(jù)輸入的初始數(shù)據(jù)得出繪圖數(shù)據(jù)文件。 4 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)量文件;(9) 系統(tǒng)幫助;(10) 文件管理功能。
5 系統(tǒng)特點表1 隧道洞門類
(2) 編程語言先進:本系統(tǒng)采用現(xiàn)今流行的VB 語言編程,充分利用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?。系統(tǒng)條理清楚,結構緊湊,程序執(zhí)行效率高。
(3) 隧道洞口設計絕對參數(shù)化:通過對大量單線電化鐵路隧道洞口圖形的綜合分析,經(jīng)過嚴格的分析比較,找出其中的規(guī)律,成功地設計出鐵路隧道參數(shù)化設計與繪圖系統(tǒng)。由于經(jīng)過高度的抽象分析,隧道洞口設計的參數(shù)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(tǒng)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(tǒng)界面友好,使用方便。
(5) 程序執(zhí)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(nèi)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(chǎn)率。
(6) 隨機的熱幫助系統(tǒng):該系統(tǒng)帶有標準的WIN2 DOWS 下的幫助系統(tǒng),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(tǒng):該系統(tǒng)包含有界面友好的安裝系統(tǒng),安裝系統(tǒng)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(tǒng)的項目及項目中的程序圖標。
6 系統(tǒng)包含的設計內(nèi)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(shù)據(jù)。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(nèi)水溝形式,截水天溝形式及軌道類型等。
原作者：樊 紅 衛(wèi)
