單線電化鐵路隧道洞口輔助設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)
【提要】單線電化鐵路隧道洞口輔助設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)(TADD) 是作者以面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)結(jié)合多年隧道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的成果總結(jié)。文章詳述隧道洞門設(shè)計(jì)的要點(diǎn)及TADD 系統(tǒng)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)在西康線、包西線、寶蘭Ⅱ 線、西安—南京線的隧道設(shè)計(jì)中得到實(shí)際應(yīng)用。1 前言
隨著信息技術(shù)的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到社會生活的各個(gè)方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用更是突飛猛進(jìn)。而和這些形成鮮明對照的是,直到今天,在鐵路隧道的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)上描圖的水平上。計(jì)算機(jī)技術(shù)在鐵路隧道方面發(fā)展緩慢的主要原因是, 鐵路隧道在設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜性:鐵路隧道的設(shè)計(jì)涉及到很多參數(shù),這些參數(shù)在每個(gè)隧道設(shè)計(jì)時(shí)都不一樣,而每個(gè)隧道的地質(zhì)狀況更是千差萬別,這就使得鐵路隧道的設(shè)計(jì)極其繁雜。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展,把鐵路隧道工程技術(shù)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(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)”( Tunnel Aided Design & Drawing System) 簡稱TADD 。該系統(tǒng)是運(yùn)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(shè)計(jì)”“ 、文件編輯”、“TADD 幫助”、“圖形編輯CAD”四項(xiàng),完全滿足隧道洞門設(shè)計(jì)及編輯圖形的需要。其中常用菜單命令均有對應(yīng)的快捷圖標(biāo)按鈕,以方便操作。以下對該系統(tǒng)作一介紹。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵及設(shè)計(jì)語言的選用
一個(gè)好的設(shè)計(jì)軟件最基本的特點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是方便實(shí)用。為了達(dá)到這個(gè)目的,就要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。在繁雜的隧道設(shè)計(jì)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(guān)系,通過這些決定因素以一定的數(shù)學(xué)關(guān)系把其它因素表達(dá)出來,這就是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵。以一般隧道洞口的設(shè)計(jì)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(xué)推導(dǎo)得出。(1) 進(jìn)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(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是找出洞門設(shè)計(jì)的其它數(shù)據(jù)同以上這些參數(shù)的關(guān)系,也就是對隧道洞口數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化。該軟件的目的是達(dá)到隧道洞口設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shù)人員所熟悉,為了減少程序設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行開發(fā)的,充分發(fā)揮了面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn),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(jìn)行后處理,最終得到符合要求的設(shè)計(jì)圖形。
3 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由三部分在機(jī)的組成一體: (1) 總控模塊: 負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作; (2) 初始數(shù)據(jù)處理模塊:負(fù)責(zé)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(xiàng)功能: (1) 一般隧道洞口設(shè)計(jì);(2) 偏壓隧道洞口設(shè)計(jì); (3) 一般隧道襯砌設(shè)計(jì); (4) 偏壓隧道襯砌設(shè)計(jì);(5) 從系統(tǒng)中進(jìn)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(diǎn)表1 隧道洞門類
(2) 編程語言先進(jìn):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āＯ到y(tǒng)條理清楚,結(jié)構(gòu)緊湊,程序執(zhí)行效率高。
(3) 隧道洞口設(shè)計(jì)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(yán)格的分析比較,找出其中的規(guī)律,成功地設(shè)計(jì)出鐵路隧道參數(shù)化設(shè)計(jì)與繪圖系統(tǒng)。由于經(jīng)過高度的抽象分析,隧道洞口設(shè)計(jì)的參數(shù)已減少到最低限度,使隧道洞口設(shè)計(jì)簡單明快。
(4) 界面豐富友好,使用方便:該系統(tǒng)綜合運(yùn)用了MDI 窗口設(shè)計(jì)技術(shù),界面中包括動畫、下拉式菜單、圖標(biāo)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(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)一次生成,大大減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動強(qiáng)度, 極大地提高了勞動生產(chǎn)率。
(6) 隨機(jī)的熱幫助系統(tǒng):該系統(tǒng)帶有標(biāo)準(zhǔn)的WIN2 DOWS 下的幫助系統(tǒng),任何時(shí)刻只要按下F1 鍵可取得幫助。當(dāng)焦點(diǎn)位于當(dāng)前設(shè)計(jì)項(xiàng)時(shí),按F1 鍵可取得關(guān)于當(dāng)前設(shè)計(jì)項(xiàng)的幫助。
(7) 先進(jìn)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(xiàng)目及項(xiàng)目中的程序圖標(biāo)。
6 系統(tǒng)包含的設(shè)計(jì)內(nèi)容
隧道洞口設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)所在。
隧道進(jìn)出口設(shè)計(jì)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(yīng)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)
