基于.NET的高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

田升平

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 電氣化處， 西安 710043)

高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留是高速鐵路新出現(xiàn)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，目前采用的手工設(shè)計(jì)效率低、周期長(zhǎng)、質(zhì)量差。為此，我們?cè)诳偨Y(jié)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)理念及.NET平臺(tái)及最新的C#語(yǔ)言并結(jié)合SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留系統(tǒng)。本系統(tǒng)適用于高速鐵路中包括路基、橋梁和隧道在內(nèi)所有路況的接觸網(wǎng)接口預(yù)留，意在提高接觸網(wǎng)接口預(yù)留工作的設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景

1.1 高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留

在高速鐵路中，路基采用整體式道床，接觸網(wǎng)支柱需要在土建施工時(shí)預(yù)留；在橋梁施工時(shí)需要考慮接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)是否預(yù)設(shè)以及設(shè)置形式；而隧道內(nèi)大多采用預(yù)埋軌槽的方式預(yù)留接觸網(wǎng)懸掛裝置的支撐件，因此須在隧道二次襯砌施工時(shí)進(jìn)行。只有上述所有土建接口預(yù)留完成，接觸網(wǎng)專業(yè)才能進(jìn)行施工。

1.2 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.2.1 AutoCAD 2010

本系統(tǒng)屬于AutoCAD二次開(kāi)發(fā)軟件，運(yùn)行于AutoCAD 2010工程繪圖軟件平臺(tái)上。

1.2.2 NET平臺(tái)及C#語(yǔ)言

.NET是微軟全力推廣的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持多種編程語(yǔ)言，具有跨語(yǔ)言和跨平臺(tái)的互操作能力，采用托管型代碼及JIT編譯技術(shù)。C#是派生于C及C++的面向?qū)ο笄翌愋桶踩木幊陶Z(yǔ)言。

1.2.2 AutoCAD .NET API

最新的.NET API二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）更多的編程環(huán)境編程訪問(wèn)AutoCAD；

（2）更容易與Windows應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)；

（3）更容易訪問(wèn)高級(jí)接口以實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能；

（4）將AutoCAD中元素封裝為不同類型對(duì)象以實(shí)現(xiàn)模塊化編程。

1.2.3 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)

SQL Server 是高性能數(shù)據(jù)庫(kù)，具備出色的企業(yè)數(shù)據(jù)管理及商務(wù)智能等諸多優(yōu)點(diǎn)。為便于高效的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)及應(yīng)用，本系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)搭建數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留需要考慮線路特征、橋梁結(jié)構(gòu)形式、隧道斷面類型、接觸網(wǎng)接口方式等眾多專業(yè)因素，為了采用最新的軟件技術(shù)并結(jié)合上述專業(yè)因素以形成完整、可靠的接觸網(wǎng)接口預(yù)留，系統(tǒng)采用以下多種關(guān)鍵技術(shù)：

2.1 線路參數(shù)自動(dòng)提取技術(shù)

鐵路線路圖中的縱斷面圖包含上下行、直線和曲線、起始和終止里程、線路因素（半徑、長(zhǎng)度、緩和曲線）、長(zhǎng)短鏈等參數(shù)，由于縱斷面均采用專業(yè)軟件生成，故其數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一。系統(tǒng)自動(dòng)提取縱斷面中的上述參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.2 橋梁及隧道參數(shù)提取技術(shù)

系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的橋縱斷面圖提取橋梁缺口里程及橋墩里程參數(shù)，并由小橋涵表提取小橋涵參數(shù)，格式化于數(shù)據(jù)庫(kù)中。由隧道斷面圖提取隧道缺口里程及特征參數(shù)，結(jié)合不同隧道的臺(tái)車模板參數(shù)生成軌槽布置里程數(shù)據(jù)。

2.3 接觸網(wǎng)基礎(chǔ)及隧道懸掛點(diǎn)布置技術(shù)

結(jié)合接觸網(wǎng)、線路、路基、橋梁、隧道等專業(yè)控制因素（比如電分相、坡度、曲線因素、長(zhǎng)短鏈、小橋涵、隧道口、橋梁形式及缺口等），先由程序根據(jù)預(yù)設(shè)的算法計(jì)算出各中間柱、轉(zhuǎn)換柱、中心錨結(jié)柱、下錨拉線及附加導(dǎo)線對(duì)錨等的初步里程，再通過(guò)人工調(diào)整獲得最終的里程參數(shù)。由于高速鐵路隧道內(nèi)多采用軌槽預(yù)埋形式，且單個(gè)隧道內(nèi)可能有多種臺(tái)車模板尺寸，故針對(duì)各種臺(tái)車模板開(kāi)發(fā)出專用的隧道接觸網(wǎng)預(yù)留模塊。隧道內(nèi)預(yù)留的關(guān)鍵是控制接觸網(wǎng)吊柱跨距，保證軌槽位于臺(tái)車模板內(nèi)相應(yīng)位置，并控制臺(tái)車模板疊合長(zhǎng)度等因素。本系統(tǒng)將路基、橋梁和隧道等不同的接口預(yù)留形式整合，以形成統(tǒng)一的接口預(yù)留圖。

2.4 關(guān)鍵軟件技術(shù)

在AutoCAD下加載程序時(shí)需在命令行鍵入“NETLOAD”命令。在主程序的開(kāi)頭需要編寫以下代碼定義命令：

[CommandMethod("CMD")]

其中的“CMD”代表在AutoCAD中啟動(dòng)程序的命令。

所有數(shù)據(jù)根據(jù)不同的接口設(shè)計(jì)元素（如支柱里程、橋涵里程、長(zhǎng)短鏈、基礎(chǔ)類型等）及AutoCAD圖層而分類存儲(chǔ)于不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。在每次設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)均會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一個(gè)空表，將所有相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于其中，以便于修改和保存。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流程

為了調(diào)試及維護(hù)的便利，將系統(tǒng)按照模塊化結(jié)構(gòu)思想劃分為多個(gè)程序模塊，各自完成特定的功能，并通過(guò)程序核心模塊按照既定的執(zhí)行邏輯有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)詳細(xì)的組織結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖中“SQL數(shù)據(jù)庫(kù)接口”對(duì)其余功能模塊提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持。“AutoCAD .NET API支撐與調(diào)度模塊”是系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各功能模塊。

3.2 工作流程

系統(tǒng)工作流程如圖2。

接觸網(wǎng)接口預(yù)留設(shè)計(jì)的專業(yè)接口因素、限制條件較多，系統(tǒng)運(yùn)行步驟較長(zhǎng)，故在充分考慮設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)盡量做到自動(dòng)運(yùn)行。另外，在錨段劃分及路、橋、隧接口預(yù)留結(jié)合等關(guān)鍵步驟需反復(fù)進(jìn)行

人工調(diào)整才能達(dá)到滿意的效果。

圖2 系統(tǒng)流程圖

3.3 系統(tǒng)界面及運(yùn)行效果

系統(tǒng)主要執(zhí)行界面如圖3：

圖3 系統(tǒng)主界面

在AutoCAD 2010版命令行鍵入“HIR”以啟動(dòng)程序。系統(tǒng)生成的接口樣圖如圖4。

圖4 接觸網(wǎng)接口預(yù)留樣圖

4 系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用

4.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1.1 充分采用最新的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)

采用最新的.NET API 接口技術(shù)開(kāi)發(fā)，可直接利用其中許多高級(jí)編程接口，實(shí)現(xiàn)AutoCAD的高級(jí)繪圖功能，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)采用對(duì)話框形式的人機(jī)交互功能，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息、規(guī)范信息及錯(cuò)誤信息的提示，可及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改。

4.1.2 多專業(yè)接口數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與融合

對(duì)于線路、橋梁、隧道、路基等專業(yè)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，擯棄以往的人工采集方式，以軟件自動(dòng)讀取與篩選并輔以人工修正，可簡(jiǎn)化工作量，提高數(shù)據(jù)提取的準(zhǔn)確性。

4.1.3 優(yōu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)

采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)分類存儲(chǔ)各種專業(yè)數(shù)據(jù)，可隨時(shí)根據(jù)需要修改和讀取，并為后續(xù)接觸網(wǎng)施工圖的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。另外，采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)便于設(shè)計(jì)資源共享，可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用

本系統(tǒng)先后在多條高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留設(shè)計(jì)工作中得到應(yīng)用，包括蘭新鐵路、大西客專、西寶客專等項(xiàng)目，累計(jì)設(shè)計(jì)里程超過(guò)1 700 km。

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用模塊化編程思想，利用最新的.NET API 接口技術(shù)并結(jié)合SQL數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)而成。在總結(jié)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)輸入數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，針對(duì)橋梁、路基、隧道等不同的接口預(yù)留形式專門進(jìn)行優(yōu)化，最終將各種預(yù)留形式整合為統(tǒng)一的接口預(yù)留圖。應(yīng)用結(jié)果表明本系統(tǒng)可大幅度提高高速鐵路接觸網(wǎng)接口預(yù)留的設(shè)計(jì)效率，降低錯(cuò)誤幾率。

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