牽引供電系統(tǒng)計算軟件的開發(fā)和應(yīng)用

楊文才

（中國中鐵武漢電氣化局集團有限公司，武漢 430000）

方法與應(yīng)用

牽引供電系統(tǒng)計算軟件的開發(fā)和應(yīng)用

楊文才

（中國中鐵武漢電氣化局集團有限公司，武漢 430000）

本文研究開發(fā)的牽引供電系統(tǒng)計算軟件以VC++為設(shè)計平臺，采用ActiveX Automation技術(shù)對AutoCAD進行二次開發(fā)，以實現(xiàn)VC++界面對AutoCAD的繪圖控制，可以計算各種線路條件、各種牽引變壓器接線形式、各種牽引網(wǎng)供電方式以及各種牽引供電方案的主要技術(shù)指標，將VC++豐富的人機界面、高效的執(zhí)行效率、強大的底層交換數(shù)據(jù)能力和AutoCAD強大的繪圖功能有機結(jié)合起來，提高了工程設(shè)計的效率和質(zhì)量。

牽引供電；VC++；ActiveX Automation；AutoCAD

牽引供電系統(tǒng)計算是開展電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，是進行牽引變電設(shè)備選型、接觸網(wǎng)導(dǎo)線選擇的基本依據(jù)。

傳統(tǒng)的設(shè)計方法是分別使用單純的計算工具和繪圖工具，將設(shè)計輸入和輸出依靠手工組合在一起，既耗費大量的時間和精力在繪制圖形和表達結(jié)果上，又容易在過程中出錯。因此為了精確計算、形象顯示牽引供電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)輸入和各項技術(shù)指標的結(jié)果輸出，使用計算機技術(shù)，實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)設(shè)計一體化的設(shè)計是必須的。

本文建立了以VC++為核心的牽引供電系統(tǒng)計算模塊，并采用ActiveX Automation技術(shù)對AutoCAD進行了二次開發(fā)，對牽引供電設(shè)計基礎(chǔ)輸入、指標結(jié)果進行了輸出，可以形象的顯示牽引供電系統(tǒng)設(shè)計的流程，有利于指導(dǎo)設(shè)計工作。

1 軟件的開發(fā)工具

1.1 開發(fā)思路

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計由于其特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合線路設(shè)計標準、縱斷面條件、車站分布、行車組織、機車參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù)等進行各項指標的計算，軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用VC++豐富的人機界面、高效的執(zhí)行效率、強大的底層交換數(shù)據(jù)能力，其強大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程語言，實現(xiàn)了牽引供電系統(tǒng)計算模塊。

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)果需要綜合體現(xiàn)各種輸入條件，充分表達牽引供電方案的合理性，必須采用形象的圖表格式來表述，并作為上序資料提供給下序?qū)I(yè)。AutoCAD以其優(yōu)異的繪圖功能、易學(xué)易用等特點，現(xiàn)已成為國際上廣為流行的繪圖工具，特別是其通用性強、具有多種工業(yè)標準和開放的體系結(jié)構(gòu)，使得它在土木、水利、機械、電和船舶等領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，因此以AutoCAD的格式作為設(shè)計輸出的方式是最為理想的方式。

1.2 二次開發(fā)AutoCAD技術(shù)簡介

（1）AutoLisp技術(shù)

AutoLisp是一種完全內(nèi)嵌的解釋性表處理語言程序以函數(shù)方式構(gòu)成，語法靈活簡潔，表達能力強，非常容易掌握，但缺乏與外部程序接口能力，代碼保密性差。

（2）ADS技術(shù)

ADS是一種開發(fā)AutoCAD應(yīng)用程序的C語言程序設(shè)計環(huán)境，表現(xiàn)出優(yōu)越的數(shù)值計算功能，運行速度快，但ADS編輯環(huán)境、調(diào)試、追蹤都不方便，開發(fā)效率不高，一般用戶難以掌握，而且ADS程序必須通過LISP解釋器加載，使其性能不能得到充分發(fā)揮。此外，AutoLisp和ADS都無法充分享用Windows提供的豐富資源，無法適應(yīng)工程設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。

（3）ActiveX Automation技術(shù)

ActiveX Automation是微軟公司推出的一個技術(shù)標準，其核心技術(shù)是允許一個Windows應(yīng)用程序通過暴露對象控制和操作另一個Windows應(yīng)用程序。由于ActiveX技術(shù)是一種完全面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，所以許多面向?qū)ο蠡幊痰恼Z言和應(yīng)用程序，可以通過ActiveX與AutoCAD進行通信，實現(xiàn)應(yīng)用程序之間相互控制、相互調(diào)用。使用VC++作為基本程序設(shè)計語言，無論其效率、數(shù)據(jù)處理和軟便件的控制能力都是最好的，其主要設(shè)計功能流程如圖1所示[3]。

圖1 VC++二次開發(fā)AutoCAD設(shè)計功能示意圖

程序以VC++為平臺，使用ActiveX Automation技術(shù)，可以輕松地在客戶應(yīng)用程序和對象之間建立聯(lián)系，方便圖形繪制、數(shù)據(jù)管理和制表打印。因此，本文選用該技術(shù)二次開發(fā)AutoCAD。

2 軟件實現(xiàn)

2.1 軟件功能模塊

牽引供電系統(tǒng)計算軟件是一個交流電氣化鐵道牽引供電的計算軟件，以VC++實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和主要技術(shù)指標的計算，以AutoCAD實現(xiàn)軟件結(jié)果的輸出，牽引供電系統(tǒng)計算軟件的功能結(jié)構(gòu)模塊如圖2所示。

圖2 牽引供電系統(tǒng)計算結(jié)構(gòu)功能示意圖

2.2 牽引供電計算模塊

軟件的VC++界面是用戶操作的平臺，采用Windows風(fēng)格，根據(jù)用戶輸入的線路參數(shù)、行車參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、牽引網(wǎng)參數(shù)以及設(shè)置供電布局方案，按照相關(guān)的設(shè)計規(guī)范完成牽引供電系統(tǒng)主要技術(shù)指標的計算，其各個模塊的功能說明如表1所示。

表1 各模塊的功能

2.3 ActiveX Automation二次開發(fā)AutoCAD模塊

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計涉及多專業(yè)、自身特色復(fù)雜，需要綜合表達出設(shè)計各項因數(shù)。運用VC++和ActiveX Automation技術(shù)對AutoCAD進行二次開發(fā)，以實現(xiàn)VC++界面對AutoCAD的控制，不但充分發(fā)揮了VC++在計算、數(shù)據(jù)處理以及界面友好性和事件驅(qū)動方面的優(yōu)勢，而且充分利用了AutoCAD的繪圖功能。

2.3.1 線路車站示意圖

線路坡度是鐵路設(shè)計技術(shù)標準中的重要一項指標，通過輸入線路的坡度、坡長數(shù)據(jù)來繪制縱斷面示意圖，通過輸入橋隧表和車站表數(shù)據(jù)在縱斷面上繪制相關(guān)附加信息；可以直觀的判斷牽引供電系統(tǒng)所處的區(qū)段坡度，以此初步估計該區(qū)段的負荷大小（坡度越大、機車曲流越大）；并可以直觀的顯示接觸網(wǎng)末端電分相所處的坡度，以此判斷電分相的設(shè)置方案；同時還可以初步評估牽引供電方案的設(shè)置情況，以此評判牽引變電所選址位置。

2.3.2 牽引供電方案示意圖

通過對線路技術(shù)標準、機車類型、列車對數(shù)、行車組織等方面因素綜合分析，可以初步設(shè)計牽引供電系統(tǒng)的供電方式和牽引供電方案布置，由VC++界面設(shè)置的牽引供電設(shè)施布置方案繪制示意圖。

2.3.3 牽引供電計算指標表

牽引供電計算的電流、電壓、容量等參數(shù)是進行牽引變電設(shè)備選型、接觸網(wǎng)導(dǎo)線選擇的基本依據(jù)，通過對應(yīng)線路區(qū)段、牽引供電設(shè)施位置輸出顯示技術(shù)指標表，以此可以判斷方案的合理性。

3 應(yīng)用實例

以西南山區(qū)某電氣化鐵路為例，國鐵I級，單線，限制坡度30‰，列車設(shè)計行車速度120 km/h，機車類型：客機 SS9，貨機SS3B（雙節(jié)雙機）；牽引定數(shù)3 000 t；牽引供電系統(tǒng)采用單相工頻（50 Hz）25 kV交流制，帶回流線的直接供電方式，S1～S5區(qū)段新建2座牽引變電所；牽引變電所采用110 kV三相Vv型牽引變壓器。通過輸入相關(guān)線路、系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)置牽引變電所方案后進行牽引供電計算。其主要功能實現(xiàn)示例如圖3所示，輸出結(jié)果如圖4所示。

圖3 牽引供電系統(tǒng)計算軟件主界面示意圖

圖4 VC++二次開發(fā)AutoCAD輸出結(jié)果示意圖

4 結(jié)束語

應(yīng)用證明，通過使用VC++平臺，運用ActiveX Automation對AutoCAD進行二次開發(fā)的技術(shù)，既可以利用VC++可視化編程語言所具有的友好的操作界面和強大的數(shù)據(jù)處理功能，又可以充分利用AutoCAD應(yīng)用程序強大的圖形處理功能，牽引供電系統(tǒng)計算軟件將兩者的優(yōu)勢充分地結(jié)合起來，實現(xiàn)了電氣化牽引供電系統(tǒng)專業(yè)的一體化設(shè)計思想，極大地提高了工程分析計算、圖形設(shè)計功能，其精確的計算能力和良好的圖形輸出為牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計提供了強有力的技術(shù)支持。

[1]曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國鐵道出版社，1987.

[2]李群湛, 賀建閩. 牽引供電系統(tǒng)分析[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.

[3]楚振宇.基于ActiveX Automation的鐵路工程計算機輔助設(shè)計一體化 [J].鐵道學(xué)報，2000（2）：114-117.

[4]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設(shè)計院.電氣化鐵道設(shè) 計手冊－牽引供電系統(tǒng)[S].北京：中國鐵道出版社，1988.

[5]李良威，鄧云川，林宗良. 牽引供電系統(tǒng)繼電保護整定計算軟件的開發(fā)[J]. 鐵路計算機應(yīng)用，2012（9）：18-20.

責(zé)任編輯 徐侃春

Calculation software on Traction Power Supply System

YANG Wencai
( China CREC Railway Wuhan Electrif i cation Bureau Group, Wuhan 430000, China )

The research and development of calculate software on Traction Power Supply System were based on VC + + platform, which was adopted ActiveX Automation technology for secondary development of AutoCAD, to make the VC++ interface for AutoCAD drawing control, calculate all kinds of lines, all kinds of traction transformer connection form, all kinds of traction network power supply mode and various technical indicators calculation of the traction power supply scheme. Combined with abundant interface, efficient execution efficiency, strong ability of the underlying data exchange and combine the AutoCAD powerful graphics functions, the eff i ciency and quality of engineering design were improved.

Traction Power Supply System; VC++; ActiveX automation; AutoCAD

U233.2∶TP39

A

1005-8451（2015）05-0031-03

2014-11-12

楊文才，工程師。