基于AutoCAD_VBA的無縫線路一體化設計系統開發

敖　翔

(呼和浩特鐵路局，呼和浩特　010010)

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基于AutoCAD_VBA的無縫線路一體化設計系統開發

敖翔

(呼和浩特鐵路局，呼和浩特010010)

摘要：該系統利用AutoCAD VBA API成熟的內部封裝機制，將大量查表計算工作和參數運算整合到程序模塊內，將多個分步計算公式在程序內部進行推導合并，并利用可視化編程工具形成用戶界面。使用戶輸入最少的參數完成整部計算，加快計算速度，減少錯誤。該系統還包含繪圖模塊，運行VBA宏指揮CAD自動繪制無縫線路單元軌節布置圖。經過多個無縫線路設計項目驗證，結果證明該系統準確可靠。

關鍵詞：無縫線路；鎖定軌溫；CAD VBA; 自動繪圖

在國家加強西部鐵路基建投資的大背景下，西部鐵路交通事業正步入高速發展階段。隨著鐵路無縫化的進一步深入，大量的新建線路、既有線改造需要鋪設無縫線路[1]，勘測設計任務十分艱巨。

目前，勘察設計行業最主要的圖形輔助設計軟件為AutoCAD平臺，是Autodesk(歐特克)公司開發的自動計算機輔助設計軟件，主要用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計，經過多年發展現已經成為國際上最為流行的圖形輔助設計工具。它采用開放的架構體系，各行業用戶可以根據自身特點，進一步開發更適合于專業的應用插件，以滿足各行業自身的勘察設計需求。AutoCAD 二次開發接口[2-3]提供了種類豐富的編程語言，如基于C#的ARX、基于VB的VBA、基于腳本的Lisp等，用戶可以據自身實際情況決定選用哪種API進行開發定制。

Visual Basic for Applications(簡稱VBA)是新一代標準宏語言，是基于Visual Basic for Windows發展而來。它與傳統的宏語言不同，其具有面向對象的程序設計概念和方法。VBA不但繼承了VB簡便、可視化的開發機制，而且還具有與VB相似的語言結構，它們的集成開發環境IDE(Integrated Development Environment)也幾乎相同。但VBA專門針對AutoCAD、Office等應用程序進行優化。可輕松訪問AutoCAD 、Excel內部數據，尤其善于在兩種程序間進行交互開發。VBA編程效率非常高，是理想的輔助設計軟件開發工具。

1編程思路

計算程序利用VBA[4]成熟的內部封裝機制，將大量查表工作和參數運算整合到程序內部模塊內，將多個分步計算公式在程序內部進行合并推導，并利用可視化編程工具形成用戶界面，大大簡化計算過程，加快計算速度，減少錯誤。而后利用程序計算形成的內部數據表，指揮VBA自動繪制無縫線路[5]單元軌節布置圖。

2鎖定軌溫計算流程(圖1)

圖1　鎖定軌溫計算流程

2.1　無縫線路穩定性分析

無縫線路作為新型的軌道結構，它在結構上限制了鋼軌的伸縮，當溫升較大時，鋼軌內存積巨大的溫度壓力可能造成鋼軌臌曲，須由穩定性分析[6-7]來確定無縫線路允許溫升標準。

計算模型假定軌道框架為置于連續彈性基礎上的等截面無限長梁。

定曲率法統一公式

允許溫升計算公式

2.2　無縫線路強度分析

無縫線路的鋼軌在冬季溫降較大時承受較大的溫度拉力。進行無縫線路的強度檢算，目的就是要控制鋼軌所承受的溫度拉力，使之處于容許限度之內，避免發生斷軌事故。

計算模型假定軌道框架為置于連續彈性基礎上的等截面無限長梁。

軌底荷載應力計算公式

允許溫降計算公式

2.3　鎖定軌溫的計算

無縫線路鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準。正確合理的設計鎖定軌溫是保證無縫線路運營安全的前提。根據以往設計經驗及現場溫度數據，結合允許溫升、允許溫降兩方面因素，鎖定軌溫設計采用T0鎖定軌溫計算公式

其中，Tmax,Tmin為調查搜集的現場歷年最高氣溫、最低氣溫；Δt升、Δt降分別為允許溫升、允許溫降。

2.4　實現原理(圖2)

圖2　無縫線路設計實現原理

3單元軌節布置流程(圖3)

圖3　單元軌節布置流程

3.1　長軌條長度計算

通過起訖里程相減獲得長軌條長度(相減后須處理斷鏈數據)。長度整除單元軌節標準長度1 997.36，除不盡獲得余數，余數不得小于200 m，否則重新計算并配軌，計算程序[8]如下：

Dim qidian As Single’聲明起點里程

Dim zhongdian As Single’聲明終點里程

Dim changdu As Single’聲明長軌條長度

Sub danyuan()’計算單元軌節個數及陪軌長度

qidian=TextBox1.Text

zhongdian=TextBox2.Text

changdu=qidian-zhongdian+(DL(duanlian))

geshu=Round(changdu / 1997.36， 0)

peigui=changdu Mod 1997.36

If peigui <200 Then

geshu=Round(changdu / 1997.36， 0)-1

peigui=(changdu-geshu * 1997.36) / 2

geshu=Round(changdu / 1997.36， 0)+1

Else

geshu=Round(changdu / 1997.36， 0)

peigui=changdu Mod 1997.36

End If

End Sub

3.2　繪制鎖定軌溫標注

鎖定軌溫標注首先根據輸入的起訖軌溫，獲得起點、終點單元軌節需要標注的數據，再根據上一模塊計算出的單元軌節個數，保證相鄰單元軌節軌溫相差不超過±3 ℃。

Sub guiwen() '計算鎖定軌溫標注

qdguiwen=TextBox3.Text

zdguiwen=TextBox4.Text

wencha=Abs(qdguiwen-zdguiwen)

If wencha > 3 Then

If wencha / geshu > 3 Then

MsgBox "請重新計算軌溫"

End if

Else

geshu=geshu / 2

End If

geshu=geshu

End Sub

3.3　繪制斷鏈標注

將斷鏈數據處理為文字型數組，在常用dwt模板文件中新建塊參照，由于塊參照文件的可編輯特性，可通過文字型數組的.count屬性獲得斷鏈數據表的數據個數，在經過vba處理附加至每個斷鏈塊參照中。見圖4。

圖4　斷鏈塊插入示意

4算例

錫林浩特至多倫鐵路鋪設無縫線路工程位于藍多段為錫多線南端部分位于內蒙古自治區錫林郭勒盟境內，起點為正藍旗，終點為多倫，線路經過正藍旗、多倫縣。線路和軌道主要技術標準分別見表1、表2。

表1　線路主要技術標準

表2　軌道主要技術標準

在強度檢算模塊(圖5)、穩定性檢算模塊(圖6)輸入相應軌道參數后，計算得出最終鎖定軌溫為正藍旗端(16±3) ℃、多倫端(13±3) ℃。由于藍多鐵路全線均為簡支梁橋，無需針對每座橋單獨建模進行無縫線路檢算。在強度和穩定性檢算中，橋上附加縱向力[9-10]已予以考慮，對全線鎖定軌溫檢算無影響。單元軌節布置圖繪制界面如圖7所示。

圖5　強度檢算模塊

圖6　穩定性檢算模塊

圖7　單元軌節布置圖繪制界面

在單元軌節布置圖繪制界面錄入相關參數后點擊繪圖，后臺繪圖模塊自動處理之前計算的軌溫、軌長數據，同時合并處理斷鏈數據，利用VBA-API[11-12]指揮CAD成圖。最終圖紙效果見圖8。

圖8　無縫線路單元軌節布置圖成圖

5結語

無縫線路一體化設計系統是一個綜合性強、準確性高的輔助設計軟件，其不但能夠完成鎖定軌溫及其相關數據的計算，還能夠根據計算數據進行CAD圖紙的自動繪制。對于提高設計效率和準確性有一定的使用價值。經過多個無縫線路設計項目驗證，結果證明該系統準確可靠。

參考文獻：

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[5]劉浩，魏賢奎，胡志鵬，等.大跨斜拉橋上無縫線路計算軟件開發及應用[J].鐵道標準設計，2013(12)：9-14.

[6]于俊紅，王平.無縫道岔鋼軌溫度力與位移影響因素分析[J].鐵道標準設計，2002(6)：21-23.

[7]馮青松，雷曉燕.無縫線路穩定性有限元分析[J].鐵道標準設計，2004(11)：18-22.

[8]高光來.計算機應用基礎[M].呼和浩特:內蒙古大學出版社，2002:122-125.

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[10]謝鎧澤，徐井芒，魏賢奎，等.橋上無縫線路附加伸縮力放散的計算研究[J].鐵道標準設計，2012(4)：28-30.

[11]劉鐵華.基于AutoCAD平臺的隧道檢測成圖軟件設計[J].鐵道標準設計，2014(8)：120-122.

[12]朱桂華，朱寶生.基于VBA技術實現Excel數據生成CAD對象的方法[J].中國西部科技(學術)，2007(8)：92-93.

Development of CWR Integrated Design System Based on AutoCAD_VBA

AO Xiang

(Hohhot Railway Bureau， Hohhot 010010， China)

Abstract：The system uses the proven internal encapsulation mechanism of AutoCAD VBAAPI to integrate a large amount of calculation and the parameter operation into the programming module. Multiple step calculation figures are deduced and combined within the program through the system， and user interface is formed by using visual programming tools to allow the user to input the least parameters to complete the whole calculation and speed up the computation and reduce errors. The system also contains Auto Draft module to run VBA macro and command CAD to draw automatically CWR unit rail plan. The results prove that the system is accurate and reliable after CWR engineering validation.

Key words：CWR; Stress-free rail temperature; CAD VBA; Automatic drawing

作者簡介：敖翔(1984—)，男，工程師，工程碩士。

收稿日期：2015-06-14； 修回日期：2015-06-24

中圖分類號：U213.9

文獻標識碼：ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.004

文章編號：1004-2954(2016)01-0019-04