朱 聰，李柏林，何朝明，王 強

（西南交通大學機械工程學院，成都610031）

ObjectARX是針對AutoCAD平臺上的二次開發(fā)而推出的一個開發(fā)軟件包。它提供了以C語言為基礎的面向對象的開發(fā)環(huán)境及應用程序接口，能快速地訪問AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫。

接觸網(wǎng)設計的主要內容是接觸網(wǎng)平面布置圖設計。高速鐵路車站接觸網(wǎng)平面設計的各個步驟，包括支柱布置、錨段劃分、中心錨結確定、附加導線布置、生成接觸網(wǎng)布置信息表和統(tǒng)計圖等。

目前國內使用的接觸網(wǎng)平面布置圖AutoCAD系統(tǒng)主要有兩種形式，各有弊端。一類系統(tǒng)將鐵路接觸網(wǎng)中使用的部件劃分成一組組圖形塊，利用AutoCAD的基本繪圖功能分別進行繪制，然后進行計算組合，最后完成設計[1]。使用此系統(tǒng)，設計接觸網(wǎng)布置圖比較容易，設計人員能借助它較快地繪制出一張平面CAD布置圖。但生成的CAD圖中，各實體之間都是獨立的，相互間沒有數(shù)據(jù)聯(lián)系，而某些設計計算需要使用元件之間的相互聯(lián)系（支柱布置、錨段劃分等），全部要求通過手工計算，非常不便。另一類系統(tǒng)能夠實現(xiàn)利用接觸網(wǎng)元件之間的聯(lián)系進行設計，繪制過程煩瑣，這類方法在錯誤檢查與修改方面存在缺陷，如果出錯，需要設計人員重新填寫數(shù)量巨大的屬性數(shù)據(jù)。本文的接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)驅動系統(tǒng)具有如下特點：（1）友好的圖形繪制界面；（2）適用于多種不同的鐵路線路；（3）接觸網(wǎng)的主要元件都設計為存有數(shù)據(jù)的實體，更加方便的計算、修改和存儲數(shù)據(jù)；（4）繪制平面布置圖的全部過程更加智能化，簡化工作量，使設計的速度和準確性得到提高；（5）智能收集并整理圖紙數(shù)據(jù)，在完成圖形繪制后，自動生成信息表、統(tǒng)計表，統(tǒng)計重要元件的類型、數(shù)量等數(shù)據(jù)。

1 數(shù)據(jù)驅動架構

在繪圖過程中，對某項屬性數(shù)據(jù)進行修改后，此屬性數(shù)據(jù)對應的過程自動進行相應的改變。以支柱屬性數(shù)據(jù)為例，如圖1。

圖1 接觸網(wǎng)繪圖系統(tǒng)流程圖

2 數(shù)據(jù)驅動算法實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)初始化

數(shù)據(jù)初始化的作用是為得到布置所需的線路數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)一部分存入外部的Excel中，另一部分存入到線路的擴展屬性中，通過這些數(shù)據(jù)自動生成線路多段線，如正線、站線和渡線。數(shù)據(jù)初始化的步驟如下：

（1）輸入初始化數(shù)據(jù)，保存在預先設置好的EXCEL中；

（2）點擊選取要生成的線路類型和編號；

（3）連續(xù)點取多條線段，建立線段集合；

（4）將線段集合中的線段從左到右排序；

（5）遍歷全圖，獲得所選線段的起始兩端點，建立點集合；

（6）將點集合中的點按照X坐標從小到大排序；

（7）分別循環(huán)從線集和點集中取出一線一點，判斷此點是否為此線起點，若是則執(zhí)行步驟（8），否則執(zhí)行步驟（9）；

（8）將此點按此線的線型加入到多段線點集中；

（9）將此點按直線連接的方式加入到多段線點集中；

（10）將多段線點集合中的點生成多段線；

（11）建立名為“PolyLine”的圖層，并將此多段線存入；

（12）將線路類型和編號存入多段線屬性中，保存在圖紙中；

（13）繼續(xù)步驟（1）直到圖中所有線路選取結束為止。

在步驟（7）中，如果點不為線段的起點，表示用戶選擇的多條線段中出現(xiàn)不連續(xù)情況，即相鄰線段不是首尾相連，有一定距離，處理方式為將前面線段終點與后面線段起點以直線方式連接。

合并生成多段線后，將線路屬性存入線路是為區(qū)別不同線路，將多段線統(tǒng)一存入到同一圖層是為方便信息的提取和加快程序運行速度。這樣不同的線路圖和不同的選取線路方式可以獲得不同的線路數(shù)據(jù)，生成不同的線路。

結果：初始化數(shù)據(jù)完成，線路多段線生成，線路類型、編號、里程等信息存入線路。

2.2 支柱布置

圖2 支柱布置總體流程圖

支柱布置總體流程圖如圖2。支柱布置結果影響著整個設計的準確性。布置支柱前，首先需輸入標準跨距、跨距比、道岔向外參數(shù)、道岔向內參數(shù)、橋里程、信號機等數(shù)據(jù)，然后按照圖元間的關系和一定的規(guī)則循環(huán)對每條線路進行支柱布置。布置支柱的過程中，會出現(xiàn)相鄰兩支柱線上距離過大或過小的情況，就需要再布置支柱或調整距離，這里通過調用剩余長度支柱布置函數(shù)ResidenLen-DisTrutDisign()即可。

剩余長度支柱布置算法：

假定相鄰跨距比為1.15、標準跨距：l標跨=50 m，則lmax=50×1.15=57.5 m，lmin=50×(2－1.15)=42.5 m。lmax向下取整為57 m，lmin向上取整為43 m。 相鄰跨距比系數(shù)：l系=[1－相鄰跨距比，相鄰跨距比－1] 。如果定義相鄰跨距比為1.15，則1－1.15≤l系≤1.15－1，即－0.15≤l系≤0.15。

標準跨距：在完成道岔等特殊位置的支柱定義后，其余支柱布置時，標準跨距優(yōu)先滿足。

當lmax

當2lmax

當3lmin

當2lmin+lmax

當3l標跨

當3lmax

當3lmin+lmax

布置完畢調用ChangeTrutPtDataAll()函數(shù)給支柱寫入屬性數(shù)據(jù)，支柱中需要存放的屬性很多，例如：繪制時手工設定；計算其它實體屬性的條件；通過與其它實體的關系計算得到。這些屬性使支柱與錨塊、拉出值和信息表的數(shù)據(jù)相互聯(lián)系，錨段劃分時，通過支柱的坐標和間距設定下錨點，計算錨段長度；繪制拉出值時，根據(jù)支柱坐標確定拉出值位置，根據(jù)支柱類型確定拉出值大?。唤y(tǒng)計支柱時，根據(jù)支柱類型、編號等自行生成統(tǒng)計表。所以通過調節(jié)標準跨距或跨距比可以改變支柱布置的方式和內部存儲的屬性數(shù)據(jù)，從而改變后續(xù)功能的結果，以達到用戶的最終需求。

結果：支柱布置完成，支柱橫縱坐標、支柱編號、支柱所在線路信息、支柱里程和支柱類型等屬性存入支柱。

2.3 錨段劃分

錨段劃分的功能包括錨段劃分和中心錨結的確定。根據(jù)前面存儲的數(shù)據(jù)，讀取錨塊所在支柱的數(shù)據(jù)信息可以計算得到錨塊位置和編號，讀取線路信息可以得到錨塊所在線路名稱。劃分錨塊后，還要對支柱的屬性進行更新，如是否為下錨柱，是否為轉換柱，是否在絕緣錨段關節(jié)區(qū)域等，為信息表布置提供數(shù)據(jù)基礎。所以支柱數(shù)據(jù)和錨塊數(shù)據(jù)是相互驅動，相互決定的。

結果：錨塊劃分完成，錨塊相關信息數(shù)據(jù)存入錨塊。

2.4 布置拉出值和附加導線

拉出值的作用是為了使受電弓滑板工作均勻，并防止發(fā)生刮弓和脫弓事故。附加導線是為了維持良好的供電質量和保證供電系統(tǒng)的可靠運行不可缺少的組成部分。對一個支柱計算拉出值時，通過讀取支柱的數(shù)據(jù)，如支柱坐標、類型等，再將這些數(shù)據(jù)結合用戶輸入的信息決定拉出值位置和計算拉出值大小。拉出值以文本的方式輸出，同時也要給拉出值寫入屬性數(shù)據(jù)，為后面的信息表提供數(shù)據(jù)基礎。拉出值的數(shù)據(jù)是根據(jù)讀取錨塊中的數(shù)據(jù)確定的，如支柱在錨段區(qū)間內就要給拉出值賦予“絕緣”或“非絕緣”屬性，支柱排序也影響著拉出值類型。

結果：拉出值、附加導線生成，相關文本信息存入拉出值。

2.5 生成信息表和工程數(shù)量統(tǒng)計表

信息表的主要作用是為了便于施工參考和為后續(xù)統(tǒng)計表中的統(tǒng)計數(shù)量作數(shù)據(jù)基礎。信息表包括：附加導線、支柱基礎編號、側面限界、支柱類型、吊柱及硬橫跨類型、地質情況/基礎類型和接觸網(wǎng)安裝圖號等。

生成圖中元件的統(tǒng)計數(shù)據(jù)是接觸網(wǎng)布置圖設計的最終目的。統(tǒng)計表主要包括《避雷器設置表》、《道岔表》、《工程數(shù)量表》、《錨段長度表》、《號碼牌表》、《說明》和《簽署欄》等。

通過遍歷信息表中所有文本的屬性數(shù)據(jù)，循環(huán)統(tǒng)計相應數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)，再通過一些公式、經驗計算出結果，就可以得到相應元件的數(shù)量和信息出現(xiàn)的次數(shù)。

結果：信息表、統(tǒng)計表（各接觸網(wǎng)材料的類型和數(shù)量）生成。

3 應用實例

以下結合高速鐵路接觸網(wǎng)設計典型工程實際用例，簡要介紹數(shù)據(jù)驅動在二次開發(fā)中的應用。

此系統(tǒng)是在Windows環(huán)境下使用.NET和ObjectARX2008進行開發(fā)，適用于AutoCAD2008及其以上版本，編譯軟件使用VisualStudio2005。

高速鐵路接觸網(wǎng)繪圖系統(tǒng)根據(jù)布置圖中不同元件的繪制特點，在AutoCAD2008的內置菜單中加入屏幕菜單，繪制系統(tǒng)的菜單就嵌入進了AutoCAD菜單欄。系統(tǒng)菜單的功能主要是生成接觸網(wǎng)平面布置圖系統(tǒng)的主菜單，方便用戶操作。主菜單下拉產生獨立的繪圖指令模塊，使各個子模塊分別實現(xiàn)相應的功能。高速鐵路接觸網(wǎng)繪圖運行過程如圖3。

圖3 繪圖系統(tǒng)執(zhí)行過程流程圖

（1）輸入相應的初始化數(shù)據(jù)，如道岔參數(shù)、支柱間距、圖紙比例、安裝圖號等，并存儲在Excel表中，如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)初始化

（2）運行各個模塊分別進行支柱布置錨段劃分、拉出值繪制、附加導線繪制等，如圖5。

（3）繪制信息表、統(tǒng)計表等，如圖6。

（4）通過前面所得數(shù)據(jù)和參數(shù)，進行跨距、風偏、風載荷和側面限界等的計算。

圖5 站場局部繪制圖

圖6 信息表

4 結束語

隨著我國電氣化鐵路的進一步推廣，國內有關接觸網(wǎng)的CAD系統(tǒng)研究越來越多。與其他CAD輔助系統(tǒng)相比較，本文的研究在智能和自動化方面提高了很多，使用本系統(tǒng)能提高接觸網(wǎng)布置圖的準確度和設計速度。整個接觸網(wǎng)布置圖設計任務，能夠通過非常簡單的命令準確完成。運用ObjectARX把接觸網(wǎng)設計元件做成系統(tǒng)的自定義實體,并且在實體中包含有與接觸網(wǎng)有關的數(shù)據(jù)，使得在數(shù)據(jù)發(fā)生改變后，接觸網(wǎng)布置圖能自行調整，減少設計時間，提高設計的準確性。通過數(shù)據(jù)驅動技術，在使用ObjectARX編程時，能更加方便地保存和讀取數(shù)據(jù)。使得不同程序間的數(shù)據(jù)傳遞更加直接，更容易、更快速地實現(xiàn)不同的功能，可廣泛地用于鐵路接觸網(wǎng)的布置設計中。

[1] 趙建軍，何寒冰. 接觸網(wǎng)智能CAD系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)[J] .微計算機信息，2007（12）：165-167.

[2] 黃銳，祁成兵，王輝. 擴展實體數(shù)據(jù)在AutoCAD二次開發(fā)中的應用[J] . 山西建筑，2008（11）：363-365.

[3] 王田煜，徐剛. 基于ObjectARX的AutoCAD二次開發(fā)技術[J] . 河北能源職業(yè)技術學院學報，2003，（2）：28-30.

[4] 闖濤，趙良臣.用ObjectARX進行AutoCAD二次開發(fā)的研究[J] . 浙江工程學院學報，2003，20（1）：37-40．

[5] 鐵道勘測院. 接觸網(wǎng)設計手冊[S] . 北京：中國鐵道出版社，1992：25-55.