李成洋

自動(dòng)扶梯安裝工藝及其智能成圖軟件開發(fā)與應(yīng)用

李成洋

為了保證城市軌道交通自動(dòng)扶梯的正確安裝，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，研究了自動(dòng)扶梯與相關(guān)專業(yè)接口工藝，總結(jié)自動(dòng)扶梯安裝工藝圖出圖要素，并利用模塊化、流程化的3層軟件框架，開發(fā)了1套自動(dòng)扶梯安裝工藝圖智能繪制軟件，實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通自動(dòng)扶梯工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。

城市軌道交通；扶梯；安裝工藝；軟件

為增強(qiáng)城市軌道交通車站疏散能力，方便乘客，提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量，在其各車站設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)扶梯。自動(dòng)扶梯是城市軌道交通中一個(gè)重要的大型機(jī)械設(shè)備，根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，每條城市軌道交通線路基本都有200～300臺(tái)的自動(dòng)扶梯需要設(shè)計(jì)。對(duì)自動(dòng)扶梯安裝工藝進(jìn)行研究并開發(fā)智能成圖軟件，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和出圖效率有著重要的意義。

自動(dòng)扶梯安裝工藝設(shè)計(jì)涉及到與建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、環(huán)境設(shè)備監(jiān)控、綜合監(jiān)控、動(dòng)力照明、通信等相關(guān)系統(tǒng)的合理接口。

本文對(duì)自動(dòng)扶梯安裝工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，總結(jié)蒂森克虜伯、日立、迅達(dá)、康力、奧的斯、通力等扶梯廠家產(chǎn)品參數(shù)，利用包容設(shè)計(jì)方法研究與相關(guān)專業(yè)接口工藝，對(duì)自動(dòng)扶梯安裝工藝圖中表達(dá)要素進(jìn)行通用、標(biāo)準(zhǔn)、全面的研究。在施工圖階段，每臺(tái)自動(dòng)扶梯都要繪制相應(yīng)的施工及安裝工藝圖紙，有限的設(shè)計(jì)人員需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力完成工藝設(shè)計(jì)，所以，利用基于VBA的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，開發(fā)1套用于自動(dòng)扶梯安裝工藝圖紙智能成圖軟件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扶梯工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。

1 城市軌道交通中自動(dòng)扶梯安裝工藝

城市軌道交通因客流量較大，自動(dòng)扶梯采用公共交通型，按照使用位置的不同，分為室內(nèi)型自動(dòng)扶梯和室外型自動(dòng)扶梯。其安裝工藝涉及到各個(gè)階段與相關(guān)專業(yè)的接口，其中與土建專業(yè)關(guān)系最為緊密，預(yù)留自動(dòng)扶梯的開孔尺寸，直接影響到建筑專業(yè)的車站布置方案，所以，在安裝工藝圖上要清晰的表達(dá)關(guān)鍵尺寸要素，從而保證設(shè)備的精確安裝，減少設(shè)備招標(biāo)后調(diào)整量。

1.1 自動(dòng)扶梯與相關(guān)專業(yè)接口工藝

1.1.1 與建筑專業(yè)接口

以建筑專業(yè)提供的自動(dòng)扶梯數(shù)量、提升高度為基礎(chǔ)資料，針對(duì)項(xiàng)目中車站特點(diǎn)，設(shè)計(jì)自動(dòng)扶梯配置標(biāo)準(zhǔn)及布置。在初步設(shè)計(jì)階段，采用包容設(shè)計(jì)，繪制包含詳細(xì)尺寸（井道、開孔等）的自動(dòng)扶梯典型布置圖和基本結(jié)構(gòu)圖，以保證土建前期進(jìn)度。在設(shè)備招標(biāo)后，設(shè)計(jì)單位會(huì)簽土建專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留機(jī)坑，尤其注意站內(nèi)地面坡度對(duì)扶梯實(shí)際高度的影響，公式（1）、（2）分別給出了扶梯與地面是順坡和逆坡時(shí)的提升高度算法。進(jìn)入施工階段，對(duì)應(yīng)每臺(tái)扶梯出安裝工藝圖紙，指導(dǎo)廠家安裝設(shè)備。

式（1）中：H為扶梯提升高度；α為arctan（2/1000），2/1000為車站內(nèi)地面的坡度；L平上+L平下為扶梯上平段長(zhǎng)度與下平段長(zhǎng)度的和；H層為車站層高。

1.1.2 與結(jié)構(gòu)專業(yè)接口

扶梯安裝與結(jié)構(gòu)專業(yè)的接口體現(xiàn)在中間支撐、吊鉤、預(yù)埋鋼板等結(jié)構(gòu)件的布置及受力要求，其中吊鉤數(shù)量及承載可以根據(jù)扶梯提升高度進(jìn)行計(jì)算，也可以等距等值布置（如每隔5 m設(shè)置1個(gè)），如表1給出了對(duì)應(yīng)不同提升高度H的支撐及吊鉤數(shù)量統(tǒng)計(jì)表。

1.1.3 與其他專業(yè)接口

（1）裝修專業(yè)。自動(dòng)扶梯和電梯設(shè)備安裝完成后，由裝修專業(yè)收口，包括自動(dòng)扶梯三角機(jī)房的裝修，扶梯上下部機(jī)房前端的裝修坡度均由裝修專業(yè)負(fù)責(zé)，在進(jìn)行扶梯工藝設(shè)計(jì)時(shí)，上下工作點(diǎn)預(yù)留50 mm或100 mm的裝修層厚度。

（2）環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）。BAS系統(tǒng)需要監(jiān)控扶梯的5種運(yùn)行狀態(tài)，上行、下行、故障停梯、左、右扶手帶異常（出入口扶梯還包括上下機(jī)房蓋板被盜），并且這5種狀態(tài)可在車控室顯示。

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）。通過車控室綜合控制后備盤（IBP）設(shè)置自動(dòng)扶梯急停功能，對(duì)火災(zāi)狀態(tài)下停梯進(jìn)行控制。

（4）供電。根據(jù)扶梯不同型號(hào)及提升高度，提供供電專業(yè)其用電功率、配電要求（相線數(shù)、電機(jī)容量、負(fù)荷等級(jí)），供電專業(yè)對(duì)扶梯進(jìn)行配電設(shè)計(jì)。

（5）通信。要求公共區(qū)攝像頭監(jiān)控畫面對(duì)所有自動(dòng)扶梯全程覆蓋，不應(yīng)出現(xiàn)監(jiān)控死角。

圖1為扶梯與與相關(guān)專業(yè)接口工藝關(guān)系。

1.2 自動(dòng)扶梯安裝工藝圖出圖要素

自動(dòng)扶梯安裝工藝圖中要表達(dá)的要素可分為扶梯尺寸、機(jī)坑尺寸、中間支撐、吊鉤4個(gè)部分。除此之外，根據(jù)站內(nèi)扶梯與出入口扶梯安裝條件、土建基礎(chǔ)的不同，站內(nèi)扶梯要標(biāo)明與車站結(jié)構(gòu)柱的位置關(guān)系，出入口扶梯要標(biāo)明集水井及檢修孔的位置。

每張圖紙上要表達(dá)的尺寸、位置、受力等要素有60多個(gè)，對(duì)工藝圖至關(guān)重要的尺寸有扶梯提升高度、扶梯傾角、扶梯布置形式、上平段長(zhǎng)度、下平段長(zhǎng)度、上機(jī)坑深度、下機(jī)坑深度、中板開孔長(zhǎng)、井道投影長(zhǎng)、扶梯井道寬度等。圖2為站內(nèi)扶梯正視斷面圖出圖要素，圖3為出入口扶梯正視斷面圖出圖要素。

其中有多個(gè)尺寸相互關(guān)聯(lián)：

（1）扶梯提升高度=上工作點(diǎn)標(biāo)高-下工作點(diǎn)標(biāo)高。

（2）井道水平投影長(zhǎng)=下平段長(zhǎng)度+上平段長(zhǎng)度+扶梯提升高度/tan（扶梯傾角）。

（3）自動(dòng)扶梯的傾斜角度不大于30°，與樓梯并列布置且提上高度大于9 m的室外型自動(dòng)扶梯，一般采用27.3°。

（4）端部預(yù)埋鋼板長(zhǎng)=扶梯井道寬度。

（5）中間支撐數(shù)量、受力可根據(jù)提升高度計(jì)算；其位置在井道水平投影長(zhǎng)上均布（在沒有土建結(jié)構(gòu)影響的情況下）；支撐預(yù)埋鋼板頂面標(biāo)高可根據(jù)支撐水平位置、扶梯傾角、下工作點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行計(jì)算。

（6）吊鉤數(shù)量、受力可根據(jù)提升高度或井道水平投影長(zhǎng)計(jì)算；其位置在井道水平投影長(zhǎng)上均布（在沒有土建結(jié)構(gòu)影響的情況下）。

圖 1 扶梯與與相關(guān)專業(yè)接口工藝關(guān)系

2 軟件開發(fā)

表1 中間支撐及吊鉤數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)自動(dòng)扶梯安裝工藝圖出圖要素的總結(jié)，將扶梯安裝尺寸都定義為參數(shù)，利用基于VBA的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，用1組記憶圖形結(jié)構(gòu)的參數(shù)和一系列圖形繪制語言相結(jié)合，描述圖形的拓?fù)潢P(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)安裝工藝圖的參數(shù)化智能繪制。

2.1 軟件邏輯流程

基于VBA設(shè)計(jì)的自動(dòng)扶梯工藝圖繪制軟件可分為界面層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層3層結(jié)構(gòu)。界面層實(shí)現(xiàn)多個(gè)繪圖要素的人機(jī)交互；數(shù)據(jù)層對(duì)參數(shù)進(jìn)行暫存，并且通過扶梯安裝工藝規(guī)則智能判斷和提示參數(shù)的合理性；應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)扶梯工藝圖的快速繪制，并且輸出永久保持繪圖參數(shù)。其邏輯流程如圖4所示。

圖2 站內(nèi)扶梯正視斷面圖出圖要素

圖 3 出入口扶梯正視斷面圖出圖要素

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）AutoCAD對(duì)象類的引用有2種方式，常用的1種為直接利用編程語言中的程序?qū)傩?，在組件對(duì)象模型（COM）中選擇引用AutoCAD程序，在運(yùn)行繪圖命令時(shí)直接利用GetObject或CreateObject打開電腦中對(duì)應(yīng)版本的AutoCAD；另一種利用讀取AutoCAD程序注冊(cè)表的方式，利用key.OpenSubKey打開對(duì)應(yīng)注冊(cè)表的AutoCAD。第2種方式開發(fā)的軟件可不受CAD版本的限制，但這種方式會(huì)導(dǎo)致多種圖元類型（比如填充）混亂，所以，本扶梯繪圖軟件的開發(fā)利用第1種AutoCAD引用。

（2）利用多種對(duì)象及其方法、屬性，完成1張工藝圖繪制，如Layers（圖層）、AcadLine（線）、AcadLWPolyline（多段線）、AcadCircle（圓）、AcadArc（?。?、AcadHatch（填充）、AcadDimAligned（線性標(biāo)注）、AcadMText（多行文字）、AcadBlock（塊）等。將60多個(gè)出圖要素轉(zhuǎn)化為AutoCAD對(duì)象的坐標(biāo)，利用坐標(biāo)完成各個(gè)圖元的繪制，利用坐標(biāo)之間的約束，繪制扶梯安裝工藝圖。

（3）1個(gè)車站約有5～20個(gè)扶梯，需要在1冊(cè)圖紙上表達(dá)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)多張圖同時(shí)繪制，增強(qiáng)軟件智能程度，將每一幅圖的繪圖參數(shù)記錄為1行數(shù)據(jù)，通過對(duì)多行數(shù)據(jù)表逐行記錄讀取，每讀1行數(shù)據(jù)繪制1幅扶梯安裝工藝圖。為了避免圖形重疊繪制，需要移動(dòng)繪圖基準(zhǔn)點(diǎn)，也就是需要為每個(gè)繪圖坐標(biāo)點(diǎn)都添加1個(gè)X軸方向的偏移量，這樣每繪制1幅圖，圖形繪制基準(zhǔn)點(diǎn)向右偏移1個(gè)圖幅長(zhǎng)度，這樣就可以實(shí)現(xiàn)成冊(cè)扶梯安裝工藝圖繪制。

（4）為了實(shí)現(xiàn)每幅圖中正視斷面圖、俯視圖、側(cè)視圖、支撐放大圖、工作點(diǎn)放大圖、設(shè)計(jì)說明的合理布置，繪制的每一個(gè)模塊都有單獨(dú)的X、Y軸方向偏移量。并且對(duì)提升高度較大的扶梯，當(dāng)按照1∶100的比例布置重疊，需利用AcadEntity遍歷縮小每一個(gè)圖元比例。

圖 4 軟件邏輯流程

3 軟件應(yīng)用

該軟件已成功應(yīng)用于武漢軌道交通3號(hào)線一期工程和南京地鐵4號(hào)線一期工程的自動(dòng)扶梯安裝工藝圖繪制中，以武漢軌道交通3號(hào)線宏圖大道站為例。

第1步：扶梯類型選擇。在主界面利用TabControl控件將站內(nèi)扶梯、出入口扶梯參數(shù)輸入界面分開，選擇相應(yīng)的扶梯類型，進(jìn)入不同工藝參數(shù)界面，如圖5所示。

第2步：參數(shù)匯總。在單幅界面中輸入宏圖大道站扶梯安裝工藝參數(shù)（支撐和吊鉤在輸入數(shù)量后會(huì)自動(dòng)彈出詳細(xì)尺寸輸入框），每輸入1組數(shù)據(jù)單擊“確認(rèn)”、“添加”按鈕，可匯總到繪圖參數(shù)匯總表中。在參數(shù)輸入過程中，相關(guān)聯(lián)繪圖要素會(huì)相互影響智能變化和提示，“確認(rèn)”時(shí)系統(tǒng)會(huì)智能判斷輸入?yún)?shù)的合理性，對(duì)輸入不合理的參數(shù)進(jìn)行提示，并要求重新輸入。

第3步：添加封面、目錄、說明。單擊插入封面目錄和設(shè)計(jì)說明，系統(tǒng)根據(jù)匯總圖幅信息及項(xiàng)目名稱自動(dòng)生成目錄和主要設(shè)備數(shù)量表，其他相關(guān)專業(yè)接口工藝在設(shè)計(jì)說明中體現(xiàn)，已提供默認(rèn)接口，可根據(jù)具體項(xiàng)目信息進(jìn)行更改。

圖 5 扶梯類型選擇

第4步：繪制成冊(cè)圖紙。單擊“開始繪制”按鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)匯總參數(shù)表，新建1張AutoCAD圖紙，遍歷繪制每一幅圖，得到成冊(cè)圖結(jié)果，圖6為繪制的單幅圖示例。單擊“數(shù)據(jù)導(dǎo)出”，系統(tǒng)將匯總參數(shù)表并導(dǎo)出為Excel作為數(shù)據(jù)備份。

圖6 繪制的單幅圖示例 （單位：mm）

4 總結(jié)

自動(dòng)扶梯是城市軌道交通中一個(gè)重要的大型機(jī)械設(shè)備，其設(shè)計(jì)安裝對(duì)于車站建筑結(jié)構(gòu)有較大的影響。對(duì)自動(dòng)扶梯安裝工藝進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，加強(qiáng)了自動(dòng)扶梯工藝設(shè)計(jì)的規(guī)范性、完整性。運(yùn)用基于VBA的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，開發(fā)自動(dòng)扶梯安裝工藝圖繪制軟件，將總結(jié)的安裝工藝要素通過程序語言存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，可以大大提高繪圖效率，解放生產(chǎn)力，增強(qiáng)圖紙標(biāo)準(zhǔn)化程度和企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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Development and Application of Escalator Installation Technology Intelligent Mapping Software

Li Chengyang

In order to ensure correct installation of escalators, improve the design quality and efficiency, the paper studies the escalator and related interface, and summarize the escalator installation process diagram and drawing elements. By using the 3 layer software framework of modular and workf ow process, it makes the development of 1 set of escalator installation process diagram intelligent drawing software.

transit, escalator, installation technology, software

TU857

李成洋：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，助理工程師，湖北武漢 430063

2015-04-10

責(zé)任編輯冒一平