張正舟

（鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院高級(jí)工程師，北京100038）

鐵路檢修工廠總平面布置圖CAD方法解析

張正舟

（鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院高級(jí)工程師，北京100038）

鐵路檢修工廠總平面布置圖目前采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。結(jié)合鐵路檢修工廠總圖內(nèi)容，解析總圖CAD設(shè)計(jì)方法，并對(duì)使用總圖CAD軟件畫(huà)圖與傳統(tǒng)方法畫(huà)圖進(jìn)行比較，指出有必要開(kāi)發(fā)并推廣使用適合總圖設(shè)計(jì)的CAD軟件，以提高設(shè)計(jì)效率。

鐵路；工廠；總平面布置圖；設(shè)計(jì)；CAD

鐵路檢修工廠總平面布置圖（以下簡(jiǎn)稱總圖）是鐵路設(shè)計(jì)院工廠設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。目前總圖設(shè)計(jì)已經(jīng)甩掉圖板、丁字尺，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），但只是使用AutoCAD系統(tǒng)軟件的常用繪圖功能、按傳統(tǒng)思路設(shè)計(jì)總圖，沒(méi)有使用通過(guò)二次開(kāi)發(fā)形成的總圖設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，設(shè)計(jì)效率存在較大提升空間。在鐵路建設(shè)仍處于高潮期、地鐵建設(shè)方興未艾的背景下，設(shè)計(jì)任務(wù)飽滿，工程師加班加點(diǎn)、急于完成任務(wù)，優(yōu)化總圖方案的時(shí)間有限，設(shè)計(jì)質(zhì)量難免受到影響。因此，有必要開(kāi)發(fā)并推廣使用適合總圖設(shè)計(jì)的CAD軟件，大幅提高設(shè)計(jì)效率，減輕工程師畫(huà)圖負(fù)擔(dān)，使之有較多精力優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1 鐵路檢修工廠總圖內(nèi)容

鐵路檢修工廠包括動(dòng)車段、機(jī)務(wù)段、車輛段、大機(jī)段、動(dòng)車運(yùn)用所、機(jī)務(wù)折返段、客車整備所、站修所等。

總圖包括圖形、表格、說(shuō)明、圖框及角標(biāo)。圖形包括股道、道岔、房屋、道路、圍墻及其他室外構(gòu)筑物、站段關(guān)系示意圖，表格包括設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)表、股道表、房屋表、室外構(gòu)筑物表、圖例等。

2 總圖CAD設(shè)計(jì)方法解析

一般認(rèn)為，總圖組成內(nèi)容之間邏輯性不強(qiáng)，總圖設(shè)計(jì)可編程的操作不多?？倛DCAD不可能像計(jì)算軟件那樣輸入一些參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算處理，成批、自動(dòng)地輸出計(jì)算結(jié)果。總圖CAD需要交互式處理，即用戶不斷地輸入、計(jì)算機(jī)不斷地處理、結(jié)果逐步呈現(xiàn)。問(wèn)題是開(kāi)發(fā)的總圖CAD軟件能否做到用戶以盡量少的、方便的、不重復(fù)的輸入，通過(guò)人機(jī)交互處理，按用戶設(shè)計(jì)思想輸出總圖，并做到總圖編輯修改方便。經(jīng)過(guò)分析可見(jiàn)，上述問(wèn)題的答案是肯定的，總圖設(shè)計(jì)中有多項(xiàng)內(nèi)容可編程，而且按編程操作比手工操作方便、快捷，效率成倍提高。下面逐項(xiàng)分析。

2.1道和道岔

首先按設(shè)計(jì)要求畫(huà)出股道及出入段線，然后從出入段線的第一組道岔的岔心出發(fā)，輸入一個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)在線的一側(cè)為單開(kāi)道岔，點(diǎn)在線上為對(duì)稱道岔），道岔號(hào)碼、夾直線長(zhǎng)度、曲線半徑等取默認(rèn)值（之前可設(shè)定，之后編輯圖形時(shí)可修改），軟件按輸入的點(diǎn)、線、道岔有關(guān)默認(rèn)值以及軟件保存的道岔有關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)畫(huà)出道岔。照此循環(huán)，逐一畫(huà)出所有道岔，當(dāng)要求輸入一個(gè)點(diǎn)而直接回車時(shí)退出循環(huán)；也可執(zhí)行一個(gè)菜單命令（對(duì)應(yīng)一個(gè)軟件程序）只畫(huà)一組道岔。

道岔后面連接曲線，輸入一個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)在線的哪一側(cè)指明圓弧的方向）、一個(gè)數(shù)值（指明幾倍道岔角），曲線半徑取默認(rèn)值，軟件按要求自動(dòng)畫(huà)出圓曲線并畫(huà)出下一段夾直線。

當(dāng)?shù)啦斫咏?huà)好的股道時(shí)，輸入一個(gè)點(diǎn)（指明要連接的道岔）、道岔與股道的連接方式（單一曲線連接或反向曲線連接，以數(shù)值或字符表示），其他參數(shù)取默認(rèn)值，軟件自動(dòng)連接道岔和相近的股道；也可以輸入兩個(gè)點(diǎn)（第一個(gè)點(diǎn)指明連接的道岔，第二個(gè)點(diǎn)與第一個(gè)點(diǎn)在岔線的同側(cè)表示為單一曲線連接、異側(cè)為反向曲線連接），軟件自動(dòng)連接；還可輸入兩個(gè)點(diǎn)（第一個(gè)點(diǎn)指明連接的道岔，第二個(gè)點(diǎn)指明連接的股道，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)在道岔與股道連線的同側(cè)時(shí)按單一曲線連接，在異側(cè)時(shí)按反向曲線連接），軟件自動(dòng)連接。以上是將單一曲線連接和反向曲線連接放在一個(gè)菜單命令中，也可分作兩個(gè)菜單命令分別執(zhí)行。

按以上操作可較快地畫(huà)出所有股道、道岔。

編輯股道圖形，按規(guī)定格式輸入要修改的參數(shù)，比如輸入n 9 l 6.25 r 300,表示指定的所有道岔改為9號(hào)、夾直線長(zhǎng)度改為6.25 m、曲線半徑改為300 m，一次可輸入一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，再輸入一個(gè)點(diǎn)（指明開(kāi)始修改的線條），軟件自動(dòng)按輸入的參數(shù)修改指明的線條，并按圖示的連接關(guān)系自動(dòng)修改后續(xù)相關(guān)圖形。也可以按輸入的參數(shù)只修改輸入點(diǎn)指明的相關(guān)線條，而后續(xù)相關(guān)線條隱含的參數(shù)不變，圖形按圖示連接關(guān)系隨之自動(dòng)修改。

順著出入段線移動(dòng)道岔，輸入點(diǎn)指明出入段線（或第一組道岔所在線路）、輸入移動(dòng)的距離，軟件自動(dòng)修改所有相關(guān)圖形。如果移動(dòng)距離過(guò)大導(dǎo)致有些道岔和股道不能按原有連接關(guān)系連接時(shí)，軟件讓相關(guān)圖形變色以提示用戶。

旋轉(zhuǎn)出入段線，輸入點(diǎn)指明出入段線、輸入旋轉(zhuǎn)的角度，軟件自動(dòng)修改所有相關(guān)圖形。如果旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大導(dǎo)致有些道岔和股道不能按原有連接關(guān)系連接時(shí)，軟件提示用戶。

偏移出入段線，輸入點(diǎn)指明出入段線、輸入偏移的距離，軟件自動(dòng)修改所有相關(guān)圖形。如果偏移距離過(guò)大導(dǎo)致有些道岔和股道不能按原有連接關(guān)系連接時(shí)，軟件提示用戶。

刪除道岔圖形，輸入一個(gè)點(diǎn)，軟件自動(dòng)刪除最靠近的道岔及相關(guān)的夾直線和曲線，也可按需要?jiǎng)h除后續(xù)相關(guān)的道岔。

上述“輸入點(diǎn)”均在線條附近、線條的一側(cè)或線上，無(wú)需精確定位，這樣方便用戶輸入操作。

2.2屋

廠房多為矩形，畫(huà)矩形房屋，輸入1個(gè)點(diǎn)，按規(guī)定格式輸入房屋參數(shù)，比如輸入1，36，6，表示房屋在以輸入點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系的第1象限、X方向長(zhǎng)36m、Y方向長(zhǎng)6m，軟件自動(dòng)畫(huà)出房屋的四條線。復(fù)雜廠房組合由一個(gè)個(gè)矩形房屋拼湊而成，拼湊完成后，軟件自動(dòng)清理重疊的線條。

房屋輸入點(diǎn)和參數(shù)之后，軟件自動(dòng)搜索點(diǎn)周圍，如有道路、股道或圍墻時(shí)，軟件按房屋與相鄰設(shè)施的默認(rèn)間距（可設(shè)定或修改）修正輸入點(diǎn)的位置。

由于房屋線條相對(duì)簡(jiǎn)單，房屋的移動(dòng)、刪除等編輯操作使用AutoCAD常用命令。

2.3路

房屋、股道畫(huà)好之后，在房屋及股道周圍畫(huà)直線指明道路的大略位置，軟件按默認(rèn)的道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑及道路與房屋、股道的間距自動(dòng)畫(huà)出道路中心線和路面線條。靠近道路的房屋或股道的線條不規(guī)整時(shí)，道路可分段畫(huà)出，其間以短線連接，軟件自動(dòng)修整。道路中心線記錄道路相關(guān)數(shù)據(jù)，作為生成、編輯道路的依據(jù)，出圖時(shí)不顯示。

道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑及道路與房屋、股道的間距可修改，輸入修改的數(shù)據(jù)后軟件自動(dòng)修改道路中心線及路面線條。

道路兩邊均有房屋或股道時(shí)，用戶畫(huà)的直線靠近哪邊，軟件就以哪邊的間距為準(zhǔn)。

當(dāng)工廠圍墻先確定位置并畫(huà)好時(shí)，靠近圍墻的道路可先畫(huà)。同樣，軟件按默認(rèn)的道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑及道路與圍墻的間距，自動(dòng)畫(huà)出道路中心線和路面線條。

對(duì)于不能按相關(guān)間距自動(dòng)定位的道路，需要用戶準(zhǔn)確畫(huà)出道路中心線，軟件據(jù)此生成路面線條。

2.4墻及其他

當(dāng)股道、道岔、廠房、道路等設(shè)施都畫(huà)好時(shí)，在相關(guān)設(shè)施周圍畫(huà)直線指明圍墻的大略位置，軟件按默認(rèn)的圍墻與相關(guān)設(shè)施的間距并按圍墻圖例要求自動(dòng)畫(huà)出圍墻線條。當(dāng)先畫(huà)圍墻后畫(huà)其他設(shè)施或者沒(méi)有其他設(shè)施作為參照時(shí)，需要用戶準(zhǔn)確畫(huà)出圍墻，軟件自動(dòng)按圍墻圖例要求畫(huà)出圍墻所有線條。

其他室外構(gòu)筑物包括污水處理設(shè)施、煤場(chǎng)等，可先做成模塊保存，畫(huà)圖時(shí)直接調(diào)用。

站段關(guān)系示意圖使用一般的繪圖命令完成。

2.5格

設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)表、室外構(gòu)筑物表、圖例可先做成模塊保存，畫(huà)圖時(shí)調(diào)用并按需要修改。

按需要的順序在所有股道附近各輸入一個(gè)點(diǎn)，輸入一個(gè)數(shù)字（作為股道起始編號(hào)），軟件自動(dòng)計(jì)算各股道有效長(zhǎng)或直線長(zhǎng)，在第一個(gè)點(diǎn)相應(yīng)位置注明相應(yīng)股道的編號(hào)、有效長(zhǎng)或直線長(zhǎng)，在其他股道對(duì)應(yīng)位置注明其他股道的編號(hào)、有效長(zhǎng)或直線長(zhǎng)。軟件自動(dòng)將股道有效長(zhǎng)或直線長(zhǎng)計(jì)算結(jié)果及相應(yīng)編號(hào)存入指定的Excel表格文件之中。用戶在Excel表格中填滿其他數(shù)據(jù)，在圖中輸入一個(gè)點(diǎn)指明股道表的右下角位置，軟件自動(dòng)畫(huà)出完整的股道表。

按需要的順序在所有房屋的矩形范圍內(nèi)各輸入一個(gè)點(diǎn)，輸入一個(gè)數(shù)字（作為房屋起始編號(hào)），軟件自動(dòng)在每棟房屋的中央位置注明房屋編號(hào)，計(jì)算房屋的軸線面積并將計(jì)算結(jié)果及相應(yīng)房屋的編號(hào)存入指定的Excel表格文件之中。用戶在Excel表格中填滿其他數(shù)據(jù)，在圖中輸入一個(gè)點(diǎn)指明房屋表的右下角位置，軟件自動(dòng)調(diào)用Excel表格的數(shù)據(jù)并畫(huà)出完整的房屋表。

2.6明、圖框及角標(biāo)

用戶在指定的Word文件中編輯完成總平面布置圖的說(shuō)明，在圖中輸入一個(gè)點(diǎn)指明總圖說(shuō)明的左上角位置，軟件自動(dòng)調(diào)用Word文件的數(shù)據(jù)并畫(huà)出總圖說(shuō)明。

在以上圖、表、說(shuō)明完成后，用戶調(diào)用生成圖框及角標(biāo)的菜單命令，軟件自動(dòng)搜索總圖的邊界，按制圖標(biāo)準(zhǔn)套用適當(dāng)?shù)膱D框?qū)挾群烷L(zhǎng)度并自動(dòng)畫(huà)出圖框，按照規(guī)定的角標(biāo)格式自動(dòng)畫(huà)出角標(biāo)，用戶使用常用命令按需要修改角標(biāo)內(nèi)容。

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，總圖設(shè)計(jì)中的股道、道岔、房屋、道路、圍墻、股道表、房屋表、圖框及角標(biāo)等相應(yīng)的輸入、處理、輸出，能夠做到按照確定的、可以用程序語(yǔ)言表達(dá)的輸入條件，以及確定的、可以用程序語(yǔ)言表達(dá)的規(guī)則要求或邏輯關(guān)系，得到確定的圖形或文字輸出，即可以編程實(shí)現(xiàn)。

3 使用總圖CAD軟件畫(huà)圖與傳統(tǒng)方法畫(huà)圖比較

按上述總圖CAD軟件的方法畫(huà)股道和道岔，非精確地輸入一個(gè)點(diǎn)即可畫(huà)一組道岔及相關(guān)線條，非精確地輸入一至兩個(gè)點(diǎn)即可連接一組道岔與股道，非精確地輸入一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)字符串即可修改一批道岔及道岔與股道的連接，非精確地輸入一個(gè)點(diǎn)即可刪除一組或一批道岔。以上方法滿足用戶設(shè)計(jì)股道和道岔的所有需要，且不附加額外的影響設(shè)計(jì)方案的限制條件。而按傳統(tǒng)的總圖CAD方法，畫(huà)一組道岔，需要精確確定道岔與夾直線的起點(diǎn)、角度和終點(diǎn)；連接一組道岔與股道，需要指定岔線、股道以及連接曲線的半徑，若是以反向曲線連接，需要按要求準(zhǔn)確連接岔線、岔后直線、反向曲線、曲線夾直線、股道；要是修改道岔或股道連接，只能逐一刪除之后重畫(huà)。兩相比較可以想見(jiàn)，按上述總圖CAD軟件的方法畫(huà)股道和道岔，能做到用戶以盡量少的、方便的輸入畫(huà)出所有線條，編輯修改方便，效率成倍提高且易于掌握和操作。目前，因?yàn)楫?huà)道岔、連接道岔和股道繁瑣，工藝專業(yè)大多交由站場(chǎng)專業(yè)完成，而這對(duì)于工藝專業(yè)不斷優(yōu)化總圖方案極為不利。

同樣，按上述總圖CAD軟件的方法畫(huà)房屋、道路、圍墻，也可以做到用戶以盡量少的、方便的輸入畫(huà)出所有線條，無(wú)需傳統(tǒng)的總圖CAD方法那樣一根一根地精確地拼湊線條。

按上述總圖CAD軟件的方法畫(huà)股道表、房屋表、圖框，則體現(xiàn)了不重復(fù)輸入。股道長(zhǎng)度、房屋軸線尺寸和面積、總圖邊界尺寸等在圖形畫(huà)好之后均已確定，可通過(guò)軟件按需要提取，無(wú)需用戶一點(diǎn)點(diǎn)地測(cè)量、計(jì)算出結(jié)果作為畫(huà)股道表、房屋表、圖框的輸入。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，總圖設(shè)計(jì)中的股道、道岔、房屋、道路、圍墻、股道表、房屋表、圖框及角標(biāo)等均可編程。按上述總圖CAD軟件的方法設(shè)計(jì)總圖，用戶能夠以盡量少的、方便的、不重復(fù)的輸入，通過(guò)人機(jī)交互處理，按用戶設(shè)計(jì)思想輸出總圖，并做到總圖編輯修改方便。其中畫(huà)股道和道岔的方法，還可推廣用于站場(chǎng)專業(yè)的車場(chǎng)設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：魏艷紅）

The general layout of railway maintenance factory is currently designed by CAD. This paper describes the contents and CAD method of general layout, compares CAD method with the traditional drawing method, which leads to that it is crucial to develop and promote CAD method,as it will improve the design efficiency.

railway;factory;general layout；design；CAD

A

1004-9746（2014）04-0015-04

2014-07-15）