用编程处理控制因素辅助铁路纵断面设计.pdf

・其他・用编程处理控制因素辅助铁路纵断面设计金泽宇（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京１０２６００）摘要铁路纵断面的设计受很多因素的制约。实践证明，通过分析各工点的数据项，同时综合考虑相关技术要求，可以计算出纵断面控制因素的数据结果，但传统方法繁琐而且工作量很大。为了使纵断面的设计工作变得高效和便捷，本文应用软件开发技术，在Ｅｘｃｅｌ中建立ＶＢＡ语言程序，通过合理的算法，优化原始数据项的获取方式，分析计算控制因素，准确高效地得出纵断面控制因素相关的数据成果。关键词铁路纵断面控制因素软件开发ＶＢＡＥｘｃｅｌ中图分类号Ｕ２１２．３４文献标识码Ａ——文章编号１００９４５３９（２０１６）０ｌ一０１０８０５ＳｏｌｖｉｎｇＡｆｆｅｃｔｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｏｆＶｅｒｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｉｎＲａｉｌｗａｙｗｉｔｈＣｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄＰｒｏｇｒａｍｓＪｉｎＺｅｙｕ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＦｉｆｔｈＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｉｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２６００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｏｆｒａｉｌｗａｙｈａｓｂｅｅｎａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃｅｔｈａｔｄａｔａｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｆｆｅｃｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｃａｌｌｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｄａｔａｉｔｅｍｓｏｆｅａｃｈｗｏｒｋｓｉｔｅｂｙｔａｋｉｎｇａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｕｓｕａｌｌｙｒｅｑｕｉｒｅｔｏｏｍｕｃｈｗｏｒｋ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｓｉｇｎｒａｉｌｗａｙｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ，ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｘｐｌａｉｎｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｄａｔａｒｅｓｕｌｔｓｏｎａｆｆｅｃｔ・ｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｉｎｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｒａｉｌｗａｙｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅＶＢＡｌａｎｇｕａｇｅｓｏｆｔｗａｒｅｉｎＥｘｃｅｌｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆａｃｑｕｉｒｉｎｇｏｒｉｇｉｎａｌｄａｔａｉｔｅｍｓａｓｗｅｌｌａｓａｎａｌｙｚｅａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄａｔａｉｔｅｍｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｒａｉｌｗａｙｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒ；ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ＶＢＡ；Ｅｘｃｅｌ，弓Ｉ言凳篓銮霎鬈薹墓磊盏票骂雾勰蒺容鬻等套纛襄在铁路纵断面的设计工作中，需先考虑控制因准确性的同时提高工作效率。妻：紫聱翌窭曼黧坌箩堂篓苎誓篓查苎苎望２铁路纵断面控制因素计算模式和精力。为了提高纵断面控制因素处理的精度和………………’一一～一…效率，本文对纵断面控制因素加以分析，总结出２．１从地形图上获取的数据进行计算内在逻辑关系。从而设计出适用的软件算法Ｎ－Ｓ在方案研究、预可研、初测及定测调查前和各图，在Ｅｘｃｅｌ对象中编写出相应的ＶＢＡ语言程序，阶段比较方案的纵断面设计中，由于缺少实际现场由主窗体对象调用各程序实现辅助功能。通过在资料，需要从地形图上获得控制物的数据信息，进徐宿淮盐铁路纵断面设计工作中的使用，控制因素行纵断面的初始设计。该计算模式下能从图上获原始数据获取和分析计算等功能高效实用。此外，取的数据项有，线路中心交叉里程、道路等级、计算——跨径、路面高程和立交方式。其中计算跨径和结构——收稿日期：２０１５１１１６高的关系见表１。１０８铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（０１）万方数据・其他・——重１＿常用堕塑壹正总ｍ道路等级与净高的关系如表２所示。表１中计算跨径、结构高度和可调整值的数据项根据实际情况增加内容后，软件能按最新参数运行。进一步分析各要素与计算轨面高程间的关系，得出计算控制因素轨面高程的思路，如图１。图１为道路等级、计算跨径、路面高程及立交方式与轨面高程问宏观的逻辑关系。根据道路等级选取净高和结构形式，结构形式和计算跨径又决定了结构高，综合考虑路面高程、净高、结构高和立交方式得出轨面计算高程。２．２用外业资料进行优化计算在初测、定测和补充定测阶段，通过测量中桩、外业调查资料及搜集资料心Ｊ，可进行精度更高的优化计算。本模式下可以利用的数据项有：线路中心交叉里程、道路等级、净宽、控制物净高或控制高程ｐＪ、右前角、大中桥里程范围、路面高程。其中图１从地形图量取数据计算流程表２以徐宿淮盐高速铁路的道路等级、净高取值为例ＨＪ，如果要按新的道路等级【５Ｊ、净高取值标准，重新设置表中参数，软件能按更新的标准运行。此外，道路等级影响净高；结构形式、净宽、右前角、工点与大中桥里程范围的关系影响结构高，选取结构高还必须满足表１中的关系；结构高、路面高程或梁底标高和立交方式决定计算轨面高程。总结分析各数据项问的关系，得到计算控制因素轨面计算高程的思路，如图２。图２用外业资料进行优化计算流程图２为道路等级、净宽、控制物净高或控制高程、右前角、大中桥里程范围、路面高程间宏观的逻辑关系。综合考虑上述因素得出轨面计算高程。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（ｏｉＪ１０９万方数据・其他・３重要步骤算法的Ｎ－Ｓ图铁路纵断面控制因素处理辅助设计软件是以多种算法Ｍ。１为核心，在相应的对象中编写出源代码，通过窗体的功能模块连接在一起，最终实现处理纵断面控制因素功能和其它辅助功能。由于篇幅有限，本文对部分重要算法进行阐述。３．１地形图获取数据进行计算Ｎ・Ｓ图未进行外业调查的情况时，可以从地形图中获取的数据项有交叉中心里程Ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ、工点高程凰、跨径Ｌ。、立交关系厶、设计线的净高要求值必。Ⅳ及立交道等级Ｌｇ。其中。在设计线下穿道路时才—有，为路面高程与梁底的高差。模式Ｉ的算法ＮＳ图如图３。Ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ从Ｆ限变化到上限Ｇ从道路等级表下限变化到上限ＰＲＩＮＴ＊．计算结构高Ｈ，轨面计算高程Ｈｅｉ曲ｔ．净高ＨＡＤＤ航道等其它工点数据记录生成＋．ｈｋｚ数据成果ＥＮＤ图３地形图获取数据进行计算Ｎ－Ｓ图％。。以下先对工点跨度、工点净宽和右前角的关系，大中桥计算跨径、道路跨度和右前角间的关系分别做阐述。（１）在大中桥里程范围内，工点的跨度￡与净宽和右前角ｄ有关。①≤≤当０。ａ９０。时，Ｌ＝ｄ／ｓｉｎｓ②≤当９０。＜ｄ１８０。时，Ｌ＝ｄ／ｓｉｎ（１８０。一ａ）（２）跨越道路大中桥的计算跨径通常大于道路的跨度Ｌ，主要取决于右前角和桥墩横向宽度，可以通过判断右前角仅与临界值４。和Ａ；的相互关系，跨径选取值相对于跨度的增加量￡。和￡：，其中，Ａ。＜Ａ；，Ｌ１＜Ｌ２。①当Ａｘ＜、ａ＜．Ａｓ时，增加值取Ｌ，；②当Ｏｌ＜Ａｘ或ａ＞Ａｓ时，增加值取厶。本文中取Ｌ，＝１０ｍ，Ｌ：＝１５ｍ，只需结合项目实际情况调整参数￡。和Ｌ：，软件就可以按最新设置的参数运行。Ⅱ（３）模式的算法Ｎ．Ｓ图如图４所示。ＳＴＡＲＴＫｉｌｏｍｅｔｅｒ从下限变化到上限ＲＥＡＤ＋，日，Ｈ，ｄ，厶，Ｌ。，以，Ｍ；——————————丁工．电廷桥毽盈ｌ圭Ｌ下—Ｎ：５堡至酆－７———厂越垡至！，睇Ｅ・一挑ｉｎｄ—ｐ挑ｉｎ（７ｒａ）厶从结构高涵表添■—ｒ～氇芝９苎墨下下限变化到上限加￡一￡＋工．Ｉ上一￡＋￡：≤广ｑ鱼苎岁呼洼ｌ广、、还！！，乡％—Ｈ一Ｈ。ｌ：可—Ｈ一且＋，Ｉ—ｌ蚍一蚍。ｌ能改ｌ比＋一比一『Ｇ。从道路等级表移Ｇ从路等级表下变化到上限下限变化到上限或封∥产《《！．要爹孑≮产髦・斯闭‘Ｈ＋风ｌＨ广Ｈｋ——————————ｒ邀跹上蹬王直下—Ｈｅｉｉｇｈｔ一日．＋且＋Ｈ—ＨｅｉＩｇｈｔ一日一且；以从纵断面数据下限变化到上限————————，～／＾７风＋一（Ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ－Ｋ）＋“——ＨｒＨ）ＫＩＫ）△—ＨＨｒ－ＨｅｉｇｈｔＰＲＩＮＴ＊，净高Ｈ（可选），计算跨径￡，计Ⅳ算结构高．．轨面计算高程Ｈｅｉｇｈｔ，孔跨计算值ＢＬ，工点对应纵断面设计高程鼠，工点处纵断面高程与轨面计算高程差４日ＥＮＤ万方数据・其他・计算工点处对应纵断面高程的算法适用于不含断链的坡段，当纵断面坡段含有断链时需采用优化算法。４软件的组成及部分应用４．１软件结构组成在Ｅｘｃｅｌ平台上，以窗体对象为主体、以６个工作表为数据库，实现铁路纵断面控制因素处理辅助设计的功能。工作表分别为道路立交数据、大中桥梁范围数据、结构高对照数据、纵断面数据、标注文件数据和数据处理工作表，工作表之间关系旧１见图５。图５描述了软件结构组成部分间图５软件结构组成关系的关系，各部分均以主窗体对象为中心运行。４．２主窗体对象主窗体对象是软件的中心界面，也是各功能模块的载体。主窗体的界面如图６所示。图６为软件主窗体界面，主要由计算模式选项框架、原始数据处理选项框架、所需基础数据选项框架、计算生成数据选项‘框架９。¨１和相应命令按钮组成。４．３灵活应用举例４．３．１数据项录入图６软件主窗体界面从地形图获取数据项计算模式下，借助ｌ仰ｃａｄ中的点地面线功能，可以轻松地得到原始数据，通过原始数据处理功能可以得到模式佣于计算的基础数据项。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ４．３．２调整纵断面后重新计算数据项在纵断面的设计过程中，修改和调整一定会造成工点对应纵断面高程和纵断面高程与该工点所需最小高程的差值发生变化。在纵断面数据工作表中更新纵断面数据后，选择相应复选项后按辅助计算命令按钮，能得到全部工点该数据项的最新结果。重新计算其它数据项同理。４．４部分数据项成果举例以用外业资料优化计算模式为例，辅助软件通过所需基础数据计算生成数据项。其中，所需基础数据项如表３所示。表３以徐宿淮盐铁路徐淮段定测阶段里程ＤＫｌｌ３＋１００一ＤＫｌｌ６＋０００范围内道路立交工点部分所需基础数据项为例。计算生成数据如表４。Ⅱ表４为计算模式情形下，由表３中基础数据项计算生成的部分数据成果。运行前需先设置大中桥梁的范围，它关系到计算跨径、计算结构高、轨面计算高程最值和桥涵孔跨计算值。此外，在图４里，除表４中以外的数据项也可以通过辅助计算得到。实践证明，软件处理与人工处理得到数据成果的偏差很小，仅个别逼近临界条件的数值会偏于保守，而且软件处理比人工处理的效率高很多倍。此外，辅助软件处理还可以避免因人工疲劳产生的失误。表３部分所需基础数据与线路交叉道路右前角／立交净宽／路面中心里程等级（。）方式高程／ｍＤＫｌｌ３＋１２５．７高速ｌＯｌ上跨２９ｍ２３．６５０ｍＤＫｌｌ３＋６０７．２城市道路９８上跨４７ｍ２０．６８０ｍＤＫｌｌ３＋７６８．１机耕７４上跨３．５ｍ２０．４０５ｍＤＫｌｌ３＋９１４．６村道１９上跨４．５ｍ２０．７００ｍＤＫｌｌ４＋００３．７村道１７上跨３．５ｍ２１．０９５ｍＤＫｌｌ４＋０７７．３城市道路９８上跨４３ｍ２０．８４５ｍＤＫｌｌ４＋１６１．Ｏ村道８８上跨１．５ｍ２０．６３６ｍＤＫｌｌ４＋３７６．８村道９０上跨３．５ｍ２０．２７６ｍＤＫｌｌ４＋５８９．２人通道１０１上跨６．５ｍ２０．８３２ｍＤＫｌｌ４＋６０５．２省道１０１上跨２５．５ｍ２１．１６０ｍＤＫｌｌ４＋７３０．５村道９８上跨３．５ｍ２０．５０７ｍＤＫｌｌ５＋２０３．０村道１１７上跨４ｍ２０．０４０ｍＤＫｌｌ５＋４２１．６村道１７０上跨５ｍ２１．２１７ｍＤＫｌｌ５＋６０９．１机耕６９上跨１．５ｍ２０．０５４ｍＤＫｌｌ５＋９８８．９村道８７上跨３ｍ２１．７５０Ｉｎ２０１６ｆ０７Ｊ１１１万方数据・其他・表４部分计算生成数据ｍ与线路交叉道路计算结轨面计算桥涵孔跨中心里程净高跨度构高高程最值计算值ＤＫｌｌ３＋１２５．７５．５２９．５４３３．９４ｌ３３．０９｜ｏ４８ｍ梁ＤＫｌｌ３＋６０７．２５４７．４６２５．０６１３０．７４１６４ｍ梁ＤＫｌｌ３＋７６８．１３．８３．６４ｌ３．６８６２７．８９１３２ｍ梁ＤＫｌｌ３＋９１４．６４１３．８２２３．６８６２８．３８６３２ｍ粱ＤＫｌｌ４＋００３．７４１１．９７１３．６８６２８．７８１３２ｍ梁ＤＫｌｌ４＋０７７．３５４３．４２３４．５８１３０．４２６５６ｍ梁ＤＫｌｌ４＋１６１．０４１．５０１３．６８６２８．３２２３２ｍ梁ＤＫｌｌ４＋３７６．８４３．５００３．６８６２７．９６２３２ｍ粱ＤＫｌｌ４＋５８９．２３６．６２２３．６８６２７．５１８３２ｍ梁ＤＫｌｌ４＋６０５．２５．５２５．９７７３．９４ｌ３０．６０ｌ４８ｍ梁ＤＫｌｌ４＋７３０．５４３．５１．９２６２６．４３３４ｍ框架ＤＫｌｌ５＋２０３．０４４１．９７６２６．０１６５ｍ框架ＤＫｌｌ５＋４２１．６４５２．０２６２７．２４３６ｍ框架ＤＫｌｌ５＋６０９．１３．８１．５１．８７６２５．７３０３ｍ框架ＤＫｌｌ５＋９８８．９４３１．９２６２７．６７６４ｍ框架５结束语采用ＶＢＡ计算机语言，在Ｅｘｃｅｌ平台上开发出铁路纵断面控制因素处理辅助设计软件，使原始数据项获取变得轻松，也可快速又准确得计算出相关控制因素的数据项成果，同时生成数据成果文件¨２Ｊ：．ｃ．ｈｋｚ。在生成数据文件ｊＩｃ．ｈｋｚ后，从ｈｒｃａｄ软件中选取该数据文件，可以将控制因素的数据项按里程主项顺序标注在纵断面设计图上，使铁路纵断面的设计工作变得高效和便捷。（上接第９３页）［３］熊银花．干线公路机械设备管理模式研究及系统开发［Ｄ］．西安：长安大学，２０１４：３５－３８．［４］程国满．规范和加强物资设备采购管理的初步探讨—［Ｊ］．现代商业，２０１３（８）：１２９１３０．［５］李海雷．高速公路养护施工作业区安全研究［Ｄ］．西安：长安大学，２０１４：２３．［６］李杨．中国海外工程建设管理的探讨［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（１）：４１－４３．［７］张明．我国国际融资租赁业发展研究［Ｄ］．济南：山东—财经大学，２０１３：３２３４．［８］杨申仲．现代设备管理［Ｍ］．２版．北京：机械工业出版社。２０１２：１０．１１２铁道建筑技术参考文献［１］龚小平．基于ＶＢＡ的ＣＡＤ二次开发绘制无缝线路布置图［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（１）：３９．［２］中铁第五勘察设计院集团有限公司．铁路勘测细则线路［Ｒ］．北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司，—２０１０：１６１７．［３］吕奇伟．徐宿淮盐铁路桥涵勘察设计［Ｊ］．铁道建筑技—术，２０１５（２）：２２２３．［４］中铁第五勘察设计院集团有限公司．徐宿淮盐铁路预可行性研究总说明书［Ｒ］．北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司，２０１３：１２９．［５］中华人民共和国铁道部．ＧＢ—５００９０２００６铁路线路设计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００６：２５．［６］［美］ＤｏｎａｌｄＥ．Ｋｎｕｔｈ．ＴｈｅＡｒｔＯｆＣｏｍｐｕｔｅｒＰｒｏｇｒａｍ－—ｍｉｎｇ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０１０：９６１０１．［７］［俄］菲赫金哥尔茨．数学分析原理［Ｍ］．吴亲仁，陆秀丽，丁寿田，译．北京：高等教育出版社，２０１３：１７８．［８］［美］ＤａｖｉｄＭＫｒｏｅｎｋｅ，ＤａｖｉｄＪＡｕｅｒ．ＤａｔａｂａｓｅＣｏｎｃｅｐｔｓ［Ｍ］．Ｐｒｅｎｔｉｃｅ—Ｈａｌｌ，２０１１：１９５１９７．［９］乔平安，王文浪，胡滨，等．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０程序设计［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０１３：４５．［１０］［美］ＴｈｅａｗｎＷｉｌｌｉｓ，ＢｒｙａｎＮｅｗｓｏｍｅ．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ２００５入门经典［Ｍ］．杨浩，译．北京：清华大学出版社，２００６：２０４．［１１］［美］ＪｏｅＳｕｔｐｈｉｎ．ＡｕｔｏＣＡＤ２００６ＶＢＡＡ’Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ８—Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［Ｍ］．Ａｐｒｅｓｓ，２０１ｌ：５７６０．［１２］［美］ＪｏｈｎＷａｌｋｅｎｈａｃｈ．Ｅｘｃｅｌ２０１０ＰｏｗｅｒＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｗｉｔｈＶＢＡ［Ｍ］．ＷｉｌｅｙＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｉｎｃ，２０１１：７２９－７３２．［９］ＤｅｘｉｎｇＱｉ蚰．Ｎｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａ－ｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｐｉｓｔｏｎ／ｃｙｌｉｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｌｅａｋａｇｅｏｆ—ｈｉｓｈｐｒｅｓｓｕｒｅｆｕｅｌｐｕｍｐ［Ｄ］．ｐａｐｅｒＮｏ：ＴＲＩＢ－１３－１０８５（８ｐａ－ｇｅｓ），ＲｅｓｅａｒｃｈＰａｐｅｒｓＡＳＭＥ，２０１４．［１０］孟庆勇，祁玉龙，魏广娟．电传动铰接式自卸车设计—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（２）：８１８４．［１Ｉ］李明．关于工程机械管理维护的几点思考［Ｊ］．中国机—械，２０１４（２４）：４０４１．［１２］张智．瓦斯隧道施工安全管理控制要点分析［Ｊ］．铁道—建筑技术，２０１５（６）：１９２２．［１３］胡忆沩，刘欣中，吴巍．设备管理与维修［Ｍ］．北京：化—学工业出版社，２０１４：１６１９．ＰａｑＩＬ¨，ＡｙＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６徊ＴＪ万方数据