李成洋

自動扶梯安裝工藝及其智能成圖軟件開發(fā)與應用

李成洋

為了保證城市軌道交通自動扶梯的正確安裝，提高設計質(zhì)量和效率，研究了自動扶梯與相關專業(yè)接口工藝，總結自動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套自動扶梯安裝工藝圖智能繪制軟件，實現(xiàn)了城市軌道交通自動扶梯工藝設計的簡易化、標準化、智能化。

城市軌道交通；扶梯；安裝工藝；軟件

為增強城市軌道交通車站疏散能力，方便乘客，提高運營服務質(zhì)量，在其各車站設計安裝自動扶梯。自動扶梯是城市軌道交通中一個重要的大型機械設備，根據(jù)以往設計經(jīng)驗，每條城市軌道交通線路基本都有200～300臺的自動扶梯需要設計。對自動扶梯安裝工藝進行研究并開發(fā)智能成圖軟件，對提高設計質(zhì)量和出圖效率有著重要的意義。

自動扶梯安裝工藝設計涉及到與建筑、結構、裝修、環(huán)境設備監(jiān)控、綜合監(jiān)控、動力照明、通信等相關系統(tǒng)的合理接口。

本文對自動扶梯安裝工藝進行系統(tǒng)研究，總結蒂森克虜伯、日立、迅達、康力、奧的斯、通力等扶梯廠家產(chǎn)品參數(shù)，利用包容設計方法研究與相關專業(yè)接口工藝，對自動扶梯安裝工藝圖中表達要素進行通用、標準、全面的研究。在施工圖階段，每臺自動扶梯都要繪制相應的施工及安裝工藝圖紙，有限的設計人員需要耗費大量的時間和精力完成工藝設計，所以，利用基于VBA的AutoCAD二次開發(fā)技術，開發(fā)1套用于自動扶梯安裝工藝圖紙智能成圖軟件，實現(xiàn)自動扶梯工藝設計的簡易化、標準化、智能化。

1 城市軌道交通中自動扶梯安裝工藝

城市軌道交通因客流量較大，自動扶梯采用公共交通型，按照使用位置的不同，分為室內(nèi)型自動扶梯和室外型自動扶梯。其安裝工藝涉及到各個階段與相關專業(yè)的接口，其中與土建專業(yè)關系最為緊密，預留自動扶梯的開孔尺寸，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關鍵尺寸要素，從而保證設備的精確安裝，減少設備招標后調(diào)整量。

1.1 自動扶梯與相關專業(yè)接口工藝

1.1.1 與建筑專業(yè)接口

以建筑專業(yè)提供的自動扶梯數(shù)量、提升高度為基礎資料，針對項目中車站特點，設計自動扶梯配置標準及布置。在初步設計階段，采用包容設計，繪制包含詳細尺寸（井道、開孔等）的自動扶梯典型布置圖和基本結構圖，以保證土建前期進度。在設備招標后，設計單位會簽土建專業(yè)現(xiàn)場預留機坑，尤其注意站內(nèi)地面坡度對扶梯實際高度的影響，公式（1）、（2）分別給出了扶梯與地面是順坡和逆坡時的提升高度算法。進入施工階段，對應每臺扶梯出安裝工藝圖紙，指導廠家安裝設備。

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度與下平段長度的和；H層為車站層高。

1.1.2 與結構專業(yè)接口

扶梯安裝與結構專業(yè)的接口體現(xiàn)在中間支撐、吊鉤、預埋鋼板等結構件的布置及受力要求，其中吊鉤數(shù)量及承載可以根據(jù)扶梯提升高度進行計算，也可以等距等值布置（如每隔5 m設置1個），如表1給出了對應不同提升高度H的支撐及吊鉤數(shù)量統(tǒng)計表。

1.1.3 與其他專業(yè)接口

（1）裝修專業(yè)。自動扶梯和電梯設備安裝完成后，由裝修專業(yè)收口，包括自動扶梯三角機房的裝修，扶梯上下部機房前端的裝修坡度均由裝修專業(yè)負責，在進行扶梯工藝設計時，上下工作點預留50 mm或100 mm的裝修層厚度。

（2）環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）。BAS系統(tǒng)需要監(jiān)控扶梯的5種運行狀態(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）設置自動扶梯急停功能，對火災狀態(tài)下停梯進行控制。

（4）供電。根據(jù)扶梯不同型號及提升高度，提供供電專業(yè)其用電功率、配電要求（相線數(shù)、電機容量、負荷等級），供電專業(yè)對扶梯進行配電設計。

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

圖1為扶梯與與相關專業(yè)接口工藝關系。

1.2 自動扶梯安裝工藝圖出圖要素

自動扶梯安裝工藝圖中要表達的要素可分為扶梯尺寸、機坑尺寸、中間支撐、吊鉤4個部分。除此之外，根據(jù)站內(nèi)扶梯與出入口扶梯安裝條件、土建基礎的不同，站內(nèi)扶梯要標明與車站結構柱的位置關系，出入口扶梯要標明集水井及檢修孔的位置。

每張圖紙上要表達的尺寸、位置、受力等要素有60多個，對工藝圖至關重要的尺寸有扶梯提升高度、扶梯傾角、扶梯布置形式、上平段長度、下平段長度、上機坑深度、下機坑深度、中板開孔長、井道投影長、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。

其中有多個尺寸相互關聯(lián)：

（1）扶梯提升高度=上工作點標高-下工作點標高。

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

（3）自動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的室外型自動扶梯，一般采用27.3°。

（4）端部預埋鋼板長=扶梯井道寬度。

（5）中間支撐數(shù)量、受力可根據(jù)提升高度計算；其位置在井道水平投影長上均布（在沒有土建結構影響的情況下）；支撐預埋鋼板頂面標高可根據(jù)支撐水平位置、扶梯傾角、下工作點標高進行計算。

（6）吊鉤數(shù)量、受力可根據(jù)提升高度或井道水平投影長計算；其位置在井道水平投影長上均布（在沒有土建結構影響的情況下）。

圖 1 扶梯與與相關專業(yè)接口工藝關系

2 軟件開發(fā)

表1 中間支撐及吊鉤數(shù)量統(tǒng)計表

通過對自動扶梯安裝工藝圖出圖要素的總結，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，用1組記憶圖形結構的參數(shù)和一系列圖形繪制語言相結合，描述圖形的拓撲關系，從而實現(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設計的自動扶梯工藝圖繪制軟件可分為界面層、數(shù)據(jù)層、應用層3層結構。界面層實現(xiàn)多個繪圖要素的人機交互；數(shù)據(jù)層對參數(shù)進行暫存，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；應用層實現(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 關鍵技術

（1）AutoCAD對象類的引用有2種方式，常用的1種為直接利用編程語言中的程序?qū)傩?，在組件對象模型（COM）中選擇引用AutoCAD程序，在運行繪圖命令時直接利用GetObject或CreateObject打開電腦中對應版本的AutoCAD；另一種利用讀取AutoCAD程序注冊表的方式，利用key.OpenSubKey打開對應注冊表的AutoCAD。第2種方式開發(fā)的軟件可不受CAD版本的限制，但這種方式會導致多種圖元類型（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（弧）、AcadHatch（填充）、AcadDimAligned（線性標注）、AcadMText（多行文字）、AcadBlock（塊）等。將60多個出圖要素轉(zhuǎn)化為AutoCAD對象的坐標，利用坐標完成各個圖元的繪制，利用坐標之間的約束，繪制扶梯安裝工藝圖。

（3）1個車站約有5～20個扶梯，需要在1冊圖紙上表達。為了能夠?qū)崿F(xiàn)多張圖同時繪制，增強軟件智能程度，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，需要移動繪圖基準點，也就是需要為每個繪圖坐標點都添加1個X軸方向的偏移量，這樣每繪制1幅圖，圖形繪制基準點向右偏移1個圖幅長度，這樣就可以實現(xiàn)成冊扶梯安裝工藝圖繪制。

（4）為了實現(xiàn)每幅圖中正視斷面圖、俯視圖、側(cè)視圖、支撐放大圖、工作點放大圖、設計說明的合理布置，繪制的每一個模塊都有單獨的X、Y軸方向偏移量。并且對提升高度較大的扶梯，當按照1∶100的比例布置重疊，需利用AcadEntity遍歷縮小每一個圖元比例。

圖 4 軟件邏輯流程

3 軟件應用

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

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，選擇相應的扶梯類型，進入不同工藝參數(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)量后會自動彈出詳細尺寸輸入框），每輸入1組數(shù)據(jù)單擊“確認”、“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，相關聯(lián)繪圖要素會相互影響智能變化和提示，“確認”時系統(tǒng)會智能判斷輸入?yún)?shù)的合理性，對輸入不合理的參數(shù)進行提示，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計說明，系統(tǒng)根據(jù)匯總圖幅信息及項目名稱自動生成目錄和主要設備數(shù)量表，其他相關專業(yè)接口工藝在設計說明中體現(xiàn)，已提供默認接口，可根據(jù)具體項目信息進行更改。

圖 5 扶梯類型選擇

第4步：繪制成冊圖紙。單擊“開始繪制”按鈕，系統(tǒng)會根據(jù)匯總參數(shù)表，新建1張AutoCAD圖紙，遍歷繪制每一幅圖，得到成冊圖結果，圖6為繪制的單幅圖示例。單擊“數(shù)據(jù)導出”，系統(tǒng)將匯總參數(shù)表并導出為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

自動扶梯是城市軌道交通中一個重要的大型機械設備，其設計安裝對于車站建筑結構有較大的影響。對自動扶梯安裝工藝進行系統(tǒng)性的研究，加強了自動扶梯工藝設計的規(guī)范性、完整性。運用基于VBA的AutoCAD二次開發(fā)技術，開發(fā)自動扶梯安裝工藝圖繪制軟件，將總結的安裝工藝要素通過程序語言存儲在后臺數(shù)據(jù)庫，可以大大提高繪圖效率，解放生產(chǎn)力，增強圖紙標準化程度和企業(yè)市場競爭力。

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[5] 張晉西. Visual Basic與AutoCAD二次開發(fā)[M]. 北京：清華大學出版社，2002.

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：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，助理工程師，湖北武漢 430063

2015-04-10

責任編輯冒一平