■ 何守旺

Auto CAD Civil 3D中自定義部件的實(shí)現(xiàn)方法

■ 何守旺

對(duì)Auto CAD Civil 3D中自定義部件技術(shù)進(jìn)行分析，剖析其實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)，提出.NET語(yǔ)言設(shè)計(jì)自定義部件的實(shí)施步驟，并結(jié)合鐵路隧道洞口位置選擇軟件中的自定義部件的具體實(shí)踐驗(yàn)證該方法的可行性。

Auto CAD Civil 3D；自定義部件；幾何單元；邏輯目標(biāo)；隧道洞口

0 引言

在Auto CAD Civil 3D中，部件是道路設(shè)計(jì)的基本構(gòu)造塊，一個(gè)部件就是一個(gè)A u t o C A D圖形對(duì)象（AECCSubassembly），是用于定義道路橫斷面、構(gòu)建道路等三維模型的重要組成部分。此處的道路是廣義道路，實(shí)際上指一個(gè)具有路線水平幾何特性、縱斷面垂直幾何特性及橫斷面幾何特性的三維帶狀模型，不僅可以是鐵路、公路、城市道路，還可以是地鐵、橋梁、隧道、擋土墻、水渠、大壩、管線、護(hù)坡、綠化帶等。Auto CAD Civil 3D通過工具選項(xiàng)板和工具目錄提供了大量預(yù)配置部件（如車道、路肩、中間帶和邊坡），這些部件都是由一些點(diǎn)、連接和造型進(jìn)行定義，基本能滿足使用要求，但在實(shí)際工程項(xiàng)目應(yīng)用中，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和要求還需自定義部件。

在Auto CAD Civil 3D中，可以通過以下3種方式實(shí)現(xiàn)自定義部件：（1）從多段線創(chuàng)建自定義部件；（2）使用部件編輯器創(chuàng)建部件；（3）使用．NET語(yǔ)言設(shè)計(jì)部件。一般對(duì)于形狀固定且不需指定邏輯目標(biāo)的部件，使用第一種方式就可以很快實(shí)現(xiàn)，如渠道、路緣石等；而對(duì)于形狀動(dòng)態(tài)變化（需參數(shù)驅(qū)動(dòng)）的部件，需要后2種方式來(lái)設(shè)計(jì)。部件編輯器（Autodesk Subassembly Composer）是通過可視化的軟件界面和圖形交互方式創(chuàng)建部件，但此方式的邏輯判斷中不支持循環(huán)條件，因此經(jīng)常需要使用．NET語(yǔ)言設(shè)計(jì)部件。

1 自定義部件技術(shù)分析

1.1 部件幾何單元和代碼

部件有3種幾何單元：點(diǎn)（Point）、連接（Link）、造型（Shape），它們分別形成部件的頂點(diǎn)、點(diǎn)之間的一條直線段、連接圍成的閉合橫斷面區(qū)域?；谶@3種幾何單元來(lái)生成AutoCAD Civil 3D道路模型的線、曲面和結(jié)構(gòu)體，即沿著中心線進(jìn)行縱向延伸，“點(diǎn)”形成縱向要素線，“連接”形成縱向帶狀面，“造型”形成縱向空間帶，且每個(gè)部件可由任意多個(gè)點(diǎn)、連接和造型構(gòu)成。

需要為幾何單元指定代碼（即創(chuàng)建有意義的文字名稱），用來(lái)標(biāo)識(shí)幾何單元的工程含義，每個(gè)幾何單元可以沒有代碼，也可以有任意多個(gè)代碼（多個(gè)代碼之間用逗號(hào)分隔）。其中，點(diǎn)代碼是要素代碼，指定構(gòu)成部件連接的端點(diǎn)；連接代碼是為構(gòu)成道路部件的每個(gè)連接指定的要素代碼；造型代碼主要用于定義不同材質(zhì)的填充圖案及為材質(zhì)體積表格提取面積。在構(gòu)建道路模型時(shí)，沿著線路方向，相同代碼的幾何單元被連接成為連續(xù)的構(gòu)造（沒有代碼的幾何單元不會(huì)被連接），點(diǎn)代碼、連接代碼還直接影響到橫斷面的標(biāo)注，因此必須在創(chuàng)建部件前仔細(xì)設(shè)計(jì)代碼方案。

1.2 邏輯目標(biāo)

邏輯目標(biāo)是某些部件的形體關(guān)聯(lián)到道路外部的對(duì)象，邏輯目標(biāo)分為曲面、寬度或偏移（水平方向），坡度或高度（豎直方向）。對(duì)于曲面邏輯目標(biāo)，僅可使用曲面對(duì)象定義該曲面，如道路邊坡一定要和曲面相交，那么地形曲面就是邊坡部件的邏輯目標(biāo)。對(duì)于水平方向的寬度邏輯目標(biāo)，可使用路線、多段線、要素線或測(cè)量地物對(duì)象定義寬度或偏移。類似地，對(duì)于垂直方向的高度邏輯目標(biāo)，可使用縱斷面、三維多段線、要素線或測(cè)量地物對(duì)象來(lái)定義。將這3種邏輯目標(biāo)組合使用就可以進(jìn)行很多復(fù)雜的設(shè)計(jì)，如在翼墻設(shè)計(jì)中需要考慮翼墻與端墻的切合，為此要聯(lián)合應(yīng)用高度邏輯目標(biāo)和寬度邏輯目標(biāo)。為使部件具有較高的靈活性，并能根據(jù)外部環(huán)境的不同而自動(dòng)變化，設(shè)計(jì)時(shí)通常使用虛擬目標(biāo)，只有在建立道路模型時(shí)，才需要為每個(gè)部件指定要關(guān)聯(lián)的外部對(duì)象。

1.3 部件程序模塊

在自定義部件的．NET項(xiàng)目中，需要添加C3DStockSubassemblies．dll程序集引用。在這個(gè)工程項(xiàng)目中，含有3個(gè)關(guān)鍵文件：（1）SATemplate．vb文件。定義了SATemplate類，所有自定義部件都必須定義一個(gè)該類的派生類，并在其模塊中實(shí)現(xiàn)若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，SATemplate提供了4個(gè)需要重載的函數(shù)，GetLogicalNamesImplement函數(shù)定義運(yùn)行時(shí)邏輯指定列表，該列表可以在建模模式中創(chuàng)建；GetInputParametersImplement函數(shù)定義必須為部件定義的輸入?yún)?shù)列表；GetOutputParametersImplement函數(shù)定義由部件生成的輸出參數(shù)列表；DrawImplement讀取用戶定義的輸入?yún)?shù)和邏輯指定，調(diào)整部件造型，然后在已有裝配中增加點(diǎn)、連接和造型。上列函數(shù)都需要傳入CorridorState類型的對(duì)象，該對(duì)象是自定義部件和將要連接裝配的點(diǎn)、連線和造型集合的主要接口，提供許多特性和方法，包括當(dāng)前里程、當(dāng)前路線和縱斷面、當(dāng)前偏移和高程、圖層、顏色、直線樣式及線寬。某些特性（如CurrentAlignment特性）本身又提供了多組方法和特性，這些特性還包括若干參數(shù)集合，用于收集布爾、長(zhǎng)整形、雙精度、字符串路線、縱斷面、曲面和點(diǎn)等類型參數(shù)。（2）CodesSpecific．vb文件。提供CodeType和AllCodes結(jié)構(gòu)，以及全局變量代碼，即帶有填充信息的AllCodes結(jié)構(gòu)實(shí)例。（3）Utilities．vb文件。提供一系列輔助功能函數(shù)，如錯(cuò)誤處理、計(jì)算部件幾何，以及附著代碼字符和其他任務(wù)等。

1.4 二次開發(fā)程序中對(duì)自定義部件的調(diào)用

對(duì)自定義部件的管理是以Autodesk工具目錄的形式實(shí)現(xiàn)，即使用帶有．ATC擴(kuò)展名的XML格式文件定義，定義部件工具目錄的內(nèi)容和組織，描述所有工具目錄及目錄內(nèi)的工具。在基于．NET API對(duì)AutoCAD Civil 3D進(jìn)行二次開發(fā)的程序中，對(duì)部件的調(diào)用主要以SubassemblyCollection類的3個(gè)成員函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：Add函數(shù)實(shí)現(xiàn)將多段線實(shí)體轉(zhuǎn)換為自定義部件；ImportSubassembly函數(shù)根據(jù)Autodesk工具目錄的．ATC文件及目錄內(nèi)的工具調(diào)用自定義部件；ImportStockSubassembly函數(shù)實(shí)現(xiàn)在．NET形狀生成模式下，根據(jù)．NET裝配名稱和．NET類名稱調(diào)用自定義部件，對(duì)用．NET語(yǔ)言設(shè)計(jì)的部件的調(diào)用都用該函數(shù)，有時(shí)需要結(jié)合SubassemblyGenerator類，實(shí)現(xiàn)對(duì)部件的直接替換。

2 應(yīng)用開發(fā)流程

以．NET為例，在具體實(shí)施過程中，一般按照以下步驟自定義部件：（1）規(guī)劃與分析，對(duì)部件幾何造型、應(yīng)用目的及設(shè)計(jì)操作中如何使用部件進(jìn)行精心規(guī)劃與分析；（2）創(chuàng)建設(shè)計(jì)文檔，主要描述部件的附著方式、參數(shù)、運(yùn)行時(shí)邏輯指定、行為、代碼方案等；（3）編程實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)以上方法和步驟，以翼墻式隧道洞門翼墻為例，在Auto CAD Civil 3D平臺(tái)上利用．NET API進(jìn)行鐵路隧道洞口位置選擇軟件自定義部件的定制。

2.1 規(guī)劃與分析

在翼墻式隧道洞門中，翼墻在正面起到抵抗山體縱向推力、增加洞門抗滑及抗傾覆能力的作用，兩側(cè)面保護(hù)路塹邊坡起擋土墻作用，由墻身、頂水溝、基礎(chǔ)組成。設(shè)計(jì)中需要考慮翼墻高度、厚度、邊坡、仰坡、胸坡及排水，與其關(guān)聯(lián)對(duì)象有路塹邊坡、端墻，隨著翼墻高度變化，考慮增加厚度，且需要考慮與端墻的切合，因此邏輯對(duì)象包括頂水溝高度、基礎(chǔ)高度和定位線偏移。最后為了計(jì)算材料，需要將其造型分為外露面、墻身、頂水溝、基礎(chǔ)。翼墻裝配見圖1。

2.2 創(chuàng)建設(shè)計(jì)文檔

翼墻部件的附著點(diǎn)位于隧道內(nèi)軌頂面與翼墻外側(cè)面交線上。輸入?yún)?shù)主要為翼墻高度和厚度、邊坡比、胸坡比、仰坡比、基底坡度、基礎(chǔ)埋深、頂水溝寬度和深度、外露面厚度、側(cè)水溝深度和寬度。翼墻部件運(yùn)行時(shí)邏輯指定見表1。

翼墻部件基于給定的輸入?yún)?shù)值生成翼墻基礎(chǔ)和墻身結(jié)構(gòu)的連接，需要考慮部件行為間的差異，主要是隨著翼墻高度變化，翼墻厚度變化，且需要考慮與端墻的切合。翼墻部件的點(diǎn)、連接和造型示意見圖2、圖3。

2.3 編程實(shí)現(xiàn)

第一步：新建項(xiàng)目。在項(xiàng)目類型中選擇Visual C#語(yǔ)言，然后在模板列表中選擇“類庫(kù)”項(xiàng)目，最后輸入項(xiàng)目名稱及項(xiàng)目存儲(chǔ)位置，完成新建項(xiàng)目。

第二步：添加引用。添加對(duì)acdbmgd．dll、acmgd．dll、accoremgd．dll、AecBaseMgd．dll、AeccDbMgd．dll、C3DStockSubassemblies．dll程序集的引用，并把引用的DLL庫(kù)文件的“復(fù)制本地”屬性設(shè)置為“False”。

第三步：項(xiàng)目屬性設(shè)置。在項(xiàng)目屬性頁(yè)對(duì)話框中，將“應(yīng)用程序”選項(xiàng)卡中的“目標(biāo)框架”設(shè)置為“．NET Framework 4”，將“調(diào)試”選項(xiàng)卡中的“啟動(dòng)外部程序”設(shè)置為AutoCAD Civil 3D 2014主程序acad．exe的路徑。

第四步：加入命名空間。根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能要求，加入需要的命名空間。

第五步：實(shí)現(xiàn)翼墻類。Wing Wall Subassembly類繼承于SATemplate基礎(chǔ)類，重載Get Logical Names Implement、Get Input Parameters Implement、Draw Implement三個(gè)函數(shù)，在Draw Implement中，Param Elevation Target Collection、 Param Offset Target Collection、Param Double Collection三個(gè)集合實(shí)現(xiàn)從對(duì)象中獲取關(guān)聯(lián)參數(shù)（圖2中P0與P1點(diǎn)將用這些獲取參數(shù)計(jì)算得到），Point Collection、Link Collection、Shape Collection三個(gè)集合實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建部件的點(diǎn)、連接、造型，并為幾何單元定義代碼。

第六步：使用部件。通過安裝自定義部件或直接在項(xiàng)目中通過API調(diào)用來(lái)使用部件。

3 結(jié)束語(yǔ)

在AutoCAD Civil 3D的應(yīng)用中，自定義部件是必須掌握的一項(xiàng)技能。探析自定義部件的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)分析．NET語(yǔ)言設(shè)計(jì)部件的方法，并將該方法應(yīng)用于實(shí)際鐵路隧道洞口位置選擇軟件的開發(fā)中，取得了很好效果，但該方法對(duì)設(shè)計(jì)人員要求較高。在項(xiàng)目的具體應(yīng)用中，根據(jù)具體情況，將自定義部件的3種方式組合應(yīng)用不失為一種較佳選擇。

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何守旺：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，工程師，陜西 西安，710043

責(zé)任編輯 高紅義

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1672-061X（2015）06-0084-03