阿占文

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢　430063)

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地鐵車輛段工藝設(shè)備輔助設(shè)計軟件開發(fā)

阿占文

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢430063)

摘要：為實現(xiàn)地鐵車輛段工藝設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，通過研究工藝設(shè)備配置要求和設(shè)計要素，在MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中建立地鐵車輛段工藝設(shè)備數(shù)據(jù)庫，利用Visual C#開發(fā)交互界面。軟件內(nèi)置地鐵車輛段關(guān)鍵設(shè)備的三維模型，并按車輛段類型設(shè)定車間和設(shè)備配置模板，創(chuàng)建車輛段設(shè)計項目時可自動完成車間和工藝設(shè)備的配置，具有項目管理、三維模型導(dǎo)出、動畫演示以及設(shè)備信息的查看與編輯等功能。該軟件可應(yīng)用于地鐵車輛段工藝設(shè)備設(shè)計項目。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；車輛段；工藝設(shè)備；MySQL數(shù)據(jù)庫；輔助設(shè)計軟件

1概述

截止到2014年末，我國累計有22個城市建成投運城市軌道交通線路101條，運行線路長度達(dá)3 155 km[1]。地鐵車輛段是車輛運用管理、整備保養(yǎng)及檢修的基本生產(chǎn)單位，是保證地鐵車輛安全運行的基本條件，包含檢修庫、運用庫、鏇輪庫、洗車庫、材料棚等十余個建筑單體[2]。每個單體下設(shè)一個或多個生產(chǎn)車間，一般廠架修車輛段的生產(chǎn)車間約為23個，各車間共需配置工藝設(shè)備約300項。傳統(tǒng)的工藝設(shè)備設(shè)計方法是：設(shè)計人員憑經(jīng)驗或參照以往類似的設(shè)計項目配置工藝設(shè)備，并以Excel表格和CAD圖表的形式管理所有設(shè)備。存在設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，如同類項目因其參照不同而導(dǎo)致設(shè)備不同、配置在不同車間的同一設(shè)備名稱等基本信息不統(tǒng)一。由于采用Excel表格和CAD圖表的方式人工管理數(shù)百條設(shè)備信息，效率低且可靠性差。另外，隨著軌道交通行業(yè)的發(fā)展，也出現(xiàn)了大量新設(shè)備、新工藝[3]，設(shè)計人員需掌握設(shè)備規(guī)格及土建接口等信息[4，5]。工藝設(shè)備輔助設(shè)計軟件不僅可以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、提高效率，并且可以提供新設(shè)備的信息供設(shè)計人員參考、選用。

2軟件總體設(shè)計

VS2010中的Visual C#是一種開發(fā)周期短、兼容性強的可視化交互界面設(shè)計平臺[6]。在該平臺下開發(fā)軟件，可減少在交互界面和兼容性設(shè)計中的投入，提高軟件開發(fā)效率[7]。MySQL是免費、開源的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，體積小、速度快，支持SQL查詢語言，適合小型軟件開發(fā)[8]。軟件利用MySQL建立地鐵車輛段工藝設(shè)備數(shù)據(jù)庫，可減少開發(fā)成本。

2.1軟件界面設(shè)計

圖1　軟件主界面

軟件主交互界面包括標(biāo)題欄、項目顯示區(qū)等6部分，如圖1所示。軟件主界面主要包含名稱及滾動顯示區(qū)、用戶菜單和項目顯示區(qū)。用戶菜單給出了軟件的主要功能入口：新建項目、刪除項目、復(fù)制項目、鎖定項目、設(shè)備數(shù)據(jù)庫、刷新，車間管理、房屋管理、幫助、管理員入口、網(wǎng)絡(luò)版入口。雙擊項目顯示區(qū)條目可跳轉(zhuǎn)至項目管理頁面，如圖2所示。項目管理界面左側(cè)以樹形目錄表示車輛段建筑單體和車間關(guān)系。在節(jié)點右鍵可彈出菜單，包含的功能有：增、刪房屋和車間，查看車間二維圖紙，導(dǎo)出概算和設(shè)備表。節(jié)點還設(shè)有鼠標(biāo)懸停信息提示功能，提示的內(nèi)容為對應(yīng)車間的功能介紹、設(shè)計原則及要點等信息。右側(cè)給出了對應(yīng)節(jié)點的詳細(xì)信息，包含的信息有：車輛段名稱、地點、性質(zhì)、設(shè)備配置及設(shè)備數(shù)量等概要信息。

圖2　項目管理界面

軟件的設(shè)備管理界面如圖3所示，界面左側(cè)為設(shè)備列表并支持模糊搜索，右側(cè)以表格形式結(jié)構(gòu)化顯示了當(dāng)前設(shè)備的信息，在此界面可進行設(shè)備的定義、編輯、刪除、三維模型導(dǎo)出、動畫查看及設(shè)備基礎(chǔ)圖瀏覽功能，為實現(xiàn)設(shè)備以價格、用電量等多種方式的排序，還提供了純表格模式查看功能。

圖3　設(shè)備管理界面

另外，軟件還提供了三維動畫顯示界面、數(shù)據(jù)管理界面和軟件分包界面，分別用來實現(xiàn)三維模型的動畫視頻顯示、后臺數(shù)據(jù)的上傳、修改等管理功能以及設(shè)備招標(biāo)劃分集成包的功能。

2.2軟件功能設(shè)計

車輛段工藝設(shè)備輔助設(shè)計軟件利用管理員工具高效地建立了建筑單體、車間及設(shè)備數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，開發(fā)了項目管理和設(shè)備管理的2個核心功能模塊。如圖4所示。項目管理模塊包含：同類項目整體復(fù)制、已完成項目鎖定、廢棄項目刪除、項目編輯、設(shè)備表和概算表導(dǎo)出、車間平面布置圖及設(shè)計提示信息查看等功能。設(shè)備管理模塊包含：搜索、編輯、自定義、刪除、三維模型和動畫調(diào)用、設(shè)備信息結(jié)構(gòu)化顯示等功能。

圖4　軟件功能示意

2.3面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有利于大量數(shù)據(jù)的管理，可簡化程序?qū)?shù)據(jù)的調(diào)用，提高代碼的可讀性[9]。在實際的設(shè)計中，一個地鐵車輛段項目包含多個建筑單體，一個建筑單體包含一個或多個車間，而一個車間包含多項設(shè)備。軟件需要管理的數(shù)據(jù)有：項目名稱、地點、狀態(tài)等項目信息，單體名稱、數(shù)據(jù)來源等建筑單體信息，車間名稱、數(shù)據(jù)來源等車間信息，設(shè)備名稱、價格、單位等設(shè)備信息以及它們之間的關(guān)系，如圖5所示。

圖5　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框圖

與以上數(shù)據(jù)對應(yīng)的，在數(shù)據(jù)庫中建立了項目表(proj)、建筑單體表(building)、車間表(room)、設(shè)備表(sb)、項目-單體表(P-Building)、單體-車間表(B-Room)、車間-設(shè)備表(setting)。其中，項目與建筑單體的關(guān)系由P-Building表描述，建筑單體與車間的關(guān)系由B-Room表描述，車間與設(shè)備的關(guān)系由setting表描述，如圖6所示。

圖6　數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及其關(guān)系

設(shè)備、車間、單體數(shù)據(jù)為軟件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需要在項目構(gòu)建之前建立，在以上元數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，每次構(gòu)建一個新的車輛段項目時，按需求引用元數(shù)據(jù)，并用數(shù)據(jù)關(guān)系層存儲元數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，可減少對存儲空間的占用，提高查詢、編輯效率。

3關(guān)鍵功能的實現(xiàn)方法

3.1項目管理功能

項目管理功能主要實現(xiàn)項目的創(chuàng)建、存儲、編輯、查詢和導(dǎo)出功能。項目的創(chuàng)建可以利用整體復(fù)制功能完成，也可以根據(jù)用戶輸入創(chuàng)建新項目。用戶首先輸入項目名稱和地點，選擇車輛段類型，如廠架修或者定臨修。軟件中預(yù)先設(shè)定了車間和設(shè)備配置模板，規(guī)定了不同類型車輛段的車間配置、設(shè)備以及對應(yīng)的數(shù)量。軟件根據(jù)用戶的選擇，按設(shè)定的模板準(zhǔn)確、高效的生成數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫。對于一個廠架修段，模板中需存儲300多條信息，為方便維護，增強可讀性，程序中利用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，?個類實現(xiàn)模板功能，分別為：車輛段類(Depot)、單體類(Building)、車間類(Room)。首先，根據(jù)輸入的名稱、地點信息構(gòu)建Depot對象。其次，根據(jù)車輛段類型構(gòu)建多個Building對象，傳遞到已經(jīng)構(gòu)建的Depot對象中。同理，構(gòu)建多個Room對象，傳遞到已經(jīng)構(gòu)建的Building對象中。最后，將動態(tài)數(shù)組sb_id[]和sb_num[]構(gòu)成的設(shè)備-數(shù)量信息數(shù)組傳遞到已經(jīng)構(gòu)建的Room對象中。通過以上步驟即可實現(xiàn)模板功能。流程如圖7所示。

圖7　按模板創(chuàng)建項目流程

軟件首頁項目顯示區(qū)的表格是利用C#在VS2010中的DataGridView表格控件實現(xiàn)的。由該控件自身的事件響應(yīng)函數(shù)實現(xiàn)了雙擊打開項目、按值排序等功能。雙擊項目顯示區(qū)的項目名稱，軟件彈出該項目的詳細(xì)信息顯示、編輯界面，其中樹形目錄是利用DataTreeView控件實現(xiàn)的。同樣，樹形目錄的右鍵菜單、信息提示等功能均通過控件自身的事件響應(yīng)函數(shù)實現(xiàn)。其中，右鍵菜單根據(jù)樹形目錄節(jié)點的層級不同而彈出不同的條目，以防止用戶錯誤的操作。單體、車間及設(shè)備的增刪功能，采取先修改數(shù)據(jù)庫，再查詢，最后更新顯示的順序，保證了增刪后的數(shù)據(jù)與界面顯示保持一致。設(shè)備表與概算表導(dǎo)出采用C#操作office Word或Excel的方式實現(xiàn)：根據(jù)條件查詢數(shù)據(jù)庫，將查詢的結(jié)果按特定格式寫入Word或Excel文件中，數(shù)據(jù)寫入完成后程序自動修改表格列寬、字體等。

3.2設(shè)備管理功能

設(shè)備管理功能通過設(shè)備管理界面實現(xiàn)設(shè)備的自定義、存儲、編輯、快速查詢、三維模型和動畫調(diào)用?？焖俨樵冇赡：阉鞴δ芎徒Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)顯示組成，當(dāng)用戶輸入設(shè)備名稱時程序利用查詢語句：SELECT sb_name FROM sb WHERE sb_name LIKE% text_input%，實時查詢數(shù)據(jù)庫以更新設(shè)備列表。設(shè)備信息結(jié)構(gòu)化顯示采用了DataGridView表格控件，包含設(shè)備型號、單位等基本信息以及三維模型狀態(tài)、設(shè)備基礎(chǔ)圖狀態(tài)等附加信息。其中基本信息根據(jù)數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果顯示，三維模型和設(shè)備基礎(chǔ)圖狀態(tài)由程序自動檢測指定目錄下是否存在對應(yīng)設(shè)備的三維模型文件和設(shè)備基礎(chǔ)圖紙，若檢測存在，則模型導(dǎo)出、三維動畫、設(shè)備基礎(chǔ)三項功能可用。模型導(dǎo)出功能可將軟件預(yù)置的設(shè)備三維模型文件復(fù)制到用戶指定目錄，可用三維軟件打開。設(shè)備的詳細(xì)技術(shù)規(guī)格書由richTextBox富文本控件加載.rtf格式文件實現(xiàn)。三維動畫顯示窗口利用axWindowsMedia Player視頻控件實現(xiàn)動畫視頻的播放，如圖8所示。

圖8　三維動畫顯示窗口

4結(jié)語

本軟件在研究了地鐵車輛段工藝設(shè)備和車間配置要求的基礎(chǔ)上，建立了地鐵車輛段工藝設(shè)備數(shù)據(jù)庫，設(shè)定了廠架修和定臨修2類車輛段的車間、設(shè)備配置模板。具有圖形化交互界面，可方便地按模板創(chuàng)建車輛段設(shè)計項目，直觀地查詢、編輯項目數(shù)據(jù)，還提供了設(shè)備規(guī)格、動畫顯示以及三維模型導(dǎo)出等地鐵車輛段工藝設(shè)備輔助設(shè)計功能。為了數(shù)據(jù)庫中設(shè)備信息的維護方便和一致性，軟件利用PHP語言在新浪云平臺開發(fā)了設(shè)備信息查詢功能的網(wǎng)絡(luò)版[10，11]，并通過限制訪問ip進行數(shù)據(jù)安全防護。軟件應(yīng)用于長沙地鐵3號線洋湖垸車輛段工藝設(shè)計中，該段定位為廠架修段，占地面積26.6 ha，與車輛檢修相關(guān)的車間有23個，工藝設(shè)備共計297項，分5個集成包招標(biāo)。通過軟件的應(yīng)用有效避免了傳統(tǒng)設(shè)計手段下存在的差錯碰漏問題，設(shè)計效率提高約25%。地鐵車輛段除與車輛檢修相關(guān)車間外，還包含綜合維修中心、供電車間等設(shè)施，考慮到車輛段設(shè)計項目的整體性，軟件還需要擴展上述內(nèi)容。另外，部分設(shè)備的配置與車輛段的檢修工作量有關(guān)，所以軟件需要擴展計算工作量并動態(tài)配置設(shè)備的功能[12，13]。最后，由于軟件中存儲了車輛段車間和工藝設(shè)備的信息，將來通過擴展部分功能，也可應(yīng)用于車輛段交付運營后的設(shè)備維保中[14，15]。

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收稿日期：2015-11-25； 修回日期：2015-12-03

基金項目：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司科研項目(2014D14)

作者簡介：阿占文(1989—)，男，助理工程師，2014年畢業(yè)于華中科技大學(xué)機械電子專業(yè)，工學(xué)碩士，E-mail：295893627@qq.com。

文章編號：1004-2954(2016)06-0147-04

中圖分類號：U231

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.06.030

Development of Computer-aided Design Software for Metro Depot Process Equipment Design

A Zhan-wen

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan 430063，China)

Abstract：To achieve standardized design of metro depot process equipment，improve design quality and efficiency，process equipment database is built with MySQL and a graphical user interface is developed with Visual C # based on the study of process equipment configuration requirements. A 3D model of key depot equipment is established in the software to fulfill depot design with the template set in the software and to configure automatically workshop and process equipment. The software has the following features: project management，three-dimensional model exporting，animation viewing，viewing and editing of equipment information. The software can be used in the design of metro depot process equipment．

Key words：Urban rail transit; Depot; Process equipment; MySQL datrabase; Computer-aided design software