论文-参数优化设计在甩车场施工图绘制中的应用.doc

参数优化设计在甩车场施工图绘制中的应用 摘 要：本文以AutoCAD为软件开发平台，采用参数化的设计方法，通过对甩车场竖曲线高、低道的参数进行系列变参优化设计，使高、低道线路起坡点的距离L2最短，从而生成最佳甩车场施工图。关键词：参数化；甩车场；优化设计Parameter Optimization Design is Used in ConstructionDocuments Drawing of Swing-yardAbstract:The article takes AutoCAD as software development platform, uses method of parametric design, designs for paramete of swing-yards high and low railway by changing series of parameterization , makes minimum distance (L2) between high and low railway of point of change of gradient,and generates the best swing-yard construction documents.Keyword：Parameterization, Swing-yard, Optimization Design引 言随着各类软件的普遍应用和编程工具的日益完善，煤炭行业在计算机辅助设计方面的应用逐渐增多，并出现了一大批优秀软件。参数化设计方法是进行CAD技术开发的一个重要应用，在参数化设计方式下，用户的工作只是向程序提供必要的参数，或对某些参数提出修改意见，剩下的工作便由计算机去完成了。采用参数化设计方法提高了设计质量，规范了绘图标准，节省了劳动强度，提高了绘图效率，这对同一系列产品的设计和方案比较选择具有重要意义。采区中部甩车场是井下运输系统的一个重要环节，车场结构设计是否合理关系着采区生产系统的好坏。通过对甩车场结构分析和线路计算，建立了参数化的结构模型，并对竖曲线高、低道的参数加入约束机制，进行参数优化，使生成的甩车场轨道线路最短，工程量最省。1、参数化设计技术的原理及约束机制1.1参数化设计技术原理参数化设计技术是利用对象拓扑结构的共同特征，通过对设计对象实际尺寸的局部驱动来实现对象的柔性设计。它要求对象结构比较定型，可以用一组参数来约束尺寸关系。参数的求解较简单，并且与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到参数(尺寸)的驱动。通过约束参数的改变来获取不同的设计方案，成为初始设计、多方案比较和动态设计的有效手段。1.2 参数化设计技术的约束机制（1）图形结构约束，是构成二维图形基本几何元素之间关系的集合，它包括非关系约束和关系约束。其中非关系约束包括自身铅直、自身水平等特定约束；而关系约束则包括平行约束、垂直约束、共线约束、相切约束、同心约束和对称约束等。关系约束在实际操作时有主体与从体之分，从体随主体的变化而变化，但出图时这种主从关系就没有意义了。结构约束决定图形结构,它表达图形元素之间的连接关系以及相互位置关系。（2） 尺寸约束，用于描述几何元素的大小及几何元素之间相对位置大小，分为关系尺寸约束和非关系尺寸约束。关系尺寸约束包括两平行线之间的距离、两直线间的夹角、定位尺寸等；非关系尺寸约束有直线长度、圆的直径、圆弧的半径等。正是相同的基本几何元素基于不同的结构约束和尺寸约束，带来了丰富多彩的设计方案和系列化的设计成果。2、施工图参数设计2.1甩车场线路参数化甩车场的线路系统是一个“立体结构”，即包括平面上的线路，又包括斜面上的线路和竖曲线，因而它的设计比单纯的平面上的线路设计复杂。甩车场线路如图1所示，从上山巷道利用第一道岔分出一股线路，再利用第二道岔变为复线，到AA线达到规定的中心距，这些线路铺设在斜面上，称为斜面上的线路；CC线以下到第三道岔是车场的存车线，虽然线路具有一定的坡度，但他们都铺设在水平巷道内，因而称之为平面上的线路；AA线到CC线之间的线路，是从斜面到平面的过渡线路，BB线是斜面与平面的交线，为避免线路以折线状突然改变方向不利于行车，使其成为曲线状，这段过渡线叫做竖曲线。甩车场线路参数如表1所示。图1 甩车场轨道线路图表1 甩车场线路参数号道岔Dc1线路中心距S1号道岔Dc2平曲线内半径R1号道岔Dc3平曲线角度a3上（下）巷道与平巷夹角a1二次层面回转角a2平、竖曲线插入段长度C1斜面联结点曲线半径Rx12.2竖曲线高、低道的参数优化设计竖曲线高、低道线路结构如图2所示，竖曲线高、低道的主要参数如表2所示，竖曲线在绘制过程中，需根据甩车场运料及其它要求，选择高、低道竖曲线半径，其低道竖曲线半径一般在915m的范围内，高道竖曲线半径一般在1525m的范围内选取，根据高、低道竖曲线半径的选取值不同，甩车场线路设计的方案也不同。从技术理论上考虑，起坡点之间的水平间距（L2）的绝对值最小，线路的设计就可能达到最优。根据以上条件建立参数优化约束机制：（1）9mRD15m；（2）15mRD25m；（3）L2的绝对值最小图2 竖曲线高、低道线路图表2竖曲线高、低道的主要参数高道平均坡度iG低道起坡点KG低道平均坡度iD高道起坡点KD高道曲线半径RG高、低道起坡点水平间距L2低道曲线半径RD高、低道起坡点垂直距离H高道曲线角度aG高、低道终坡点水平间距L1低道曲线角度aD存车线长度Ccxl2.3其它参数设计甩车场施工图除了轨道线路绘制模块外，还包括车场外廓绘制、线路坡度、道岔特征表、车场硐室等模块绘制，在绘制过程中需要设置相关的参数。3、程序框图甩车场施工图的绘制采用模块化的程序设计方法，把车场绘制分为几个程序模块，程序框图如图3所示图3程序设计框图开 始 构造输入参数轨道线路计算优化使L2、Rgs、Rds最小绘制平面图绘制坡度图绘制车场外轮廓绘制联络巷道绘制道岔特征表绘制其他构件绘 图 廓 加绘图廓 Y N结 束4、结束语参数化绘图程序设计是充分利用AutoCAD提供的二次开发平台进行创造性思维最有成效的应用。在煤矿图件绘制过程中利用参数化设计方法不仅可以提高绘图效率，还可以使矿图设计规范化、标准化。参数优化设计在甩车场施工图绘制中的应用使甩车场的传统设计计算、参数的优化设计和计算机参数化自动绘图有机地集成在一起，具有良好的应用效果。参考文献：1王玉琨，康全玉，原东方等.矿图设计、绘制与管理信息系统R. 研制报告，2001.2曾刚，江东. AutoLISP编程技巧与实用程序M. 成都：四川大学出版社，1997.3童秉枢.参数化计算机绘图与设计M.北京：清华大学出版社，1997.6.第一作