論文-參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)在甩車場施工圖繪制中的應(yīng)用.doc

參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)在甩車場施工圖繪制中的應(yīng)用 摘 要：本文以AutoCAD為軟件開發(fā)平臺，采用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，通過對甩車場豎曲線高、低道的參數(shù)進(jìn)行系列變參優(yōu)化設(shè)計(jì)，使高、低道線路起坡點(diǎn)的距離L2最短，從而生成最佳甩車場施工圖。關(guān)鍵詞：參數(shù)化；甩車場；優(yōu)化設(shè)計(jì)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 言隨著各類軟件的普遍應(yīng)用和編程工具的日益完善，煤炭行業(yè)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用逐漸增多，并出現(xiàn)了一大批優(yōu)秀軟件。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法是進(jìn)行CAD技術(shù)開發(fā)的一個(gè)重要應(yīng)用，在參數(shù)化設(shè)計(jì)方式下，用戶的工作只是向程序提供必要的參數(shù)，或?qū)δ承﹨?shù)提出修改意見，剩下的工作便由計(jì)算機(jī)去完成了。采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，規(guī)范了繪圖標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省了勞動強(qiáng)度，提高了繪圖效率，這對同一系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和方案比較選擇具有重要意義。采區(qū)中部甩車場是井下運(yùn)輸系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，車場結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系著采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的好壞。通過對甩車場結(jié)構(gòu)分析和線路計(jì)算，建立了參數(shù)化的結(jié)構(gòu)模型，并對豎曲線高、低道的參數(shù)加入約束機(jī)制，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，使生成的甩車場軌道線路最短，工程量最省。1、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的原理及約束機(jī)制1.1參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)原理參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是利用對象拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的共同特征，通過對設(shè)計(jì)對象實(shí)際尺寸的局部驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)對象的柔性設(shè)計(jì)。它要求對象結(jié)構(gòu)比較定型，可以用一組參數(shù)來約束尺寸關(guān)系。參數(shù)的求解較簡單，并且與設(shè)計(jì)對象的控制尺寸有顯式的對應(yīng)，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受到參數(shù)(尺寸)的驅(qū)動。通過約束參數(shù)的改變來獲取不同的設(shè)計(jì)方案，成為初始設(shè)計(jì)、多方案比較和動態(tài)設(shè)計(jì)的有效手段。1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的約束機(jī)制（1）圖形結(jié)構(gòu)約束，是構(gòu)成二維圖形基本幾何元素之間關(guān)系的集合，它包括非關(guān)系約束和關(guān)系約束。其中非關(guān)系約束包括自身鉛直、自身水平等特定約束；而關(guān)系約束則包括平行約束、垂直約束、共線約束、相切約束、同心約束和對稱約束等。關(guān)系約束在實(shí)際操作時(shí)有主體與從體之分，從體隨主體的變化而變化，但出圖時(shí)這種主從關(guān)系就沒有意義了。結(jié)構(gòu)約束決定圖形結(jié)構(gòu),它表達(dá)圖形元素之間的連接關(guān)系以及相互位置關(guān)系。（2） 尺寸約束，用于描述幾何元素的大小及幾何元素之間相對位置大小，分為關(guān)系尺寸約束和非關(guān)系尺寸約束。關(guān)系尺寸約束包括兩平行線之間的距離、兩直線間的夾角、定位尺寸等；非關(guān)系尺寸約束有直線長度、圓的直徑、圓弧的半徑等。正是相同的基本幾何元素基于不同的結(jié)構(gòu)約束和尺寸約束，帶來了豐富多彩的設(shè)計(jì)方案和系列化的設(shè)計(jì)成果。2、施工圖參數(shù)設(shè)計(jì)2.1甩車場線路參數(shù)化甩車場的線路系統(tǒng)是一個(gè)“立體結(jié)構(gòu)”，即包括平面上的線路，又包括斜面上的線路和豎曲線，因而它的設(shè)計(jì)比單純的平面上的線路設(shè)計(jì)復(fù)雜。甩車場線路如圖1所示，從上山巷道利用第一道岔分出一股線路，再利用第二道岔變?yōu)閺?fù)線，到AA線達(dá)到規(guī)定的中心距，這些線路鋪設(shè)在斜面上，稱為斜面上的線路；CC線以下到第三道岔是車場的存車線，雖然線路具有一定的坡度，但他們都鋪設(shè)在水平巷道內(nèi)，因而稱之為平面上的線路；AA線到CC線之間的線路，是從斜面到平面的過渡線路，BB線是斜面與平面的交線，為避免線路以折線狀突然改變方向不利于行車，使其成為曲線狀，這段過渡線叫做豎曲線。甩車場線路參數(shù)如表1所示。圖1 甩車場軌道線路圖表1 甩車場線路參數(shù)號道岔Dc1線路中心距S1號道岔Dc2平曲線內(nèi)半徑R1號道岔Dc3平曲線角度a3上（下）巷道與平巷夾角a1二次層面回轉(zhuǎn)角a2平、豎曲線插入段長度C1斜面聯(lián)結(jié)點(diǎn)曲線半徑Rx12.2豎曲線高、低道的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)豎曲線高、低道線路結(jié)構(gòu)如圖2所示，豎曲線高、低道的主要參數(shù)如表2所示，豎曲線在繪制過程中，需根據(jù)甩車場運(yùn)料及其它要求，選擇高、低道豎曲線半徑，其低道豎曲線半徑一般在915m的范圍內(nèi)，高道豎曲線半徑一般在1525m的范圍內(nèi)選取，根據(jù)高、低道豎曲線半徑的選取值不同，甩車場線路設(shè)計(jì)的方案也不同。從技術(shù)理論上考慮，起坡點(diǎn)之間的水平間距（L2）的絕對值最小，線路的設(shè)計(jì)就可能達(dá)到最優(yōu)。根據(jù)以上條件建立參數(shù)優(yōu)化約束機(jī)制：（1）9mRD15m；（2）15mRD25m；（3）L2的絕對值最小圖2 豎曲線高、低道線路圖表2豎曲線高、低道的主要參數(shù)高道平均坡度iG低道起坡點(diǎn)KG低道平均坡度iD高道起坡點(diǎn)KD高道曲線半徑RG高、低道起坡點(diǎn)水平間距L2低道曲線半徑RD高、低道起坡點(diǎn)垂直距離H高道曲線角度aG高、低道終坡點(diǎn)水平間距L1低道曲線角度aD存車線長度Ccxl2.3其它參數(shù)設(shè)計(jì)甩車場施工圖除了軌道線路繪制模塊外，還包括車場外廓繪制、線路坡度、道岔特征表、車場硐室等模塊繪制，在繪制過程中需要設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。3、程序框圖甩車場施工圖的繪制采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，把車場繪制分為幾個(gè)程序模塊，程序框圖如圖3所示圖3程序設(shè)計(jì)框圖開 始 構(gòu)造輸入?yún)?shù)軌道線路計(jì)算優(yōu)化使L2、Rgs、Rds最小繪制平面圖繪制坡度圖繪制車場外輪廓繪制聯(lián)絡(luò)巷道繪制道岔特征表繪制其他構(gòu)件繪 圖 廓 加繪圖廓 Y N結(jié) 束4、結(jié)束語參數(shù)化繪圖程序設(shè)計(jì)是充分利用AutoCAD提供的二次開發(fā)平臺進(jìn)行創(chuàng)造性思維最有成效的應(yīng)用。在煤礦圖件繪制過程中利用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法不僅可以提高繪圖效率，還可以使礦圖設(shè)計(jì)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)在甩車場施工圖繪制中的應(yīng)用使甩車場的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)參數(shù)化自動繪圖有機(jī)地集成在一起，具有良好的應(yīng)用效果。參考文獻(xiàn)：1王玉琨，康全玉，原東方等.礦圖設(shè)計(jì)、繪制與管理信息系統(tǒng)R. 研制報(bào)告，2001.2曾剛，江東. AutoLISP編程技巧與實(shí)用程序M. 成都：四川大學(xué)出版社，1997.3童秉樞.參數(shù)化計(jì)算機(jī)繪圖與設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，1997.6.第一作