鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的研究與開發(fā)

何守旺

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

?

鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的研究與開發(fā)

何守旺

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

根據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)需求和已有隧道輔助設(shè)計(jì)軟件的現(xiàn)狀，提出基于變量化設(shè)計(jì)技術(shù)和專家系統(tǒng)方法開發(fā)鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的方案。介紹變量化設(shè)計(jì)技術(shù)和基于專業(yè)知識(shí)的智能化設(shè)計(jì)的原理和實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)，研究隧道設(shè)計(jì)對(duì)象的組成構(gòu)件的參數(shù)化特征，在對(duì)組成構(gòu)件的5個(gè)方面的特征進(jìn)行詳盡描述的基礎(chǔ)上，建立參數(shù)化特征模型和洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，開發(fā)鐵路隧道輔助設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)隧道的智能化設(shè)計(jì)。該軟件完成后已在多條鐵路干線上進(jìn)行應(yīng)用，工程應(yīng)用表明，技術(shù)方案是可行的，提升了隧道設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

鐵路隧道；智能輔助設(shè)計(jì)；變量化設(shè)計(jì)技術(shù)；參數(shù)化特征模型；洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

鐵路隧道工程是鐵路工程設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)對(duì)象之一。隧道設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，主要包括洞身襯砌設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、明洞設(shè)計(jì)、洞門設(shè)計(jì)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度設(shè)計(jì)、工程數(shù)量計(jì)算與匯總及長(zhǎng)大隧道的輔助坑道的相關(guān)設(shè)計(jì)等[1]。隧道設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，工程各部位、各工序設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)，計(jì)算量大、繪圖繁雜、工程數(shù)量匯總難。近些年來，國(guó)家大力發(fā)展鐵路工程建設(shè)規(guī)模，尤其是高速鐵路發(fā)展日益迅速，隧道設(shè)計(jì)任務(wù)量增大，已有的隧道輔助設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)不能滿足當(dāng)前隧道設(shè)計(jì)的需求。

CAD技術(shù)經(jīng)歷了2D繪圖、曲面造型、實(shí)體造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)、變量化設(shè)計(jì)幾個(gè)階段，前幾個(gè)階段主要解決了設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何圖形生成問題，而變量化設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅解決了設(shè)計(jì)對(duì)象的圖形問題，還解決了設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際工程含義的處理問題，并且利用其可以建立實(shí)際工程設(shè)計(jì)對(duì)象的完整參數(shù)化特征模型，實(shí)現(xiàn)圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)之間的雙向關(guān)聯(lián)，從而使設(shè)計(jì)過程更直觀、更高效、更方便。因此，更新設(shè)計(jì)理念，從集成化、智能化方面研發(fā)基于變量化技術(shù)的鐵路隧道輔助設(shè)計(jì)軟件，對(duì)縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、規(guī)范化水平具有重要的意義。

1 現(xiàn)有的隧道輔助設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介

1.1 現(xiàn)有隧道輔助設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)

20世紀(jì)90年代以來，隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)鐵路和公路隧道的特點(diǎn)，我國(guó)研制開發(fā)了相應(yīng)的隧道輔助設(shè)計(jì)軟件，有些軟件已經(jīng)在實(shí)際的隧道設(shè)計(jì)項(xiàng)目中得到應(yīng)用[2]，它們具有以下特點(diǎn)。

(1)以針對(duì)隧道單一設(shè)計(jì)內(nèi)容而開發(fā)輔助設(shè)計(jì)軟件為主，由于各個(gè)軟件無法集成應(yīng)用，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)難以交換和共享[3]。

(2)以參數(shù)化設(shè)計(jì)為主，主要解決設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何圖形生成問題，設(shè)計(jì)人員通過調(diào)整設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何屬性的關(guān)鍵參數(shù)來控制圖紙的生成。無法實(shí)現(xiàn)圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)之間的雙向關(guān)聯(lián)，也沒有解決設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際工程含義的處理問題。

(3)以CAD自動(dòng)出圖為主，缺少有限元結(jié)構(gòu)分析功能，不能提供隧道荷載計(jì)算和受力分析，也無法實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)成果出圖在同一平臺(tái)上進(jìn)行的需求[2]。

1.2 鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)目標(biāo)

針對(duì)現(xiàn)有隧道輔助設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)，依據(jù)隧道工程設(shè)計(jì)實(shí)際需求，鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)目標(biāo)是：①對(duì)洞身襯砌設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、材料計(jì)算與匯總3個(gè)方面進(jìn)行深入開發(fā)，實(shí)現(xiàn)時(shí)速120～350 km的隧道橫斷面擬定、復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)等，以及實(shí)現(xiàn)縱斷面的標(biāo)注欄的自定義，自動(dòng)化繪制縱斷面圖；實(shí)現(xiàn)隧道工點(diǎn)的不同工程部位的主要工程數(shù)量計(jì)算與匯總；②從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、系統(tǒng)化入手，通過專家系統(tǒng)方法，建立基于特征的參數(shù)化洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)軟件的集成化和智能化。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 變量化設(shè)計(jì)技術(shù)

變量化設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，它與參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)都是尺寸驅(qū)動(dòng)幾何模型，通過修改尺寸來更改設(shè)計(jì)，不同之處是約束自由度的范圍不同，變量化設(shè)計(jì)在約束定義方面做了根本性改變。它將參數(shù)化設(shè)計(jì)中的全尺寸約束細(xì)分為尺寸約束和幾何約束，尺寸約束控制設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何形狀，而幾何約束就可以與設(shè)計(jì)對(duì)象的工程關(guān)系進(jìn)行耦合處理[4]，實(shí)現(xiàn)基于裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，能夠更好地表達(dá)人的設(shè)計(jì)思維規(guī)則。

變量化設(shè)計(jì)技術(shù)是以設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何信息為基礎(chǔ)，融入了設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際工程含義的描述、裝配關(guān)系的描述、功能的描述、材料的描述等，其設(shè)計(jì)模型具備了設(shè)計(jì)對(duì)象完整的參數(shù)化特征信息[5]。對(duì)于一個(gè)工程設(shè)計(jì)對(duì)象而言，要完整描述它不能僅限于描述它的幾何信息，還需要描述它的裝配關(guān)系、功能特征、材料特征等。所謂特征就是指工程設(shè)計(jì)對(duì)象的參數(shù)化信息，而這些特征正是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法在CAD領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，特征設(shè)計(jì)是變量化設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，對(duì)于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員面向的設(shè)計(jì)對(duì)象不同，因而描述設(shè)計(jì)對(duì)象所需要的特征信息也是不同的[5]，具體見圖1。對(duì)于鐵路隧道設(shè)計(jì)對(duì)象，一般應(yīng)該描述其管理特征、幾何特征、材料特征、功能特征、裝配特征。

圖1 基于特征的變量化設(shè)計(jì)

2.2 參數(shù)化特征模型

鐵路隧道設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要包括洞身襯砌設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和洞口設(shè)計(jì)[6]，在CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)上對(duì)這些設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行表述的過程中，針對(duì)每個(gè)特定的設(shè)計(jì)對(duì)象的組成構(gòu)件，都需要詳盡描述以下5個(gè)方面的特征，包括：①管理特征，用于描述構(gòu)件的管理信息，如項(xiàng)目信息、襯砌類型、開挖方式等；②幾何特征，用于描述構(gòu)件的幾何尺寸信息；③材料特征，用于表達(dá)構(gòu)件的材料類型、性能等信息；④功能特征，用于描述構(gòu)件的實(shí)際工程作用，如單壓式明洞的大邊墻起抵抗偏壓靠山側(cè)的推力和收坡的作用；⑤裝配特征，用于描述構(gòu)件之間的幾何拓?fù)潢P(guān)系。隧道參數(shù)化特征模型見圖2。

圖2 隧道參數(shù)化特征模型

為將上述不同的特征信息集成到一個(gè)統(tǒng)一的模型當(dāng)中，需要合理確定和劃分所設(shè)計(jì)對(duì)象的組成構(gòu)件以及其粒度大小，將所有構(gòu)件的特征信息進(jìn)行抽象，通過對(duì)每個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)和工程屬性信息的詳盡描述，建立基于特征的統(tǒng)一而完備的信息模型。為保證模型數(shù)據(jù)的一致性，采用工程數(shù)據(jù)庫(kù)為存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于項(xiàng)目信息下的隧道設(shè)計(jì)參數(shù)和工程數(shù)量存儲(chǔ)以及其他相關(guān)信息的可視化管理，從根本上解決隧道各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換和共享問題。

2.3 基于專業(yè)知識(shí)的智能化設(shè)計(jì)

工程設(shè)計(jì)是面向約束的，涉及個(gè)人施加的主觀約束和基本自然定律給定的約束等方面，工程設(shè)計(jì)過程就是要識(shí)別相關(guān)約束并滿足這些約束條件。對(duì)約束進(jìn)行預(yù)先有效的處理可以加速設(shè)計(jì)過程，這正是專家系統(tǒng)可以完成的任務(wù)[7]。對(duì)于隧道設(shè)計(jì)來說，要實(shí)現(xiàn)基于專業(yè)知識(shí)的專家系統(tǒng)，重點(diǎn)是建立專業(yè)的知識(shí)庫(kù)，并且以洞身襯砌設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)為核心。

洞身襯砌設(shè)計(jì)是隧道設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，屬于主體工程的范圍，主要包括隧道橫斷面的擬定(斷面形狀、斷面尺寸)、復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)及單位工程數(shù)量的計(jì)算[8]。由于它與隧道建筑限界、結(jié)構(gòu)受力條件、施工方法等多方面相關(guān)，導(dǎo)致其幾何圖形結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，呈不規(guī)則性。這主要體現(xiàn)在構(gòu)成斷面圖形的點(diǎn)、直線、圓弧基本元素之間存在著相切、共線、平行、垂直、共點(diǎn)等復(fù)雜的幾何約束關(guān)系以及距離、角度、直徑等尺寸約束關(guān)系。洞身襯砌的工程關(guān)系約束就需要與幾何約束進(jìn)行耦合處理，并依靠裝配關(guān)系來實(shí)現(xiàn)各個(gè)工程部位的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，這屬于變量化設(shè)計(jì)的范疇，為此，知識(shí)庫(kù)需要建立成為基于特征的參數(shù)化洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

搭建基于專業(yè)知識(shí)的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，依據(jù)不同速度目標(biāo)值的隧道襯砌通用圖，用戶輸入內(nèi)外輪廓擬定參數(shù)、復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)，完成洞身襯砌設(shè)計(jì)，以此形成知識(shí)庫(kù)。并且，對(duì)已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，按照入庫(kù)操作，就能自動(dòng)充實(shí)專家系統(tǒng)的內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)對(duì)已完成項(xiàng)目或者同一項(xiàng)目已完成階段的設(shè)計(jì)成果的引用，新項(xiàng)目在引用成果的基礎(chǔ)上再做新的設(shè)計(jì)。因此，將專業(yè)知識(shí)融入到工程設(shè)計(jì)對(duì)象中，用專業(yè)設(shè)計(jì)方法來約束設(shè)計(jì)對(duì)象的修改，將減少出錯(cuò)幾率，使得設(shè)計(jì)自動(dòng)化和智能化。同時(shí)，為重復(fù)性的工程設(shè)計(jì)提供大量的實(shí)際工程設(shè)計(jì)信息，可極大地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)

根據(jù)上述技術(shù)要點(diǎn)，在AutoCAD平臺(tái)上，采用Microsoft Visual Studio作為開發(fā)工具，利用ObjectARX二次開發(fā)方式，引入變量化設(shè)計(jì)技術(shù)，開發(fā)鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件，以實(shí)現(xiàn)鐵路隧道的智能化設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)組成

鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件涵蓋隧道設(shè)計(jì)的常規(guī)內(nèi)容，其中以襯砌設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、洞門設(shè)計(jì)、材料計(jì)算與匯總為重點(diǎn)，其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的體系結(jié)構(gòu)

如圖3所示，鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件的體系結(jié)構(gòu)由表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)層4個(gè)層次組成。

(1)表示層：主要作用是向用戶提供一個(gè)與系統(tǒng)交互的平臺(tái)，用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作將啟用業(yè)務(wù)邏輯層的相關(guān)功能。

(2)業(yè)務(wù)邏輯層：主要對(duì)應(yīng)軟件的各個(gè)核心功能模塊，如洞身襯砌設(shè)計(jì)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)、拱形明洞設(shè)計(jì)、工程數(shù)量計(jì)算與匯總等；通過調(diào)用其下層的數(shù)據(jù)訪問層來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的讀取控制，向上支持表示層功能的實(shí)現(xiàn)。

(3)數(shù)據(jù)訪問層：通過文件訪問接口、數(shù)據(jù)訪問和操作接口方式實(shí)現(xiàn)對(duì)底層存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問，對(duì)其上層提供訪問接口。

(4)數(shù)據(jù)層：支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、文本文件及Excel格式文件，提供永久數(shù)據(jù)支持。

3.2 隧道參數(shù)化特征模型建立

對(duì)于鐵路隧道設(shè)計(jì)對(duì)象而言，需要建立設(shè)計(jì)對(duì)象與各種約束之間的關(guān)系。為此，依據(jù)構(gòu)件實(shí)體粒度大小對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行劃分，細(xì)分各種組成構(gòu)件，對(duì)于每一個(gè)構(gòu)件，都需要分析其5個(gè)方面的特征，通過特征描述建立隧道參數(shù)化特征模型。在此基礎(chǔ)上，通過不斷調(diào)整輸入的特征參數(shù)，按確定的尺寸約束和幾何約束關(guān)系，控制輸出圖形的生成，從而大幅度地提高工作效率。

下面以單壓式明洞的大邊墻構(gòu)件為例，其參數(shù)化特征見表1。

3.3 洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

基于特征的參數(shù)化洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)是對(duì)軟件智能設(shè)計(jì)的支撐，它作為軟件的知識(shí)庫(kù)，其中，知識(shí)的獲取途徑主要是通用圖和已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容主要包括5個(gè)方面，具體內(nèi)容見表2，主界面見圖4。

表1 單壓式明洞的大邊墻參數(shù)化特征

表2 洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)內(nèi)容

圖4 洞身襯砌設(shè)計(jì)主界面

知識(shí)表達(dá)與推理策略則依靠隧道建筑限界區(qū)分，將其與速度目標(biāo)值斷面擬定算法動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，不同的隧道建筑限界，映射不同的斷面擬定的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，完成不同的襯砌橫斷面的擬定。對(duì)整個(gè)洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的使用，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)已完成項(xiàng)目、同一項(xiàng)目的已完成階段的設(shè)計(jì)成果的引用，包括對(duì)洞身襯砌設(shè)計(jì)(內(nèi)外輪廓擬定、復(fù)合式襯砌、工字鋼架、格柵鋼架、H型鋼架、二次襯砌配筋等)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)、各種數(shù)據(jù)接口(附屬洞室、超期支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)等)等設(shè)計(jì)成果的直接引用，新項(xiàng)目在引用成果的基礎(chǔ)上再做新的設(shè)計(jì)。

3.4 軟件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件是基于變量化設(shè)計(jì)技術(shù)的集成化與智能化輔助設(shè)計(jì)軟件，它與傳統(tǒng)的隧道輔助設(shè)計(jì)軟件相比，具有以下特點(diǎn)。

(1)隧道建筑限界管理與橫斷面擬定算法動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)：收錄現(xiàn)有不同速度目標(biāo)值的隧道建筑限界，將其與速度目標(biāo)值斷面擬定算法動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，并預(yù)留了添加新的隧道建筑限界的接口，提高了程序的擴(kuò)展性。

(2)設(shè)計(jì)對(duì)象之間數(shù)據(jù)無縫銜接：由于隧道襯砌幾何約束和工程約束多而復(fù)雜，通過合理確定和劃分所設(shè)計(jì)對(duì)象的組成構(gòu)件以及其粒度大小，建立參數(shù)化特征模型和隧道組成構(gòu)件之間數(shù)據(jù)接口，從根本上解決各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換，為實(shí)現(xiàn)連續(xù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了必要條件。

(3)縱斷面標(biāo)注欄自定義設(shè)計(jì)：通過設(shè)計(jì)隧道縱斷面標(biāo)注欄控件，實(shí)現(xiàn)標(biāo)注欄內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，完成標(biāo)注欄的自動(dòng)填充繪制。

4 結(jié)語

將變量化設(shè)計(jì)技術(shù)和專家系統(tǒng)方法應(yīng)用到鐵路隧道輔助設(shè)計(jì)中，建立參數(shù)化特征模型和洞身襯砌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何約束與工程關(guān)系的耦合處理，解決設(shè)計(jì)對(duì)象的圖形問題和設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際工程含義的處理問題。而且，通過鐵路隧道智能輔助設(shè)計(jì)軟件在蘭合鐵路、格庫(kù)鐵路、黔張常鐵路等隧道設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用，表明該軟件符合隧道專業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了鐵路隧道的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)和智能化設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，技術(shù)方案可供同行參考。

[1] 鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·隧道[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.

[2] 仇玉良，王夢(mèng)恕，丁洲祥，等.基于有限差分技術(shù)的隧道信息化集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，35(4):7-12.

[3] 王新林.鐵路隧道工程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2011(12):80-88.

[4] 甄永富，辛靜泰，馬旻，等.Inventor iFeature工具在液壓集成塊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].流體傳動(dòng)與控制，2012(3):42-46.

[5] 盧卓君，袁國(guó)平，范之英.數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].公路，2008(3):92-95.

[6] 許懷，陳中，喻渝.基于參數(shù)化的鐵路隧道輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)[J].路基工程，2006(5):23-27.

[7] 宋應(yīng)文.地基處理智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1996，18(1):54-59.

[8] 趙勇，唐國(guó)榮.關(guān)于客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)與施工的幾點(diǎn)意見[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(6):1-8.

[9] 周建暉，朱合華，劉學(xué)增.公路隧道輔助設(shè)計(jì)軟件的新思路研究[J].巖土工程技術(shù)，2006，20(2):71-76.

[10]宋延杭，王川，李永宣.ObjectARX實(shí)用指南[M].北京:人民郵電出版社，1998.

[11]賈亮，戚鐵.新建太興鐵路Ⅴ級(jí)圍巖黃土段隧道支護(hù)參數(shù)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(9):85-88.

[12]高杰.數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在橋梁CAD中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2011(12):70-71.

[13]Stanley L B.深度探索C++對(duì)象模型[M].侯捷，譯.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2001.

[14]琚國(guó)全，陳赤坤，曹彧，等.中德高速鐵路隧道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(2):99-103.

[15]李長(zhǎng)勛.AutoCAD ObjectArx程序開發(fā)技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

Research and Development of Intelligence Aided Railway Tunnel Design Software

HE Shou-wang

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， China)

This paper puts forward a solution of developing the intelligence aided software for the design of the railway tunnel based on variational design technology and the expert system according to design business requirements of the railway tunnel and current situation of existing tunnel design software. It introduces variational design technologies and principles and implementation of intelligence design based on professional knowledge and studies the parametric features of the members of the tunnel design objects. It also establishes the parametric feature model and the tunnel lining standard library on the basis of detailed description in five aspects of the members and develops aided railway tunnel design software to fulfill intelligence design of the tunnel. This software has been completed and applied to multiple railroad lines and the engineering applications show that this technical solution is feasible and improves the efficiency and quality of the tunnel design．

Railway tunnel; Intelligence aided design; Variational design technology; Parametric feature model; Tunnel lining standard

2016-05-18

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司科研開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 (院科12-14)

何守旺(1983—)，男，工程師，2006年畢業(yè)于蘭州大學(xué)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，主要從事鐵路行業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件研究與開發(fā)，E-mail：xxhsw@fsdi.com.cn。

1004-2954(2016)12-0085-04

U451

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.12.019