關(guān)于路線(xiàn)縱斷面設計軟件分析論文
摘要：路線(xiàn)縱橫面設計是影響道路建設質(zhì)量的重要因素，本文介紹了研制開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)交互式路線(xiàn)縱斷面設計軟件在道路工程中的應用，以及所具有的主要特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：道路縱斷面動(dòng)態(tài)交互式設計計算機應用
路線(xiàn)縱斷面設計，關(guān)系到道路線(xiàn)形的優(yōu)劣、路基的穩定性好壞、路基土石方及防護工程量的大小、路基路面排水是否順暢等諸多問(wèn)題，對于道路建設質(zhì)量有著(zhù)重要的影響。改革開(kāi)放以來(lái)，我國公路交通事業(yè)得到迅猛發(fā)展，現代科技特別是計算機技術(shù)也得到飛速進(jìn)步，如何利用計算機技術(shù)迅捷地完成技術(shù)經(jīng)濟比較合理的路線(xiàn)縱斷面設計，對于道路建設質(zhì)量，尤其是對于道路立交、山區道路等地形較為復雜、高程控制要求較高的工程設計來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很有意義的課題。目前，國內外許多專(zhuān)家同行都在致力于道路設計軟件的研制和開(kāi)發(fā)。
目前，國內使用的路線(xiàn)縱斷面設計軟件，大多為靜態(tài)交互式軟件。在設計過(guò)程中，設計者通過(guò)不斷地修改數據文件或通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令或數據，實(shí)現人機對話(huà)，使得設計不斷地得到完善，從而完成一項設計的。這和手工設計相比，雖然有很大的進(jìn)步，但仍然不能令設計人員感到滿(mǎn)意。其主要缺點(diǎn)是：第一，修改數據工作量大。設計者往往要通過(guò)幾十次，甚至上百次地修改數據，才能完成設計。第二，輸入數據的合理性無(wú)法預料。即便是對一個(gè)有經(jīng)驗的設計者來(lái)說(shuō)，在修改設計的過(guò)程中，對于輸入的數據可能會(huì )產(chǎn)生的相鄰曲線(xiàn)"穿袖"等不合理的情況也往往無(wú)法預料。即使沒(méi)出現這種情況，設計者也不能保證其技術(shù)指標就一定能得到滿(mǎn)足，等到發(fā)現輸入數據不合理時(shí)，設計者又要再次修改輸入數據，這無(wú)疑明顯地增加了設計者的工作量。
本人所作的路線(xiàn)縱斷面設計軟件的研制開(kāi)發(fā)工作，是以實(shí)現動(dòng)態(tài)交互設計功能為目標。所謂動(dòng)態(tài)交互設計功能，是設計者可通過(guò)鼠標選擇命令和操作對象(變坡點(diǎn)、坡度線(xiàn)或豎曲線(xiàn)等)，然后通過(guò)鼠標來(lái)拖動(dòng)操作對象，實(shí)現連續不斷的人機對話(huà)，每一次人機對話(huà)都可以實(shí)現操作對象及其技術(shù)參數(坡長(cháng)、坡度、豎曲線(xiàn)半徑、設計高程等)連續的動(dòng)態(tài)顯示，設計者可以從計算機屏幕上動(dòng)態(tài)地連續觀(guān)察到設計的修改動(dòng)態(tài)、相應的輸入數據和路線(xiàn)技術(shù)指標的變化情況，直到比較滿(mǎn)意為止。這樣，一次動(dòng)態(tài)交互設計操作就相當于幾次甚至于十幾次靜態(tài)交互設計操作，從而使設計人員感到非常方便，明顯地提高了設計效率。在程序研制過(guò)程中，本人結合參與山區公路和平原地區高等級公路及立交設計的經(jīng)驗，盡量使程序功能貼近設計者的需要，通過(guò)幾項實(shí)際工程設計的考驗，證明該軟件具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣泛的適用性。
本軟件采用ADS-C語(yǔ)言編制，在A(yíng)utoCADforWindows12.0版以上的環(huán)境下運行。軟件的主要特點(diǎn)如下：
1充分利用AutoCAD軟件的強大功能
Aut0CAD是由美國的Autodesk公司推出的計算機輔助設計軟件，是目前在各設計單位非常流行的應用軟件。AutoCAD實(shí)質(zhì)上是一個(gè)圖形數據庫，它有非常完善的數據結構和圖形算法。設計者所作的每一次圖形建立或修改操作，實(shí)際上就是通過(guò)AutoCAD的各項功能來(lái)修改圖形數據庫，而屏幕上所看到的圖形只不過(guò)是數據庫的一種圖形反映而已。因此，AutoCAD軟件實(shí)際上是采用"事件型"應用程序的開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現各項功能的。所謂"事件型"程序就是各應用程序分別從圖形數據庫提取數據，然后又將計算結果放回到圖形數據庫中去，使圖形數據庫中的相應記錄得到修改，從而使屏幕上的圖形同時(shí)得到修改。各應用程序只對某一個(gè)"事件"即某一項功能負責，而各應用程序相對獨立，它們之間不發(fā)生直接的聯(lián)系，這就使應用程序的開(kāi)發(fā)只需考慮如何從圖形數據庫提取數據，如何修改圖形數據，而不受其他應用程序的影響，給軟件開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)很大的便利。AutoCAD軟件還允許用戶(hù)采用Autolisp語(yǔ)言和C語(yǔ)言等開(kāi)發(fā)應用程序，允許用戶(hù)在圖形數據庫的記錄中寫(xiě)入用戶(hù)外部數據，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)工作，正是由于A(yíng)utoCAD軟件具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此，全世界有數以萬(wàn)計的用戶(hù)在A(yíng)utoCAD平臺上進(jìn)行專(zhuān)業(yè)CAD軟件的開(kāi)發(fā)工作。
2較強的設計管理能力
本軟件能在同一圖形文件中同時(shí)設計多條道路及其立交匝道，每一條道路或匝道都由設計者賦予一個(gè)道路名稱(chēng)，并且可根據需要隨時(shí)改名。每條道路的`設計互不干擾，并且每一個(gè)圖形文件可隨時(shí)存盤(pán)，下一次設計時(shí)只需將圖形文件調入AutoCAD即可繼續進(jìn)行。每一個(gè)圖形文件同時(shí)能設計的道路長(cháng)度及道路條數只和計算機內存大小有關(guān)，和軟件本身無(wú)關(guān)。為此，曾在一臺具有32M內存的普通586微機上進(jìn)行試驗，結果表明，軟件能處理一條具有1萬(wàn)個(gè)變坡點(diǎn)和10萬(wàn)個(gè)地面高程點(diǎn)的道縱斷面設計，這相當于一條1000公里以上長(cháng)度的道路縱斷面設計，完全能滿(mǎn)足各種道路工程設計的需要。
3靈活的動(dòng)態(tài)交互功能
軟件充分體現了動(dòng)態(tài)交互的特點(diǎn)，凡修改設計的命令均采用選取操作對象，然后用動(dòng)態(tài)拖動(dòng)操作對象的方式進(jìn)行。動(dòng)態(tài)拖動(dòng)可以沿任意方向或沿設計者指定的樁號、高程或縱坡方向拖動(dòng)，并可以按照設計者指定的樁號、曲線(xiàn)半徑或縱坡的變化及步長(cháng)進(jìn)行拖動(dòng)。操作對象的拖動(dòng)幅度相對于鼠標移動(dòng)距離的比例也可任意調整，從而使設計者可以精確地進(jìn)行設計的微調，直到滿(mǎn)意為止。拖動(dòng)方式及步長(cháng)的調整可以在拖動(dòng)過(guò)程中利用熱鍵和對話(huà)框的方式進(jìn)行，非常方便。為適應不同設計者和不同場(chǎng)合的需要，在拖動(dòng)過(guò)程中也可以利用熱鍵方式完成設計參數的鍵盤(pán)交互輸入。當設計者對所作的設計修改不滿(mǎn)意時(shí)，使用程序專(zhuān)門(mén)設計的撤消功能，可以很方便地撤消前一次修改，直到恢復原有設計為止。
4比較完善的動(dòng)態(tài)數據檢查和動(dòng)態(tài)高程控制檢查功能
在拖動(dòng)設計過(guò)程中，程序隨時(shí)檢查數據(坡度、坡長(cháng)或豎曲線(xiàn)半徑)的合理性，自動(dòng)防止相鄰豎曲線(xiàn)出現"穿袖"等不合理情況，并作相應的提示。
設計者可以根據需要，在任意樁號設置高程控制點(diǎn)。在拖動(dòng)過(guò)程中，可通過(guò)熱鍵動(dòng)態(tài)顯示拖動(dòng)范圍內各控制點(diǎn)樁號的設計高程、控制高程及它們之間的差值，使設計者很快作出滿(mǎn)足高程控制點(diǎn)要求的設計。高程控制點(diǎn)可采用拖動(dòng)方式進(jìn)行移動(dòng)，不需要時(shí)可隨時(shí)刪除。
5內容豐富的信息查詢(xún)功能
程序還具備了豐富的信息查詢(xún)功能，其內容有設計線(xiàn)要素表、技術(shù)指標查詢(xún)、控制點(diǎn)查詢(xún)表，設計高程、地面高程和填挖高度等內容的動(dòng)態(tài)查詢(xún)，查詢(xún)指定樁號之間的路基土石方數量等。
6適應能力強的繪圖功能
用戶(hù)可自行定義縱斷面設計圖的幅面大小、標注欄的順序和欄寬、字體大小、標注內容及其精度等多項要求，并可以工作文件的形式儲存定義信息，便于日后使用。
7友好的用戶(hù)界面
操作命令的選取均用鼠標在下拉式菜單中進(jìn)行，人機對話(huà)在彈出式對話(huà)框中進(jìn)行，所有屏幕揭示均采用漢字揭示。
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