高速公路机电工程自动化辅助设计软件的研究与应用分析

许正鹏

（云南云岭高速公路交通科技有限公司，昆明 650000）

1 引言

当前世界范围内，有关道路交通方面的辅助性设计软件基本上都是针对道路主体结构设计，涉及机电工程自动化辅助设计软件的研究与应用较少。在信息化水平不断提高背景下，设计制图已经由传统的手工绘图逐渐发展为Visio、CAD制图，但仍旧处于半手工制图阶段，缺乏针对高速公路机电工程设计的专用工具软件。根据高速公路机电工程设计实况来看，设计文件中往往包含数据、文字、图形等大量信息，整体工作量巨大，并且在半手工绘制过程中经常会出现前后标识不一的现象，为后期项目施工带来了一定的影响。此外，采取常规绘图设计方法，还会耗费大量的时间与精力，导致整体工作效率不高。基于此，加强高速公路机电工程自动化辅助设计软件的研究与应用势在必行。

2 高速公路机电工程

高速公路机电工程又称智能交通系统工程，主要包含通信系统、收费系统、监控系统以及隧道机电系统，隧道机电系统又包含隧道通风照明系统、隧道监控系统以及供配电系统、火灾报警系统等[1]。当代高速公路机电工程已经向着智能化方向发展，其不仅能够智能化自动识别故障，还能定位故障，应用大数据技术对系统中的各子系统数据进行整合，以历史数据为依据全面检测各系统运行状态，以保障高速公路机电工程的有效运行[2]。目前，我国高速公路机电工程设计工作仍以半手工制图为主，相关自动化辅助设计软件还未发展成熟，这一现象不利于高速公路机电工程设计工作持续发展，无法满足现代化高速公路机电工程设计需求。基于此，高速公路机电工程自动化辅助设计软件的实现与应用至关重要。

3 高速公路机电工程自动化辅助设计软件的研发过程

高速公路机电工程自动化辅助设计软件研发过程通常包含研发工具的选择、编号的自动调整、自定义实体以及统一数据访问接口等。笔者结合自身多年工作经验对此进行详细论述。

3.1 研发工具的选择

目前，高速公路机电工程设计工作主要以AutoCAD 技术为基础进行，为保证该设计工作的可持续性，自动化辅助设计软件的研发工作可以在AutoCAD 的基础上进行二次开发。在此过程中，工作人员需要借助ObiectARX 开发工具对AutoCAD 的内部实体以及相关数据结构进行访问，允许设计人员对相关数据结构进行扩展。借助C++方法，通过动态链接库进行调用，具有安全性高、执行速度快等优势，工作人员可以在研发该设计软件时采用ObiectARX 与VC++相结合的开发方式[3]。

3.2 规则可扩展问题

根据高速机电工程自动化辅助设计软件的研发情况，由于设计初期需要对30 余种设备进行处理，且不同设备具有各自的布设规则，这些规则无论是在形式上还是内容上都有自己的特点。若要将这些规则编码到系统程序中，会导致程序编码十分复杂，并且在系统后续运行过程中想要调整设备的布设规则也十分不便，因为每次调整之前都需要改变系统对代码，重新进行编译、发布[4]。作为软件运行过程中不可或缺的内容，调整布设规则可以说是研发高速公路机电工程自动化辅助设计软件的重点，要提高该软件的灵活性，设计人员一定要结合软件的实际应用情况，对相关布设规则进行合理分类，对于较为特殊的布设规则要进行整理，以提高系统布设方法的规范性与灵活性[5]。

3.3 编号的自动调整及精度问题

设计人员在研发高速公路机电工程自动化辅助设计软件时需要支持多种编号方式。例如，在同一高速公路隧道洞中同一桩号处的设备，类型相同时可以使用同一编号，若类型不同可以将其单独变化，然后使用同一个桩号。通过对涉及的公路工程机电设备进行统一排序，对同类同洞同桩的设备及时剔除，对于不同类但是同洞同桩的设备适当合并，满足系统编号调整需求。

此外，设计人员还需要对桩号精度问题引起重视，解决其显示精度问题后还需要保证相关工作人员能够从后台控制精度，显示出正确桩号。总的来说，在该机电工程自动化辅助设计软件中，涉及的计算机数值系统是一个较为离散的系统，可能存在浮点数内部表示不准确的现象。设计人员在布设此类设备时，极有可能出现浮点数不准确的情况，例如，桩号1+100，在计算机内部可能存储为1+99.999 986，此时，要让其显示1+100，就需要在浮点数转变为字符串的过程中对其进行控制，使其显示出正确数值。在此过程中需要注意的是，对于出现的浮点数不能单纯以四舍五入的方式进行处理，还需要结合实况布设进行取整，保障布设后的桩号为整数。相关人员可以通过CString 的Format 函数对其进行处理，调整桩号显示精度，以适应不同情况下的显示需求。

3.4 自定义实体

由于桩号的主要表现形式为字符串下方带一条下划线，若应用AutoCAD 内置的字符串、下划线进行表示，整个桩体构成的实体是松散的，在桩号移动过程中，需要选中字符串与下划线两个实体，进而不可避免地需要对这两个实体进行解析，增加了程序运行过程中可能出错的概率，进而导致系统存在各种不稳定隐患。通过ObjectARX 中的自定义实体技术，能够将字符串与其下划线组成一个实体，这样一来不仅能够将其组成一个整体，还能避免系统运行过程中动态解析字符串存在的问题[6]。

3.5 对数据访问接口进行统一

在研发有关高速公路机电工程自动化辅助设计软件时，采用Access 作为该软件的数据库，ADO 作为该软件的数据库访问技术是一种基于OLEDB（对象链接和嵌入数据库）的技术。为提高系统开发速度，降低ADO 接口开发过程中存在的重复代码问题，需要模仿ADO.NET 中的接口，使客户能够在不了解ADO（程序对象）细节的情况下有序访问Access 数据库。此外，该访问接口还引进了简单的数据库连接池机制，若客户在应用系统过程中没有更换访问的数据库，那么数据库不会被真正关闭，避免系统在应用过程中频繁打开、关闭数据库出现额外开销。

3.6 自动分图

完成有关布设工作后，需要套图框进行打印，因此，系统需要开展分图工作，分图后的内容要与现有图框相适应，并且每张图之间都要有足够的搭接部分，以便能够完全显示图纸边缘。若在模型空间内进行分图，将会存在两份数据，除了分图数据之外，还有被分图的模型数据，不能满足数据唯一性要求。通过在系统布局中使用视口显示图像的方式开展分图工作，既能够保障数据唯一性，又能够使用户根据自身要求调整图形比例与长度，促使分图工作顺利开展。

4 高速公路机电工程自动化辅助设计软件的实际应用

该软件能够应用于各种高速公路机电工程设计工作中，辅助工作人员完成机电设备布设工作，具有可扩展性强、功能多等特点。现有某公路工程项目长8.5 km，道路设计速度120 km/h，为双向四车道。该软件的应用促使项目机电工程布置工作高效完成，缩减了传统机电工程中的布置时间，其系统结构如图2 所示。

图2 高速公路机电工程自动化辅助设计软件结构图

综上所述，整个高速公路机电工程结构分为3 个模块，分别为布设管理、规范维护以及打印输出，满足了公路工程运行安全以及机电布设要求。与此同时，因为系统具有良好的扩展性，可以增加其他相关工作，一般来说，软件主要功能如下所述。

4.1 信息管理

相关人员需结合公路工程实际情况填写有关项目信息，如设备列表、布设规则等，随后系统会自动生成机电工程布设图纸。通常情况下，信息管理会涉及公路等级、类型、设备桩号、设备序列号。若公路工程中存在隧道路段，需要将每洞的车道数、宽度、长度、风口、紧急停车带、交叉道等信息逐一输入。

4.2 设备列表

完成项目主体绘制工作后，需要进行设备布设，设备列表中各规格型号的设备都需要根据项目需求合理规划，也可以通过系统对项目长度的计算，自动选择规范下的布设设备。完成布设工作后自动标注桩号，为后续工作奠定基础。

4.3 其他布设功能

除了系统自动布设功能外，还需要额外添加沿直线布设工具栏，主要针对布设规则较为多变的设备，通过选择特殊布设规则，设定合理的偏移量以及布设间距，对该设备进行线布。此外，还需要针对项目中的某一区域自动选择同类型设备进行统一操作编辑，完成上述操作后重新标注桩号。

4.4 打印输出

系统中的打印输出功能可使各类信息自动生成后完成打印，并且还提供了多图幅的分割打印功能，以满足设计人员的各种需求。

5 结语

综上所述，高速公路机电工程的合理布设直接关系到行车人员舒适性以及行车安全。结合以往机电工程布设情况来看，通常都是在Visio、CAD 制图等软件的辅助下开展半人工布设，这一现象不能满足当代公路工程机电设计工作的发展需求，基于此，研究与应用公路机电工程自动化辅助设计软件势在必行。有关人员在研发该软件过程中，要合理选择研发工具，重视其编号的自动调整以及精度问题，统一数据访问接口，使其实现自动分图。在实际应用过程中，要全面掌握系统功能，以便能够高效布设，最终完成分图打印输出，以满足公路工程机电项目的布设需求。