楊文才

（中國(guó)中鐵武漢電氣化局集團(tuán)有限公司，武漢 430000）

方法與應(yīng)用

牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

楊文才

（中國(guó)中鐵武漢電氣化局集團(tuán)有限公司，武漢 430000）

本文研究開(kāi)發(fā)的牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件以VC++為設(shè)計(jì)平臺(tái)，采用ActiveX Automation技術(shù)對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)VC++界面對(duì)AutoCAD的繪圖控制，可以計(jì)算各種線路條件、各種牽引變壓器接線形式、各種牽引網(wǎng)供電方式以及各種牽引供電方案的主要技術(shù)指標(biāo)，將VC++豐富的人機(jī)界面、高效的執(zhí)行效率、強(qiáng)大的底層交換數(shù)據(jù)能力和AutoCAD強(qiáng)大的繪圖功能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高了工程設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

牽引供電；VC++；ActiveX Automation；AutoCAD

牽引供電系統(tǒng)計(jì)算是開(kāi)展電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是進(jìn)行牽引變電設(shè)備選型、接觸網(wǎng)導(dǎo)線選擇的基本依據(jù)。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是分別使用單純的計(jì)算工具和繪圖工具，將設(shè)計(jì)輸入和輸出依靠手工組合在一起，既耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力在繪制圖形和表達(dá)結(jié)果上，又容易在過(guò)程中出錯(cuò)。因此為了精確計(jì)算、形象顯示牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)輸入和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的結(jié)果輸出，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化的設(shè)計(jì)是必須的。

本文建立了以VC++為核心的牽引供電系統(tǒng)計(jì)算模塊，并采用ActiveX Automation技術(shù)對(duì)AutoCAD進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，對(duì)牽引供電設(shè)計(jì)基礎(chǔ)輸入、指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行了輸出，可以形象的顯示牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，有利于指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作。

1 軟件的開(kāi)發(fā)工具

1.1 開(kāi)發(fā)思路

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于其特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要結(jié)合線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、縱斷面條件、車站分布、行車組織、機(jī)車參數(shù)和電力系統(tǒng)參數(shù)等進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算，軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用VC++豐富的人機(jī)界面、高效的執(zhí)行效率、強(qiáng)大的底層交換數(shù)據(jù)能力，其強(qiáng)大的操作能力、優(yōu)雅的語(yǔ)法風(fēng)格、創(chuàng)新的語(yǔ)言特性和便捷的面向組件編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了牽引供電系統(tǒng)計(jì)算模塊。

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果需要綜合體現(xiàn)各種輸入條件，充分表達(dá)牽引供電方案的合理性，必須采用形象的圖表格式來(lái)表述，并作為上序資料提供給下序?qū)I(yè)。AutoCAD以其優(yōu)異的繪圖功能、易學(xué)易用等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為國(guó)際上廣為流行的繪圖工具，特別是其通用性強(qiáng)、具有多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，使得它在土木、水利、機(jī)械、電和船舶等領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，因此以AutoCAD的格式作為設(shè)計(jì)輸出的方式是最為理想的方式。

1.2 二次開(kāi)發(fā)AutoCAD技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）AutoLisp技術(shù)

AutoLisp是一種完全內(nèi)嵌的解釋性表處理語(yǔ)言程序以函數(shù)方式構(gòu)成，語(yǔ)法靈活簡(jiǎn)潔，表達(dá)能力強(qiáng)，非常容易掌握，但缺乏與外部程序接口能力，代碼保密性差。

（2）ADS技術(shù)

ADS是一種開(kāi)發(fā)AutoCAD應(yīng)用程序的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)環(huán)境，表現(xiàn)出優(yōu)越的數(shù)值計(jì)算功能，運(yùn)行速度快，但ADS編輯環(huán)境、調(diào)試、追蹤都不方便，開(kāi)發(fā)效率不高，一般用戶難以掌握，而且ADS程序必須通過(guò)LISP解釋器加載，使其性能不能得到充分發(fā)揮。此外，AutoLisp和ADS都無(wú)法充分享用Windows提供的豐富資源，無(wú)法適應(yīng)工程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)。

（3）ActiveX Automation技術(shù)

ActiveX Automation是微軟公司推出的一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其核心技術(shù)是允許一個(gè)Windows應(yīng)用程序通過(guò)暴露對(duì)象控制和操作另一個(gè)Windows應(yīng)用程序。由于ActiveX技術(shù)是一種完全面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，所以許多面向?qū)ο蠡幊痰恼Z(yǔ)言和應(yīng)用程序，可以通過(guò)ActiveX與AutoCAD進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間相互控制、相互調(diào)用。使用VC++作為基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，無(wú)論其效率、數(shù)據(jù)處理和軟便件的控制能力都是最好的，其主要設(shè)計(jì)功能流程如圖1所示[3]。

圖1 VC++二次開(kāi)發(fā)AutoCAD設(shè)計(jì)功能示意圖

程序以VC++為平臺(tái)，使用ActiveX Automation技術(shù)，可以輕松地在客戶應(yīng)用程序和對(duì)象之間建立聯(lián)系，方便圖形繪制、數(shù)據(jù)管理和制表打印。因此，本文選用該技術(shù)二次開(kāi)發(fā)AutoCAD。

2 軟件實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件功能模塊

牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件是一個(gè)交流電氣化鐵道牽引供電的計(jì)算軟件，以VC++實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和主要技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算，以AutoCAD實(shí)現(xiàn)軟件結(jié)果的輸出，牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件的功能結(jié)構(gòu)模塊如圖2所示。

圖2 牽引供電系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)功能示意圖

2.2 牽引供電計(jì)算模塊

軟件的VC++界面是用戶操作的平臺(tái)，采用Windows風(fēng)格，根據(jù)用戶輸入的線路參數(shù)、行車參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、牽引網(wǎng)參數(shù)以及設(shè)置供電布局方案，按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范完成牽引供電系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算，其各個(gè)模塊的功能說(shuō)明如表1所示。

表1 各模塊的功能

2.3 ActiveX Automation二次開(kāi)發(fā)AutoCAD模塊

牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及多專業(yè)、自身特色復(fù)雜，需要綜合表達(dá)出設(shè)計(jì)各項(xiàng)因數(shù)。運(yùn)用VC++和ActiveX Automation技術(shù)對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)VC++界面對(duì)AutoCAD的控制，不但充分發(fā)揮了VC++在計(jì)算、數(shù)據(jù)處理以及界面友好性和事件驅(qū)動(dòng)方面的優(yōu)勢(shì)，而且充分利用了AutoCAD的繪圖功能。

2.3.1 線路車站示意圖

線路坡度是鐵路設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的重要一項(xiàng)指標(biāo)，通過(guò)輸入線路的坡度、坡長(zhǎng)數(shù)據(jù)來(lái)繪制縱斷面示意圖，通過(guò)輸入橋隧表和車站表數(shù)據(jù)在縱斷面上繪制相關(guān)附加信息；可以直觀的判斷牽引供電系統(tǒng)所處的區(qū)段坡度，以此初步估計(jì)該區(qū)段的負(fù)荷大?。ㄆ露仍酱?、機(jī)車曲流越大）；并可以直觀的顯示接觸網(wǎng)末端電分相所處的坡度，以此判斷電分相的設(shè)置方案；同時(shí)還可以初步評(píng)估牽引供電方案的設(shè)置情況，以此評(píng)判牽引變電所選址位置。

2.3.2 牽引供電方案示意圖

通過(guò)對(duì)線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)車類型、列車對(duì)數(shù)、行車組織等方面因素綜合分析，可以初步設(shè)計(jì)牽引供電系統(tǒng)的供電方式和牽引供電方案布置，由VC++界面設(shè)置的牽引供電設(shè)施布置方案繪制示意圖。

2.3.3 牽引供電計(jì)算指標(biāo)表

牽引供電計(jì)算的電流、電壓、容量等參數(shù)是進(jìn)行牽引變電設(shè)備選型、接觸網(wǎng)導(dǎo)線選擇的基本依據(jù)，通過(guò)對(duì)應(yīng)線路區(qū)段、牽引供電設(shè)施位置輸出顯示技術(shù)指標(biāo)表，以此可以判斷方案的合理性。

3 應(yīng)用實(shí)例

以西南山區(qū)某電氣化鐵路為例，國(guó)鐵I級(jí)，單線，限制坡度30‰，列車設(shè)計(jì)行車速度120 km/h，機(jī)車類型：客機(jī) SS9，貨機(jī)SS3B（雙節(jié)雙機(jī)）；牽引定數(shù)3 000 t；牽引供電系統(tǒng)采用單相工頻（50 Hz）25 kV交流制，帶回流線的直接供電方式，S1～S5區(qū)段新建2座牽引變電所；牽引變電所采用110 kV三相Vv型牽引變壓器。通過(guò)輸入相關(guān)線路、系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)置牽引變電所方案后進(jìn)行牽引供電計(jì)算。其主要功能實(shí)現(xiàn)示例如圖3所示，輸出結(jié)果如圖4所示。

圖3 牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件主界面示意圖

圖4 VC++二次開(kāi)發(fā)AutoCAD輸出結(jié)果示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用證明，通過(guò)使用VC++平臺(tái)，運(yùn)用ActiveX Automation對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的技術(shù)，既可以利用VC++可視化編程語(yǔ)言所具有的友好的操作界面和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，又可以充分利用AutoCAD應(yīng)用程序強(qiáng)大的圖形處理功能，牽引供電系統(tǒng)計(jì)算軟件將兩者的優(yōu)勢(shì)充分地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了電氣化牽引供電系統(tǒng)專業(yè)的一體化設(shè)計(jì)思想，極大地提高了工程分析計(jì)算、圖形設(shè)計(jì)功能，其精確的計(jì)算能力和良好的圖形輸出為牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

[1]曹建猷. 電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1987.

[2]李群湛, 賀建閩. 牽引供電系統(tǒng)分析[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.

[3]楚振宇.基于ActiveX Automation的鐵路工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一體化 [J].鐵道學(xué)報(bào)，2000（2）：114-117.

[4]鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院.電氣化鐵道設(shè) 計(jì)手冊(cè)－牽引供電系統(tǒng)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，1988.

[5]李良威，鄧云川，林宗良. 牽引供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)[J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012（9）：18-20.

責(zé)任編輯 徐侃春

Calculation software on Traction Power Supply System

YANG Wencai
( China CREC Railway Wuhan Electrif i cation Bureau Group, Wuhan 430000, China )

The research and development of calculate software on Traction Power Supply System were based on VC + + platform, which was adopted ActiveX Automation technology for secondary development of AutoCAD, to make the VC++ interface for AutoCAD drawing control, calculate all kinds of lines, all kinds of traction transformer connection form, all kinds of traction network power supply mode and various technical indicators calculation of the traction power supply scheme. Combined with abundant interface, efficient execution efficiency, strong ability of the underlying data exchange and combine the AutoCAD powerful graphics functions, the eff i ciency and quality of engineering design were improved.

Traction Power Supply System; VC++; ActiveX automation; AutoCAD

U233.2∶TP39

A

1005-8451（2015）05-0031-03

2014-11-12

楊文才，工程師。