自动扶梯安装工艺及其智能成图软件开发与应用

李成洋

自动扶梯安装工艺及其智能成图软件开发与应用

李成洋

为了保证城市轨道交通自动扶梯的正确安装，提高设计质量和效率，研究了自动扶梯与相关专业接口工艺，总结自动扶梯安装工艺图出图要素，并利用模块化、流程化的3层软件框架，开发了1套自动扶梯安装工艺图智能绘制软件，实现了城市轨道交通自动扶梯工艺设计的简易化、标准化、智能化。

城市轨道交通；扶梯；安装工艺；软件

为增强城市轨道交通车站疏散能力，方便乘客，提高运营服务质量，在其各车站设计安装自动扶梯。自动扶梯是城市轨道交通中一个重要的大型机械设备，根据以往设计经验，每条城市轨道交通线路基本都有200～300台的自动扶梯需要设计。对自动扶梯安装工艺进行研究并开发智能成图软件，对提高设计质量和出图效率有着重要的意义。

自动扶梯安装工艺设计涉及到与建筑、结构、装修、环境设备监控、综合监控、动力照明、通信等相关系统的合理接口。

本文对自动扶梯安装工艺进行系统研究，总结蒂森克虏伯、日立、迅达、康力、奥的斯、通力等扶梯厂家产品参数，利用包容设计方法研究与相关专业接口工艺，对自动扶梯安装工艺图中表达要素进行通用、标准、全面的研究。在施工图阶段，每台自动扶梯都要绘制相应的施工及安装工艺图纸，有限的设计人员需要耗费大量的时间和精力完成工艺设计，所以，利用基于VBA的AutoCAD二次开发技术，开发1套用于自动扶梯安装工艺图纸智能成图软件，实现自动扶梯工艺设计的简易化、标准化、智能化。

1 城市轨道交通中自动扶梯安装工艺

城市轨道交通因客流量较大，自动扶梯采用公共交通型，按照使用位置的不同，分为室内型自动扶梯和室外型自动扶梯。其安装工艺涉及到各个阶段与相关专业的接口，其中与土建专业关系最为紧密，预留自动扶梯的开孔尺寸，直接影响到建筑专业的车站布置方案，所以，在安装工艺图上要清晰的表达关键尺寸要素，从而保证设备的精确安装，减少设备招标后调整量。

1.1 自动扶梯与相关专业接口工艺

1.1.1 与建筑专业接口

以建筑专业提供的自动扶梯数量、提升高度为基础资料，针对项目中车站特点，设计自动扶梯配置标准及布置。在初步设计阶段，采用包容设计，绘制包含详细尺寸（井道、开孔等）的自动扶梯典型布置图和基本结构图，以保证土建前期进度。在设备招标后，设计单位会签土建专业现场预留机坑，尤其注意站内地面坡度对扶梯实际高度的影响，公式（1）、（2）分别给出了扶梯与地面是顺坡和逆坡时的提升高度算法。进入施工阶段，对应每台扶梯出安装工艺图纸，指导厂家安装设备。

式（1）中：H为扶梯提升高度；α为arctan（2/1000），2/1000为车站内地面的坡度；L平上+L平下为扶梯上平段长度与下平段长度的和；H层为车站层高。

1.1.2 与结构专业接口

扶梯安装与结构专业的接口体现在中间支撑、吊钩、预埋钢板等结构件的布置及受力要求，其中吊钩数量及承载可以根据扶梯提升高度进行计算，也可以等距等值布置（如每隔5 m设置1个），如表1给出了对应不同提升高度H的支撑及吊钩数量统计表。

1.1.3 与其他专业接口

（1）装修专业。自动扶梯和电梯设备安装完成后，由装修专业收口，包括自动扶梯三角机房的装修，扶梯上下部机房前端的装修坡度均由装修专业负责，在进行扶梯工艺设计时，上下工作点预留50 mm或100 mm的装修层厚度。

（2）环境与设备监控系统（BAS）。BAS系统需要监控扶梯的5种运行状态，上行、下行、故障停梯、左、右扶手带异常（出入口扶梯还包括上下机房盖板被盗），并且这5种状态可在车控室显示。

（3）综合监控系统（ISCS）。通过车控室综合控制后备盘（IBP）设置自动扶梯急停功能，对火灾状态下停梯进行控制。

（4）供电。根据扶梯不同型号及提升高度，提供供电专业其用电功率、配电要求（相线数、电机容量、负荷等级），供电专业对扶梯进行配电设计。

（5）通信。要求公共区摄像头监控画面对所有自动扶梯全程覆盖，不应出现监控死角。

图1为扶梯与与相关专业接口工艺关系。

1.2 自动扶梯安装工艺图出图要素

自动扶梯安装工艺图中要表达的要素可分为扶梯尺寸、机坑尺寸、中间支撑、吊钩4个部分。除此之外，根据站内扶梯与出入口扶梯安装条件、土建基础的不同，站内扶梯要标明与车站结构柱的位置关系，出入口扶梯要标明集水井及检修孔的位置。

每张图纸上要表达的尺寸、位置、受力等要素有60多个，对工艺图至关重要的尺寸有扶梯提升高度、扶梯倾角、扶梯布置形式、上平段长度、下平段长度、上机坑深度、下机坑深度、中板开孔长、井道投影长、扶梯井道宽度等。图2为站内扶梯正视断面图出图要素，图3为出入口扶梯正视断面图出图要素。

其中有多个尺寸相互关联：

（1）扶梯提升高度=上工作点标高-下工作点标高。

（2）井道水平投影长=下平段长度+上平段长度+扶梯提升高度/tan（扶梯倾角）。

（3）自动扶梯的倾斜角度不大于30°，与楼梯并列布置且提上高度大于9 m的室外型自动扶梯，一般采用27.3°。

（4）端部预埋钢板长=扶梯井道宽度。

（5）中间支撑数量、受力可根据提升高度计算；其位置在井道水平投影长上均布（在没有土建结构影响的情况下）；支撑预埋钢板顶面标高可根据支撑水平位置、扶梯倾角、下工作点标高进行计算。

（6）吊钩数量、受力可根据提升高度或井道水平投影长计算；其位置在井道水平投影长上均布（在没有土建结构影响的情况下）。

图 1 扶梯与与相关专业接口工艺关系

2 软件开发

表1 中间支撑及吊钩数量统计表

通过对自动扶梯安装工艺图出图要素的总结，将扶梯安装尺寸都定义为参数，利用基于VBA的AutoCAD二次开发技术，用1组记忆图形结构的参数和一系列图形绘制语言相结合，描述图形的拓扑关系，从而实现安装工艺图的参数化智能绘制。

2.1 软件逻辑流程

基于VBA设计的自动扶梯工艺图绘制软件可分为界面层、数据层、应用层3层结构。界面层实现多个绘图要素的人机交互；数据层对参数进行暂存，并且通过扶梯安装工艺规则智能判断和提示参数的合理性；应用层实现扶梯工艺图的快速绘制，并且输出永久保持绘图参数。其逻辑流程如图4所示。

图2 站内扶梯正视断面图出图要素

图 3 出入口扶梯正视断面图出图要素

2.2 关键技术

（1）AutoCAD对象类的引用有2种方式，常用的1种为直接利用编程语言中的程序属性，在组件对象模型（COM）中选择引用AutoCAD程序，在运行绘图命令时直接利用GetObject或CreateObject打开电脑中对应版本的AutoCAD；另一种利用读取AutoCAD程序注册表的方式，利用key.OpenSubKey打开对应注册表的AutoCAD。第2种方式开发的软件可不受CAD版本的限制，但这种方式会导致多种图元类型（比如填充）混乱，所以，本扶梯绘图软件的开发利用第1种AutoCAD引用。

（2）利用多种对象及其方法、属性，完成1张工艺图绘制，如Layers（图层）、AcadLine（线）、AcadLWPolyline（多段线）、AcadCircle（圆）、AcadArc（弧）、AcadHatch（填充）、AcadDimAligned（线性标注）、AcadMText（多行文字）、AcadBlock（块）等。将60多个出图要素转化为AutoCAD对象的坐标，利用坐标完成各个图元的绘制，利用坐标之间的约束，绘制扶梯安装工艺图。

（3）1个车站约有5～20个扶梯，需要在1册图纸上表达。为了能够实现多张图同时绘制，增强软件智能程度，将每一幅图的绘图参数记录为1行数据，通过对多行数据表逐行记录读取，每读1行数据绘制1幅扶梯安装工艺图。为了避免图形重叠绘制，需要移动绘图基准点，也就是需要为每个绘图坐标点都添加1个X轴方向的偏移量，这样每绘制1幅图，图形绘制基准点向右偏移1个图幅长度，这样就可以实现成册扶梯安装工艺图绘制。

（4）为了实现每幅图中正视断面图、俯视图、侧视图、支撑放大图、工作点放大图、设计说明的合理布置，绘制的每一个模块都有单独的X、Y轴方向偏移量。并且对提升高度较大的扶梯，当按照1∶100的比例布置重叠，需利用AcadEntity遍历缩小每一个图元比例。

图 4 软件逻辑流程

3 软件应用

该软件已成功应用于武汉轨道交通3号线一期工程和南京地铁4号线一期工程的自动扶梯安装工艺图绘制中，以武汉轨道交通3号线宏图大道站为例。

第1步：扶梯类型选择。在主界面利用TabControl控件将站内扶梯、出入口扶梯参数输入界面分开，选择相应的扶梯类型，进入不同工艺参数界面，如图5所示。

第2步：参数汇总。在单幅界面中输入宏图大道站扶梯安装工艺参数（支撑和吊钩在输入数量后会自动弹出详细尺寸输入框），每输入1组数据单击“确认”、“添加”按钮，可汇总到绘图参数汇总表中。在参数输入过程中，相关联绘图要素会相互影响智能变化和提示，“确认”时系统会智能判断输入参数的合理性，对输入不合理的参数进行提示，并要求重新输入。

第3步：添加封面、目录、说明。单击插入封面目录和设计说明，系统根据汇总图幅信息及项目名称自动生成目录和主要设备数量表，其他相关专业接口工艺在设计说明中体现，已提供默认接口，可根据具体项目信息进行更改。

图 5 扶梯类型选择

第4步：绘制成册图纸。单击“开始绘制”按钮，系统会根据汇总参数表，新建1张AutoCAD图纸，遍历绘制每一幅图，得到成册图结果，图6为绘制的单幅图示例。单击“数据导出”，系统将汇总参数表并导出为Excel作为数据备份。

图6 绘制的单幅图示例 （单位：mm）

4 总结

自动扶梯是城市轨道交通中一个重要的大型机械设备，其设计安装对于车站建筑结构有较大的影响。对自动扶梯安装工艺进行系统性的研究，加强了自动扶梯工艺设计的规范性、完整性。运用基于VBA的AutoCAD二次开发技术，开发自动扶梯安装工艺图绘制软件，将总结的安装工艺要素通过程序语言存储在后台数据库，可以大大提高绘图效率，解放生产力，增强图纸标准化程度和企业市场竞争力。

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Development and Application of Escalator Installation Technology Intelligent Mapping Software

Li Chengyang

In order to ensure correct installation of escalators, improve the design quality and efficiency, the paper studies the escalator and related interface, and summarize the escalator installation process diagram and drawing elements. By using the 3 layer software framework of modular and workf ow process, it makes the development of 1 set of escalator installation process diagram intelligent drawing software.

transit, escalator, installation technology, software

TU857

李成洋：中铁第四勘察设计院集团有限公司，助理工程师，湖北武汉 430063

2015-04-10

责任编辑冒一平