Inventor接触网BIM设计

2018-03-07 09:16:17 whchedu 33

接触网系统是一个复杂的电气、机械和结构的耦合系统,设计输入参数多、成果输入较繁杂。BIM的引入为接触网设计提供了新的手段。

在选取有效的三维设计、协同、管理平台的基础上,将BIM技术切实应用至设计阶段,可在传统设计基础上实现更有效的设计协同管理、取得更优的设计成果、达到二维三维设计联动的目标,起到规范设计流程、提高各阶段信息传递效率的作用。

法国TGV区段的架空接触网

法国TGV区段的架空接触网



软件平台选择


BIM是依托信息技术对项目全生命周期管理的过程,BIM的实施过程需要用到不同类型的软件平台。


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小编

下面我们对主流BIM平台的优缺点进行对比。


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根据综合软件平台的优缺点,考虑现有用户使用习惯,结合接触网专业特性,选取Inventor软件平台进行接触网设计。

Inventor特点如下:

  • 简化的界面,先进的帮助和支持系统,易学易用,能帮助设计人员快速熟悉环境

  • 与AutoCAD 兼容性最好可实现无缝结合,能顺利完成二维到三维设计的转变

  • 自适应装配技术和接触网三维零部件的参数化结合,能保证零部件在装配时相互吻合

  • 友好的装配设计,能帮助设计人员提前完成支柱、吊弦等基本装配,构建接触网部件库

  • 良好的接口,适合依托此软件平台进行符合接触网设计实际需求的二次开发



接触网BIM设计系统


总体思路

基于Inventor的接触网BIM设计系统期望最终实现接触网设计过程中BIM信息的管理和交互,系统应具有信息数据管理、资源中心(模型库)构建、参数化设计、工程算量统计等功能。

系统框架

系统框架

基于Inventor实现对地铁刚性接触网设计系统进行二次开发。结合接触网的设计流程和设计需求,Inventor二次开发应包括用户界面、用户交互、数据系统,满足设计人员所需的接触网设计功能。

开发架构

开发架构

用户界面层面主要实现对话框、菜单、按钮等控件开发;用户交互层面相应鼠标、键盘输入等事件;数据系统层面实现文件系统、数据交换、数据结构等开发。最终生成免注册COM动态链接库嵌入到Inventor中实现基于接触网设计流程的二次开发。

AutoCAD-Inventor转换

为降低接触网从CAD到BIM设计的转换成本,针对现有AutoCAD平面接触网设计软件及基础,制定标准的AutoCAD设计图层定义和图元定义,将接触网dwg格式的设计图纸导入Inventor中,后台调用AutoCAD API解析得到接触网设计图的图层和图元的信息,通过模型映射将二维接触网设计图元与Inventor中的三维模型对应,实时联动自动生成图纸对应的三维接触网。


此模块主要实现AutoCAD接触网设计图文件解析方法,通过分析dwg文件数据库中不同图层设计信息,对不同的接触网图元进行分类和信息附加,为后续接触网三维场景的自动布置提供了基础。


解析信息编辑器

解析信息编辑器

族库系统

族库系统即接触网常用基本的零部件模型库。根据接触网零部件设计需求,在Inventor中构建常用的基本接触网设计施工零部件三维模型,并将构建的模型发布到Inventor的资源中心,分类管理,创建接触网设计过程中所需的零部件模型库。

对接触网专业来说,创建接触网零部件族库并不断完善族库是创建BIM项目的基础,需要根据接触网专业的标准,建立接触网专业设计基础模型库。利用Inventor创建接触网基本零件,完成iPart设计可变参数零件族系统,发布入库的结果。

创建完成零件库后,通过绘制接触网基本部件的安装草图,从零件库中调用相应的零件并按照设计参数完成对接触网基本部件的装配。

西班牙铁路采用Cu AC-120型接触线

西班牙铁路采用Cu AC-120型接触线

自动布置与可编辑

刚性接触网的布置包括刚性吊柱、中心锚结、汇流排、接触线、附加悬挂、接地跳线等。根据dwg图纸的解析结果,对图元和三维模型进行匹配,得到其模型的空间位置坐标、附加参数、拉出值调整等关键参数,调用Inventor的API对模型进行三维自动布置,完成刚性接触网的三维可视化。同时,增加可编辑操作模块,使设计人员能够对自动布置的结果进行修正。刚性接触网的自动布置与可编辑极大地减轻了手工进行接触网模型设计、布置的工作量,提高了布设精度,增强了设计数据的关联性。

工程算量统计

自定义框选输出材料的对象,输出Excel等格式材料明细文档。Inventor中的BOM表提供了统计项目中模型相关工程数量的功能。该功能输出的工程数量表不能完成按照接触网专业的工程习惯,需要对其进行相应的二次开发,进行针对于接触网专业的调整。

德国铁路接触网

德国铁路接触网



接触网BIM设计系统关键技术


参数化设计

参数化设计是指零件或部件的形状比较定型,用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列,参数与设计对象的控制尺寸显式对应,当赋予不同的参数序列值时,可达到驱动新的目标几何图形,设计结果是包含设计信息的模型。通过Inventor API获取零件和部件之间的数据关联关系,建立参数化零件库,同时通过程序传递装配信息关系,使部件能够随零件的参数变化而变化,完成对部件的参数化自适应重构。参数化设计将极大地提高接触网BIM设计的效率。

族库系统设计

建立接触网族库系统的中心目标是最大限度地管理接触网设计所需的零部件资源,族库系统分为零件库和部件库两层结构。通过Inventor API实现对接触网族库系统的开发,完成对接触网基本零件和部件以及零件参数、装配关系和部件参数的管理。

族库系统结构

族库系统结构


BIM能显著提高接触网设计效率,提供系统设计参数自动校验,减少施工过程中可能发生的设计变更,完善全系统环节资料关联性,增强各个部门、各个环节间的协调能力。利用Inventor API,结合接触网专业设计特点,开发出符合专业特色的软件平台,对接触网的三维设计有着积极的意义。



参考文献:

韩志伟,等.基于Inventor的接触网BIM设计系统研究[J]. 铁路计算机应用,2017(8).