基于BIM技術的鐵路變配電所線纜敷設優化

王碩

摘 要：隨著科學技術的進步，我國鐵路建設得到了進一步的發展，對于鐵路變配電所的線纜敷設要求也來越嚴格，BIM技術得到了有效的應用，該技術能夠實現在三維視圖中完成布線工作，線纜敷設變得更加簡單化，同時運用該智能化技術更容易處理好施工中的工藝問題，規避了施工過程中線纜出現扭絞的問題。最大化實現了對線纜敷設的優化?；诖?，本文介紹了BIM技術的優勢，進而分析了在鐵路變配電所線纜敷設過程中受到的限制，給出在線纜敷設中是運用RRT*算法進行BIM技術的有效施展，進一步優化現階段鐵路變配電所線纜敷設問題。

關鍵詞：BIM技術;鐵路變配電所;優化措施

1 ?BIM技術的優勢

BIM技術又稱為建筑信息模型，該模型在計算機中以虛擬模擬工程場景的形式應用到線纜敷設中，并運用數字化技術想該建筑信息模型輸送完整且實時的信息資料，并將傳輸的信息制成工程信息庫。信息庫中的信息非常全面，不但有變配電所等建筑物和相關設備構件的信息，也會有設備狀態方面的信息，此外，有一些非構件設備或是物體信息也囊括其中。因此，建筑信息的模型更加的專業化和集成化，整個線纜敷設工程也變得相對簡單和方便。因此，相比較以往的Auto CAD設計軟件的技術，BIM技術的優點分為四個方面：①整個設計模型完全采用數字化技術，可以在計算機上將物體實際的形狀大小、材質或是加工狀態等信息完整的展現出來，有利于每個部門和專業之間的溝通和交流，同時信息也能做到實時共享。②在一些實物模型無法實現有效操作的情況下，BIM技術能夠有效的利用計算機對模型進行虛擬化操作，比如有些電器設備、電纜線材或是線纜敷設等情況，進行模擬操作，施工人員更容易理解和施工。③該三維模型因其擁有高科技技術，能夠將各專業之間建起有效的溝通和聯系，并在各專業內部空間中實現詳細檢查，在一定程度上減少設計問題和施工問題，提高施工效率。④建筑信息模型能夠運用在三維空間設計和變電所電纜敷設的設計中，進一步提升施工的質量和設計。

2 ?變配電所線纜敷設的約束

2.1基本約束

在變配電所線纜敷設施工過程中，必須要確保變配電所中終端線纜的無交叉連接和鋪設，并確保除了線纜，沒有其他的管線或是設備，同時，也要確保建筑的結構和終端線纜沒有交集，使它們獨立有序的排列。近些年來，RRT*算法被有效運用到線纜敷設施工中，RRT*算法又稱為快速探索隨機樹，該算法能夠有效的滿足當下線纜敷設的施工要求。

2.2長度約束

優化線纜敷設的主要優點是避免物料出現浪費的情況，能起到節約的作用。因此設計的敷設長度要有一定的限制，盡量取長度較短的路徑，減輕較長線纜帶來的重量，從而方便進行架空作業，并減少在線纜敷設過程中的費用，在完成敷設任務的同時，也能起到節約成本的目的。因此，對于敷設長度的約束問題，可以使用RRT*算法，并且適當增加其隨機點的數量，盡可能的縮短終端建的聯系，拉近兩個或是多個終端的距離，有效的節約物料，提升線纜敷設的施工的質量和要求。

2.3貼壁約束

在線纜敷設的準備階段，已經將線纜敷設渠道和走線架設計好，并在兩個終端位置相距較遠的地方展開敷設的計劃，在布線時線纜必須要在裝配體、線纜敷設渠道以及走線架的表層，從而更好的固定線夾和線纜。因此，可以在線纜敷設的緩解中運用磁吸算法來實現貼壁;或是采用RRT*算法，在線纜敷設渠道以及走線架的里面一層安置一些隨機點來完成貼壁工作。

2.4疊層約束

一般情況下，變配電所的線纜只能敷設一層，無特殊情況禁止疊加敷設，除非遇到特殊情況，才可以敷設兩層，并且保證在三層以內。

3 ?基于RRT*算法的線纜敷設優化

3.1初始化RRT*算法參數

對于初始化RRT*算法的參數一般會分為一下三個內容：①在初始化RRT*算法中，將鐵路房屋的屬性以及相關設備的配線表個導入算法中，并在算法中設置一個能夠起阻礙作用的空間，一個能夠自由配置的空間。而建筑面積、套內面積以及建筑名稱等都是組成房屋屬性的主要內容，相關設備配線表中也會包含設備的稱呼、接線端起點處的子名稱、接線端終點處的子名稱以及線纜的規格大小等等。②RRT*算法的起點和終點也代表了線纜敷設的起點和終點，并且在空間中樹節點的分散也會比較勻稱，因此自由配置空間的獲得就有一定的關聯性。③路徑設置的價值，在敷設線纜的過程中，根據變配電所線纜敷設的疊層約束要求，同一層不能進行疊加線纜的操作，并且線纜只能鋪設一層，因此為更好的實現線纜敷設優化，層與層間要產生相應的路徑代價值。此外，除非出現特殊情況，如線纜敷設區域的設備比較集中，當遇到布線的空間不足時，可以采用兩層敷設，這時可以根據實際情況，利用降低路徑代價值的方式處理。除此以外，在線纜敷設過程中，必須要根據原先制定好的敷設順序進行，當線纜進行轉向時，倘若出現扭絞，就會大大降低線纜的使用壽命，也會對供電的安全造成極大的影響。因此在敷設中技術人員要嚴格遵守工程質量的施工規則，當遇到直角敷設時，線纜彎曲的半徑要大于管槽內的最粗線纜，且要超過最粗線纜直徑的十倍，這樣一來就能極大的保障線纜的敷設安全，避免扭絞的現象發生。

3.2線纜敷設優化

對于線纜敷設的優化措施，可以有效的將RTT*算法運用到該項工程中，從而便于進行線纜路線的查找。在此過程中，要以新路徑節點xnew為中心畫圓，在其半徑的范圍內尋找鄰近節點，并將此方案作備選。在線纜敷設過程中，倘若線纜在某個方向與能夠起阻礙作用的物體發生撞擊，那么就以撞擊后產生的數據信息為基礎，進行進一步的延伸。為確保撞擊后的數據信息更為準確且路徑最短，所以在路徑段經過分段處理后，及時更正其端點的區域，經過優化處理后，插入路徑段的中間點，通過進行相應的計算得出曲線的路徑。不僅如此，也要更正和修改局部曲率值較大的區域，從而更好的確保路徑在曲率的范圍之內。同時，對于路徑點的曲線曲率值也要進行科學的計算，確保曲率值不會超出閾值。倘若已經超出了規定的范圍，可以沿著曲率值減少的方位適當的移動步長，再得出新的線纜路徑，通過類似的操作，能夠逐步得出最佳的路徑。

例如，在進行哈爾濱地鐵2號線中央大街站變電所的線纜敷設過程中，變電所的主體結構以框架形式呈現，通過BIM技術思維有效運用并結合RTT*算法，對變電所室內線纜進行預先設計和規劃，在空間密閉、空間有限、作業狹小等不利于條件下，安置好動照、BAS、FAS、通信、信號等各不同專業每條線纜的走向和布局，并經過合理的優化，將該變電所中的每條線纜都能運用三維模型繪制出來，確保在實際敷設過程中，合理有效的將線纜做好大小分類和分層處理，每條線纜都能確保不扭絞，進一步提升了哈爾濱地鐵2號線各變電所的線纜敷設質量。

結論

總的來說，將BIM技術與RRT*算法以相互結合的形式應用到鐵路變配電所的線纜敷設工程中，能夠更加高效的實現敷設的約束要求，通過全智能化的平臺完成布線操作。并運用三維模型將復雜的操作工序變得更加簡便和透明化，通過初始化RRT*算法參數，極大的減少了人工線纜敷設產生的扭絞等問題，提高了施工的安全性和高效性。并對線纜敷設進行優化處理，使得鐵路變配電所的線纜敷設工程更加科學化和標準化。

參考文獻：

[1] 黃威，王貴山，李應宏. 基于交流耐壓試驗的電力電纜絕緣缺陷檢測方法研究[J]. 陜西電力，2015，43（06）：71-74.

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