王碩

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國鐵路建設(shè)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，對于鐵路變配電所的線纜敷設(shè)要求也來越嚴(yán)格，BIM技術(shù)得到了有效的應(yīng)用，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在三維視圖中完成布線工作，線纜敷設(shè)變得更加簡單化，同時(shí)運(yùn)用該智能化技術(shù)更容易處理好施工中的工藝問題，規(guī)避了施工過程中線纜出現(xiàn)扭絞的問題。最大化實(shí)現(xiàn)了對線纜敷設(shè)的優(yōu)化?；诖?，本文介紹了BIM技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)而分析了在鐵路變配電所線纜敷設(shè)過程中受到的限制，給出在線纜敷設(shè)中是運(yùn)用RRT*算法進(jìn)行BIM技術(shù)的有效施展，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)階段鐵路變配電所線纜敷設(shè)問題。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);鐵路變配電所;優(yōu)化措施

1 ?BIM技術(shù)的優(yōu)勢

BIM技術(shù)又稱為建筑信息模型，該模型在計(jì)算機(jī)中以虛擬模擬工程場景的形式應(yīng)用到線纜敷設(shè)中，并運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)想該建筑信息模型輸送完整且實(shí)時(shí)的信息資料，并將傳輸?shù)男畔⒅瞥晒こ绦畔?。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(guān)設(shè)備構(gòu)件的信息，也會(huì)有設(shè)備狀態(tài)方面的信息，此外，有一些非構(gòu)件設(shè)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(yè)化和集成化，整個(gè)線纜敷設(shè)工程也變得相對簡單和方便。因此，相比較以往的Auto CAD設(shè)計(jì)軟件的技術(shù)，BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分為四個(gè)方面：①整個(gè)設(shè)計(jì)模型完全采用數(shù)字化技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)上將物體實(shí)際的形狀大小、材質(zhì)或是加工狀態(tài)等信息完整的展現(xiàn)出來，有利于每個(gè)部門和專業(yè)之間的溝通和交流，同時(shí)信息也能做到實(shí)時(shí)共享。②在一些實(shí)物模型無法實(shí)現(xiàn)有效操作的情況下，BIM技術(shù)能夠有效的利用計(jì)算機(jī)對模型進(jìn)行虛擬化操作，比如有些電器設(shè)備、電纜線材或是線纜敷設(shè)等情況，進(jìn)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(shù)，能夠?qū)⒏鲗I(yè)之間建起有效的溝通和聯(lián)系，并在各專業(yè)內(nèi)部空間中實(shí)現(xiàn)詳細(xì)檢查，在一定程度上減少設(shè)計(jì)問題和施工問題，提高施工效率。④建筑信息模型能夠運(yùn)用在三維空間設(shè)計(jì)和變電所電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步提升施工的質(zhì)量和設(shè)計(jì)。

2 ?變配電所線纜敷設(shè)的約束

2.1基本約束

在變配電所線纜敷設(shè)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(shè)，并確保除了線纜，沒有其他的管線或是設(shè)備，同時(shí)，也要確保建筑的結(jié)構(gòu)和終端線纜沒有交集，使它們獨(dú)立有序的排列。近些年來，RRT*算法被有效運(yùn)用到線纜敷設(shè)施工中，RRT*算法又稱為快速探索隨機(jī)樹，該算法能夠有效的滿足當(dāng)下線纜敷設(shè)的施工要求。

2.2長度約束

優(yōu)化線纜敷設(shè)的主要優(yōu)點(diǎn)是避免物料出現(xiàn)浪費(fèi)的情況，能起到節(jié)約的作用。因此設(shè)計(jì)的敷設(shè)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(jìn)行架空作業(yè)，并減少在線纜敷設(shè)過程中的費(fèi)用，在完成敷設(shè)任務(wù)的同時(shí)，也能起到節(jié)約成本的目的。因此，對于敷設(shè)長度的約束問題，可以使用RRT*算法，并且適當(dāng)增加其隨機(jī)點(diǎn)的數(shù)量，盡可能的縮短終端建的聯(lián)系，拉近兩個(gè)或是多個(gè)終端的距離，有效的節(jié)約物料，提升線纜敷設(shè)的施工的質(zhì)量和要求。

2.3貼壁約束

在線纜敷設(shè)的準(zhǔn)備階段，已經(jīng)將線纜敷設(shè)渠道和走線架設(shè)計(jì)好，并在兩個(gè)終端位置相距較遠(yuǎn)的地方展開敷設(shè)的計(jì)劃，在布線時(shí)線纜必須要在裝配體、線纜敷設(shè)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(shè)的緩解中運(yùn)用磁吸算法來實(shí)現(xiàn)貼壁;或是采用RRT*算法，在線纜敷設(shè)渠道以及走線架的里面一層安置一些隨機(jī)點(diǎn)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(shè)一層，無特殊情況禁止疊加敷設(shè)，除非遇到特殊情況，才可以敷設(shè)兩層，并且保證在三層以內(nèi)。

3 ?基于RRT*算法的線纜敷設(shè)優(yōu)化

3.1初始化RRT*算法參數(shù)

對于初始化RRT*算法的參數(shù)一般會(huì)分為一下三個(gè)內(nèi)容：①在初始化RRT*算法中，將鐵路房屋的屬性以及相關(guān)設(shè)備的配線表個(gè)導(dǎo)入算法中，并在算法中設(shè)置一個(gè)能夠起阻礙作用的空間，一個(gè)能夠自由配置的空間。而建筑面積、套內(nèi)面積以及建筑名稱等都是組成房屋屬性的主要內(nèi)容，相關(guān)設(shè)備配線表中也會(huì)包含設(shè)備的稱呼、接線端起點(diǎn)處的子名稱、接線端終點(diǎn)處的子名稱以及線纜的規(guī)格大小等等。②RRT*算法的起點(diǎn)和終點(diǎn)也代表了線纜敷設(shè)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，并且在空間中樹節(jié)點(diǎn)的分散也會(huì)比較勻稱，因此自由配置空間的獲得就有一定的關(guān)聯(lián)性。③路徑設(shè)置的價(jià)值，在敷設(shè)線纜的過程中，根據(jù)變配電所線纜敷設(shè)的疊層約束要求，同一層不能進(jìn)行疊加線纜的操作，并且線纜只能鋪設(shè)一層，因此為更好的實(shí)現(xiàn)線纜敷設(shè)優(yōu)化，層與層間要產(chǎn)生相應(yīng)的路徑代價(jià)值。此外，除非出現(xiàn)特殊情況，如線纜敷設(shè)區(qū)域的設(shè)備比較集中，當(dāng)遇到布線的空間不足時(shí)，可以采用兩層敷設(shè)，這時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況，利用降低路徑代價(jià)值的方式處理。除此以外，在線纜敷設(shè)過程中，必須要根據(jù)原先制定好的敷設(shè)順序進(jìn)行，當(dāng)線纜進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，倘若出現(xiàn)扭絞，就會(huì)大大降低線纜的使用壽命，也會(huì)對供電的安全造成極大的影響。因此在敷設(shè)中技術(shù)人員要嚴(yán)格遵守工程質(zhì)量的施工規(guī)則，當(dāng)遇到直角敷設(shè)時(shí)，線纜彎曲的半徑要大于管槽內(nèi)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(shè)安全，避免扭絞的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2線纜敷設(shè)優(yōu)化

對于線纜敷設(shè)的優(yōu)化措施，可以有效的將RTT*算法運(yùn)用到該項(xiàng)工程中，從而便于進(jìn)行線纜路線的查找。在此過程中，要以新路徑節(jié)點(diǎn)xnew為中心畫圓，在其半徑的范圍內(nèi)尋找鄰近節(jié)點(diǎn)，并將此方案作備選。在線纜敷設(shè)過程中，倘若線纜在某個(gè)方向與能夠起阻礙作用的物體發(fā)生撞擊，那么就以撞擊后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行進(jìn)一步的延伸。為確保撞擊后的數(shù)據(jù)信息更為準(zhǔn)確且路徑最短，所以在路徑段經(jīng)過分段處理后，及時(shí)更正其端點(diǎn)的區(qū)域，經(jīng)過優(yōu)化處理后，插入路徑段的中間點(diǎn)，通過進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)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(qū)域，從而更好的確保路徑在曲率的范圍之內(nèi)。同時(shí)，對于路徑點(diǎn)的曲線曲率值也要進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，確保曲率值不會(huì)超出閾值。倘若已經(jīng)超出了規(guī)定的范圍，可以沿著曲率值減少的方位適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)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(jìn)行哈爾濱地鐵2號(hào)線中央大街站變電所的線纜敷設(shè)過程中，變電所的主體結(jié)構(gòu)以框架形式呈現(xiàn)，通過BIM技術(shù)思維有效運(yùn)用并結(jié)合RTT*算法，對變電所室內(nèi)線纜進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)和規(guī)劃，在空間密閉、空間有限、作業(yè)狹小等不利于條件下，安置好動(dòng)照、BAS、FAS、通信、信號(hào)等各不同專業(yè)每條線纜的走向和布局，并經(jīng)過合理的優(yōu)化，將該變電所中的每條線纜都能運(yùn)用三維模型繪制出來，確保在實(shí)際敷設(shè)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(jìn)一步提升了哈爾濱地鐵2號(hào)線各變電所的線纜敷設(shè)質(zhì)量。

結(jié)論

總的來說，將BIM技術(shù)與RRT*算法以相互結(jié)合的形式應(yīng)用到鐵路變配電所的線纜敷設(shè)工程中，能夠更加高效的實(shí)現(xiàn)敷設(shè)的約束要求，通過全智能化的平臺(tái)完成布線操作。并運(yùn)用三維模型將復(fù)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(shù)，極大的減少了人工線纜敷設(shè)產(chǎn)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(shè)進(jìn)行優(yōu)化處理，使得鐵路變配電所的線纜敷設(shè)工程更加科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃威，王貴山，李應(yīng)宏. 基于交流耐壓試驗(yàn)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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