CN113868736A - 一种变电所线缆自动敷设方法 - Google Patents

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姜贺彬
王红兵
郑云水
张振海
孙奇
邓鹏宇
李先河
王多强
于峰
潘思丞
王文锋
刘敏
张展辉
夏晋
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Lanzhou Jiaotong University
China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Electrification Engineering Co Ltd of China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
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Lanzhou Jiaotong University
China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
Electrification Engineering Co Ltd of China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种变电所线缆自动敷设方法，建立铁路牵引变电所设备BIM模型族，实现快速精准搭建三维变电所，电缆沟的挖掘，支架的自动排布，将电缆清册批量导入软件，根据线缆始终端，在参数化BIM模型建立的线缆沟中，根据设定的线路敷设算法，进行敷设路径的判别及优化，最终生成可视化的线缆敷设效果，可查看每条线缆的敷设路径，导出线缆敷设表格用于指导施工。

Description

一种变电所线缆自动敷设方法
技术领域
本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种变电所线缆自动敷设方法。
背景技术
牵引变电所用于将发电厂经电力传输线送来的电能变换成适合机车车辆所需的电压，并分送到接触网或接触轨(第三轨)的场所，分直流牵引变电所和交流牵引变电所。前者将电力传输线送来的高压交流电能经变压器降压，然后经整流器变为直流后，送接触网或接触轨，后者可分为工频、低频单相及工频三相交流牵引变电所，它们分别把电力传输线送来的电能变换成上述三种交流电后，分送到相应的接触网。牵引变电所的主要设备有用于变换电压的变压器、用于接受和分配电能的配电装置以及用于控制和保护的开关等。
铁路牵引变电所在建设过程中，由于电缆分布错综复杂，电缆敷设需要人工规划敷设路径，计算用料长度，这样容易出现线缆交叉、搭压，计算不准确导致预留较多，造成材料的浪费。
发明内容
本发明为了解决上述提到的问题，提供了一种变电所线缆自动敷设方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变电所线缆自动敷设方法，包括：
使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型，并将构建的牵引变电所基础设施三维模型进行分类存储；
基于搭建的牵引变电所基础设施三维模型，导入对应的线缆清册，将线缆清册中的线缆数据信息与牵引变电所基础设施三维模型的支架信息进行匹配，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型；
通过A*算法，确定牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型中的最优线缆选择；
将选定的最优线缆选择布置到搭建的牵引变电所基础设施三维模型中，完成变电所线缆的自动敷设。
其中，线缆数据信息至少包括线缆名称、线缆型号、线缆起始端子、线缆终止端子信息。
其中，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤中，是在Revit平台上建立铁路牵引变电所设备BIM模型。
其中，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤之后，将构建好的铁路牵引变电所设备BIM模型进行存储，为后期制作积累模型素材，方便快捷搭建牵引变电所三维模型。
其中，后期制作牵引变电所基础设施三维模型时，通过调整支架间隔宽度、支架层数、每层布线层数，实现快捷搭建牵引变电所基础设施三维模型。
其中，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型的步骤中，包括步骤：
根据布线的先长途后短途顺序，以及电缆沟内先下后上的规则，自动生成具备连接关系的基础设施之间的连接线缆；
根据支架宽度，计算每层支架铺设线缆条数和层数，并计算出线缆长度，以及线缆在整个线缆沟中的位置。
其中，采用A*算法进行布线路径计算，估价函数表示为：
f'(n) = g'(n) + h'(n)
其中，f'(n)是估价函数，g'(n)是起点到节点n的最短路径值，h'(n)是n到目标的最短路经的启发值；根据电缆沟走向、宽度、支架、层数、方向确定线缆敷设一层的数量，一层铺满则继续向上铺设。
区别于现有技术，本发明提供的一种变电所线缆自动敷设方法，建立铁路牵引变电所设备BIM模型族，实现快速精准搭建三维变电所，电缆沟的挖掘，支架的自动排布，将电缆清册批量导入软件，根据线缆始终端，在参数化BIM模型建立的线缆沟中，根据设定的线路敷设算法，进行敷设路径的判别及优化，最终生成可视化的线缆敷设效果，可查看每条线缆的敷设路径，导出线缆敷设表格用于指导施工。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的一种变电所线缆自动敷设方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种变电所线缆自动敷设方法的逻辑示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。应当理解，此外所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。
参照附图1和图2，本发明提供了一种变电所线缆自动敷设方法，包括：
使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型，并将构建的牵引变电所基础设施三维模型进行分类存储；
基于搭建的牵引变电所基础设施三维模型，导入对应的线缆清册，将线缆清册中的线缆数据信息与牵引变电所基础设施三维模型的支架信息进行匹配，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型；
通过A*算法，确定牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型中的最优线缆选择；
将选定的最优线缆选择布置到搭建的牵引变电所基础设施三维模型中，完成变电所线缆的自动敷设。
其中，线缆数据信息至少包括线缆名称、线缆型号、线缆起始端子、线缆终止端子信息。
其中，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤中，是在Revit平台上建立铁路牵引变电所设备BIM模型。
其中，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤之后，将构建好的铁路牵引变电所设备BIM模型进行存储，为后期制作积累模型素材，方便快捷搭建牵引变电所三维模型。
其中，后期制作牵引变电所基础设施三维模型时，通过调整支架间隔宽度、支架层数、每层布线层数，实现快捷搭建牵引变电所基础设施三维模型。
其中，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型的步骤中，包括步骤：
根据布线的先长途后短途顺序，以及电缆沟内先下后上的规则，自动生成具备连接关系的基础设施之间的连接线缆；
根据支架宽度，计算每层支架铺设线缆条数和层数，并计算出线缆长度，以及线缆在整个线缆沟中的位置。
本发明在Revit平台上快速搭建牵引变电所基础设备模型，并将模型分类，将分好类的模型导入软件中，为后期制作积累模型素材，可方便快捷搭建牵引变电所三维模型，可自行调整支架间隔宽度、支架层数、每层布线层数。
建立铁路变电所设备BIM模型族库，方便Revit用户对后期模型的维护和更新，根据设备的用途、安装位置将模型分类，方便三维场景搭建，基于现场施工考虑，线缆敷设完成后采用手机、平板等移动设备，可以直接查看三维模型中的电缆敷设效果，另外可生成电子表格，为施工人员提供辅助指导，根据数据可以减少预留线缆长度，达到省时、省料。
批量导入经过检验的线缆清册，软件将根据导入数据信息，线缆名称、线缆型号、线缆起始端子、线缆终止端子等信息与支架信息进行匹配，根据布线的先长途后短途顺序，以及电缆沟内先下后上的规则，自动生成线缆，根据线缆型号以及支架宽度，计算每层支架铺设线缆条数和层数，并计算出线缆长度，以及线缆在整个线缆沟中的位置。
以BIM为基础的三维场景中可以在实际施工前，多次模拟铺设，寻求最优解，在最终确定施工方案后，可形成全息信息BIM模型，可以显示每条线缆的编号、型号、长度等信息，也可以设置线缆的电子铭牌，可以解决施工中对于设备铭牌磨损后无法确定设备位置等问题，方便后期运维人员。
具体的，本方法采用A*算法进行布线路径计算，估价函数可表示为: f'(n) = g'(n) + h'(n)，f'(n)是估价函数，g'(n)是起点到节点n的最短路径值，h'(n)是n到目标的最短路经的启发值。算法根据电缆沟走向、宽度、支架、层数、方向确定线缆敷设一层的数量，一层铺满则继续向上铺设。
布线完成后将以三维模式展示整个牵引变电所场景，所有设备可设置电子铭牌，可动态演示线缆敷设过程，可选中显示线缆名称、型号、长度、路径等属性，可将完整的敷设结果以电子表格形式导出，最终敷设方案将以数字化信息作为交付。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，包括：
使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型，并将构建的牵引变电所基础设施三维模型进行分类存储；
基于搭建的牵引变电所基础设施三维模型，导入对应的线缆清册，将线缆清册中的线缆数据信息与牵引变电所基础设施三维模型的支架信息进行匹配，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型；
通过A*算法，确定牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型中的最优线缆选择；
将选定的最优线缆选择布置到搭建的牵引变电所基础设施三维模型中，完成变电所线缆的自动敷设。
2.根据权利要求1所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，所述线缆数据信息至少包括线缆名称、线缆型号、线缆起始端子、线缆终止端子信息。
3.根据权利要求1所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤中，是在Revit平台上建立铁路牵引变电所设备BIM模型。
4.根据权利要求3所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，使用建模软件搭建牵引变电所基础设施三维模型的步骤之后，将构建好的铁路牵引变电所设备BIM模型进行存储，为后期制作积累模型素材，方便快捷搭建牵引变电所三维模型。
5.根据权利要求4所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，后期制作牵引变电所基础设施三维模型时，通过调整支架间隔宽度、支架层数、每层布线层数，实现快捷搭建牵引变电所基础设施三维模型。
6.根据权利要求1所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，筛选牵引变电所基础设施三维模型中具备连接关系的基础设施之间的全部线缆类型的步骤中，包括步骤：
根据布线的先长途后短途顺序，以及电缆沟内先下后上的规则，自动生成具备连接关系的基础设施之间的连接线缆；
根据支架宽度，计算每层支架铺设线缆条数和层数，并计算出线缆长度，以及线缆在整个线缆沟中的位置。
7.根据权利要求6所述的变电所线缆自动敷设方法，其特征在于，采用A*算法进行布线路径计算，估价函数表示为：
f'(n) = g'(n) + h'(n)
其中，f'(n)是估价函数，g'(n)是起点到节点n的最短路径值，h'(n)是n到目标的最短路经的启发值；根据电缆沟走向、宽度、支架、层数、方向确定线缆敷设一层的数量，一层铺满则继续向上铺设。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114580061A (zh) * 2022-03-06 2022-06-03 江苏天利电梯有限公司 基于计算机辅助设计电梯安装指导设计优化方法
CN115310289A (zh) * 2022-08-10 2022-11-08 中铁十一局集团有限公司 一种基于bim技术的电缆自动寻址建模方法及系统
CN115549103A (zh) * 2022-11-28 2022-12-30 中铁电气化局集团有限公司 一种适用于环形高速铁路的多源互联式协同牵引供电系统

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