CN115471143A - 铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质 - Google Patents

铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质 Download PDF

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CN115471143A CN202211407471.5A CN202211407471A CN115471143A CN 115471143 A CN115471143 A CN 115471143A CN 202211407471 A CN202211407471 A CN 202211407471A CN 115471143 A CN115471143 A CN 115471143A
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赵军甫
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陈妙薇
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尚靖蕃
张沛力
李凯
朱越吾
侯磊
郭菁
刘晓奇
杨戍
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Abstract

本发明涉及一种铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质。目前对铁路通信室内设备的布局，仅凭经验规划，线缆冗余量太大，浪费资源。本方法将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。本方法建立了设备布局优化模型，适用于各种规模和类型的通信室内设备布局问题，优化后可大大降低总费用投入，节约成本，具有推广价值。

Description

铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质
技术领域
本发明涉及铁路通信设备布局设计技术领域，具体涉及一种铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质。
背景技术
铁路通信室内设备主要包含机柜、柜内设备和连接机柜的线缆。机柜及柜内设备数字模型创建需依据相关BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）标准和设计、施工及运维期规范和标准，使其能应用在铁路通信数字工程建设全生命周期中。室内柜间线缆布置是依据机柜及柜内设备端口间逻辑连接关系，在通信室内桥架沟槽中布置物理连接关系的过程，其核心是最优布线算法。
铁路通信室内设备的优化布局问题，就是在通信机械室功能及其它外在需求确定，即室内设施数量、类型、规格给定前提下，如何布放机柜，连接线缆，在满足通信安全等约束条件下，总成本最小。目前对铁路通信室内设备的布局，仅凭经验规划，因此很粗糙，导致线缆冗余量太大，既浪费资源，也不便于施工和后期维护或改造。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁路通信机械室内设备布局方法、系统及其存储介质，以解决室内通信设备的优化布局问题，在满足通信安全等约束条件下，令总成本最小。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
铁路通信机械室内设备布局方法，所述方法包括：
将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；
将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；
以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；
在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；
根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。
进一步地，铁路通信机械室内设备布局优化模型具体为：
Figure 412411DEST_PATH_IMAGE001
Figure 391868DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Figure 437185DEST_PATH_IMAGE003
为设备集合，
Figure 51968DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 397499DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 580480DEST_PATH_IMAGE006
为线缆类型集合，
Figure 113093DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 702206DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 138129DEST_PATH_IMAGE009
为连接设备
Figure 990547DEST_PATH_IMAGE010
与设备
Figure 276035DEST_PATH_IMAGE011
之间的线缆长度；
Figure 639146DEST_PATH_IMAGE012
为线缆冗余量，
Figure 428110DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 982588DEST_PATH_IMAGE014
为冗余系数；
Figure 755372DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 656594DEST_PATH_IMAGE016
型线缆的单价，
Figure 565644DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 291024DEST_PATH_IMAGE018
为设备
Figure 227801DEST_PATH_IMAGE019
与设备
Figure 572194DEST_PATH_IMAGE020
之间需连接的
Figure 961850DEST_PATH_IMAGE021
线缆数量；
Figure 999076DEST_PATH_IMAGE022
为线缆总费用；
Figure 74348DEST_PATH_IMAGE023
为线缆总费用最小值。
进一步地，在铁路通信机械室内设备布局优化模型中设置约束条件，包括：
Figure 723897DEST_PATH_IMAGE024
其中：
Figure 201015DEST_PATH_IMAGE025
为设备
Figure 409143DEST_PATH_IMAGE026
与设备
Figure 473176DEST_PATH_IMAGE027
之间的欧氏距离，
Figure 159372DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 756576DEST_PATH_IMAGE029
为设备
Figure 401183DEST_PATH_IMAGE030
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure 952513DEST_PATH_IMAGE031
；
Figure 442400DEST_PATH_IMAGE032
为设备
Figure 457892DEST_PATH_IMAGE011
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure 7822DEST_PATH_IMAGE033
；
Figure 544982DEST_PATH_IMAGE034
为设备
Figure 838560DEST_PATH_IMAGE035
与设备
Figure 646242DEST_PATH_IMAGE036
之间的最小欧氏距离，
Figure 226128DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure 391530DEST_PATH_IMAGE038
为铁路通信机械室底面的长和宽；
Figure 849318DEST_PATH_IMAGE039
为设备
Figure 416566DEST_PATH_IMAGE040
底面的长和宽，
Figure 414957DEST_PATH_IMAGE041
；
Figure 333235DEST_PATH_IMAGE042
为设备与铁路通信机械室四周墙壁的最小距离，
Figure 827670DEST_PATH_IMAGE043
；
Figure 249424DEST_PATH_IMAGE044
为铁路通信机械室底面在直角坐标系中所占矩形区域。
进一步地，连接设备
Figure 406998DEST_PATH_IMAGE045
与设备
Figure 281413DEST_PATH_IMAGE046
之间的线缆长度为
Figure 579539DEST_PATH_IMAGE047
，计算过程为：
Figure 121379DEST_PATH_IMAGE048
式中：
Figure 715434DEST_PATH_IMAGE049
为设备高度。
进一步地，根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案，包括：
步骤1：可行方案的集合为
Figure 342724DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 680427DEST_PATH_IMAGE051
，根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，在区域
Figure 76773DEST_PATH_IMAGE052
内任选一个可行方案作为初始方案
Figure 402581DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure 251588DEST_PATH_IMAGE054
，计算初始方案
Figure 127403DEST_PATH_IMAGE055
的线缆总费用
Figure 378256DEST_PATH_IMAGE056
；
步骤2：从可行方案
Figure 579692DEST_PATH_IMAGE057
中随机选取一列，再从中任意选取两个位置，交换对应的设备，得可行方案
Figure 915995DEST_PATH_IMAGE058
，计算可行方案
Figure 94036DEST_PATH_IMAGE059
的线缆总费用
Figure 464974DEST_PATH_IMAGE060
和可行方案
Figure 306154DEST_PATH_IMAGE061
的线缆总费用
Figure 129753DEST_PATH_IMAGE062
；
步骤3 ：若
Figure 111485DEST_PATH_IMAGE063
，用
Figure 71350DEST_PATH_IMAGE064
替换
Figure 817852DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 394327DEST_PATH_IMAGE066
替换
Figure 914170DEST_PATH_IMAGE067
，转步骤2；否则，转步骤4；
步骤4：若
Figure 77342DEST_PATH_IMAGE068
，停止，输出
Figure 24439DEST_PATH_IMAGE069
，
Figure 557051DEST_PATH_IMAGE070
；否则，转步骤2；
Figure 382050DEST_PATH_IMAGE071
为迭代的最多次数。
另一方面，提供铁路通信机械室内设备布局系统，所述系统用于完成所述的方法，包括：
机械室等效模块，用于将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；
设备等效模块，用于将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；
坐标系建立模块，用于以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；
模型建立模块，用于在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；
方案获取模块，用于根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。
另一方面，提供铁路通信机械室内设备布局存储介质，所述存储介质包括存储的程序，程序被处理器执行时实现如所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本方法建立了用于铁路通信机械室内设备布局的优化模型，适用于各种规模和类型的通信室内设备布局问题，不再仅凭经验规划，避免了线缆冗余量太大、浪费资源的问题，便于施工和后期维护或改造，优化后可大大降低总费用投入，节约成本，具有推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1是坐标系及设备位置示意图。
图2是铁路通信机械室内设备位置示意图。
图3是优化后的铁路通信机械室内设备位置示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
应注意到，相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个实施例中被定义，则在随后的实施例中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，术语“包括”和“具有”等以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，本发明实施例中涉及的步骤“S1”、“S2”等仅为了方便技术方案的描述，便于理解实施例的具体步骤和内容，不应被理解为对步骤顺序的限制，任何仅对步骤顺序的变化都应在本发明的保护范围之内。
目前的实际工程中，对铁路通信机械室内设备的布局设计大多凭借和依靠设计经验进行，预算和成本不可控，往往造成布线冗余，设备布置不合理。本发明提供了一种铁路通信机械室内设备布局方法，不同于现有对设备布置的方法，步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然步骤描述中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行。所述方法包括以下步骤：
S1：将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数。
S2：将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数。所述设备包括机柜、配线架。
S3：以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系。如图1，设备
Figure 50929DEST_PATH_IMAGE072
的位置（以其几何中心记）为
Figure 434506DEST_PATH_IMAGE073
，
Figure 955879DEST_PATH_IMAGE074
。
S4：在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型。
建立铁路通信机械室内设备布局优化模型时，结合实际情形，提出如下假设：
1. 铁路通信机械室和设备均为长方体，且不考虑铁路通信机械室空间高度的限制。
2. 室内设备不考虑内部结构和功能，高度无差别。
3. 连接设备的线缆以价格分类，不考虑外形差异。
4．不考虑设备与室外设备（如地线盘，通信会议室，动环传感器等）连接的线缆和费用。
基于上述假设，建立铁路通信机械室内设备布局优化模型，具体为：
Figure 817525DEST_PATH_IMAGE075
Figure 606489DEST_PATH_IMAGE076
式中：
Figure 662432DEST_PATH_IMAGE077
为设备集合，
Figure 904058DEST_PATH_IMAGE078
，
Figure 303815DEST_PATH_IMAGE079
；
Figure 478444DEST_PATH_IMAGE080
为线缆类型集合，
Figure 174130DEST_PATH_IMAGE081
，
Figure 434210DEST_PATH_IMAGE082
；
Figure 903238DEST_PATH_IMAGE083
为连接设备
Figure 355210DEST_PATH_IMAGE084
与设备
Figure 126857DEST_PATH_IMAGE085
之间的线缆长度；
Figure 234752DEST_PATH_IMAGE086
为线缆冗余量，
Figure 382837DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure 859955DEST_PATH_IMAGE088
为冗余系数，可取值0.3；
Figure 68082DEST_PATH_IMAGE089
为
Figure 132115DEST_PATH_IMAGE090
型线缆的单价，
Figure 818311DEST_PATH_IMAGE091
；
Figure 149936DEST_PATH_IMAGE092
为设备
Figure 42148DEST_PATH_IMAGE093
与设备
Figure 357592DEST_PATH_IMAGE094
之间需连接的
Figure 847479DEST_PATH_IMAGE095
型线缆数量；
Figure 800654DEST_PATH_IMAGE096
为线缆总费用；
Figure 616163DEST_PATH_IMAGE097
为线缆总费用最小值。
在铁路通信机械室内设备布局优化模型中设置约束条件，包括：
Figure 717105DEST_PATH_IMAGE098
其中：
Figure 869738DEST_PATH_IMAGE099
为设备
Figure 316900DEST_PATH_IMAGE100
与设备
Figure 663830DEST_PATH_IMAGE101
之间的欧氏距离，
Figure 829232DEST_PATH_IMAGE102
；
Figure 785555DEST_PATH_IMAGE103
为设备
Figure 87224DEST_PATH_IMAGE104
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure 339476DEST_PATH_IMAGE105
；
Figure 992174DEST_PATH_IMAGE106
为设备
Figure 221030DEST_PATH_IMAGE107
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure 144249DEST_PATH_IMAGE108
；
Figure 331517DEST_PATH_IMAGE109
为设备
Figure 205932DEST_PATH_IMAGE110
与设备
Figure 5523DEST_PATH_IMAGE111
之间的最小欧氏距离，
Figure 547363DEST_PATH_IMAGE112
；
Figure 469313DEST_PATH_IMAGE113
为铁路通信机械室底面的长和宽；
Figure 831024DEST_PATH_IMAGE114
为设备
Figure 136104DEST_PATH_IMAGE115
底面的长和宽，
Figure 798029DEST_PATH_IMAGE116
；
Figure 551267DEST_PATH_IMAGE117
为设备与铁路通信机械室四周墙壁的最小距离，
Figure 400274DEST_PATH_IMAGE118
，通过综合考虑施工、安全、维修等因素，并区分设备的功能给定；
Figure 774623DEST_PATH_IMAGE119
为铁路通信机械室底面在直角坐标系中所占矩形区域。
连接设备
Figure 291055DEST_PATH_IMAGE120
与设备
Figure 226913DEST_PATH_IMAGE121
之间的线缆长度
Figure 563216DEST_PATH_IMAGE122
的计算如下：
Figure 741256DEST_PATH_IMAGE123
式中：
Figure 613660DEST_PATH_IMAGE124
为设备高度。
S5：根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案，包括：
S501：可行方案的集合为
Figure 218953DEST_PATH_IMAGE125
，
Figure 776974DEST_PATH_IMAGE126
，根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，在区域
Figure 525749DEST_PATH_IMAGE127
内任选一个可行方案作为初始方案
Figure 610249DEST_PATH_IMAGE128
，
Figure 527389DEST_PATH_IMAGE129
，计算初始方案
Figure 103864DEST_PATH_IMAGE130
的线缆总费用
Figure 859593DEST_PATH_IMAGE131
；
S502：从可行方案
Figure 939544DEST_PATH_IMAGE132
中随机选取一列，再从中任意选取两个位置，交换对应的设备，得可行方案
Figure 919264DEST_PATH_IMAGE133
，计算可行方案
Figure 717455DEST_PATH_IMAGE134
的线缆总费用
Figure 509831DEST_PATH_IMAGE135
和可行方案
Figure 444289DEST_PATH_IMAGE136
的线缆总费用
Figure 594910DEST_PATH_IMAGE137
；
S503 ：若
Figure 145977DEST_PATH_IMAGE138
，用
Figure 476464DEST_PATH_IMAGE139
替换
Figure 531008DEST_PATH_IMAGE140
，
Figure 55792DEST_PATH_IMAGE141
替换
Figure 828576DEST_PATH_IMAGE142
，转步骤2；否则，转步骤4；
S504：若
Figure 7096DEST_PATH_IMAGE143
，停止，输出
Figure 650567DEST_PATH_IMAGE144
，
Figure 375947DEST_PATH_IMAGE145
；否则，转步骤2。
Figure 370447DEST_PATH_IMAGE146
是一个很大的正数，表示迭代的最多次数。
本发明还涉及一种铁路通信机械室内设备布局系统，该系统能以硬件或软件方式实现，用于完成上述的方法。本系统包括：
机械室等效模块，对应上述方法的S1；
设备等效模块，用于将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数，对应上述方法的S2；
坐标系建立模块，用于以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系，对应上述方法的S3；
模型建立模块，用于在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型，对应上述方法的S4；
方案获取模块，用于根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案，对应上述方法的S5。
本发明还涉及一种铁路通信机械室内设备布局存储介质，存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中。
可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
实施例：
某铁路民乐站通信机械室，正方形，面积
Figure 340940DEST_PATH_IMAGE147
。室内布放设备包括机柜、配线架共22个，名称、大小及配置数量见表1。使用的线缆有16种类型，其中用于室内连接的有14种，单价及编号见表2。根据设计规范和实际需求，机柜、配线架之间的线缆连接关系和数量见表3。该通信室内设施布局方案如图2所示，线缆使用数量和费用见表4。
表1 机柜和配线架的编号、大小及数量
Figure 104496DEST_PATH_IMAGE148
表2 线缆类型、单价及编号
Figure 735198DEST_PATH_IMAGE149
表3 机柜、配线架之间的线缆连接表
Figure 482574DEST_PATH_IMAGE151
表中，1(1)是第一列的列头柜，1(2)是第二列的列头柜。表中括号内数字表示线缆编号，右旁数字表示该种线缆根数。
表4 现有方案使用线缆及费用
Figure 991178DEST_PATH_IMAGE152
由于本发明考虑的主要是室内设施布线的优化问题，所以不计算设备与室外设施连接的线缆费用，不计算设备内部的跳线费用（因为这些方面的优化不会有明显的效果）。根据设计规范和安全、维修等要求，室内设备（机柜，配线架）分类排成列，即配电柜（机柜中的一类）位于同一列，且设备之间间隔一定距离，数据、视频等机柜排成一列，传输、引入等设施机柜排成一列。各列距离不小于1.1米，主走道、次走道（机柜与四周墙壁之间）宽度不小于1.2米和1.1米。
在本实施例中，设备共22个，按功能分三列放置，第一列8个，居右（靠门），第二列8个，居中，第三列6个，居左（靠里）。四周留有主走道（右，下）、次走道（左，上）。第三列是配电柜，相邻两个设备距离不小于0.4m。记第一列、第二列、第三列机柜集合为
Figure 297657DEST_PATH_IMAGE153
，
Figure 505784DEST_PATH_IMAGE154
，
Figure 209298DEST_PATH_IMAGE155
，则优化模型可以表示成如下具体的形式：
Figure 754549DEST_PATH_IMAGE156
Figure 492698DEST_PATH_IMAGE157
约束条件包括：
Figure 966667DEST_PATH_IMAGE158
实际中线缆是沿着设备从下到上，再沿平行于坐标轴的折线（走线架）连接，假设走线架每列1个，列间2个，且均位于设备上方。则本实施例中线缆长度可按下式计算：
Figure 423056DEST_PATH_IMAGE159
其中
Figure 506418DEST_PATH_IMAGE160
表示设备高度。
下面给出针对该模型的求解算法。
设设备共有
Figure 866118DEST_PATH_IMAGE161
列，第
Figure 9523DEST_PATH_IMAGE162
列有
Figure 687629DEST_PATH_IMAGE163
个，
Figure 341727DEST_PATH_IMAGE164
。首先将可行解集离散化，计算所有可能的方案，记所有可行方案集合为
Figure 788888DEST_PATH_IMAGE165
。易知
Figure 368774DEST_PATH_IMAGE166
。
步骤1：从
Figure 799756DEST_PATH_IMAGE167
中任选一个
Figure 788702DEST_PATH_IMAGE168
为初始方案，计算初始方案
Figure 355950DEST_PATH_IMAGE169
的线缆总费用
Figure 330904DEST_PATH_IMAGE170
。
步骤2：从可行方案
Figure 718023DEST_PATH_IMAGE171
中随机选取一列，再从中任意选取两个位置，交换对应的设备，得可行方案
Figure 884562DEST_PATH_IMAGE172
，计算可行方案
Figure 384945DEST_PATH_IMAGE173
的线缆总费用
Figure 447579DEST_PATH_IMAGE174
和可行方案
Figure 948093DEST_PATH_IMAGE175
的线缆总费用
Figure 387164DEST_PATH_IMAGE176
。
步骤3 ：若
Figure 522479DEST_PATH_IMAGE177
，用
Figure 257479DEST_PATH_IMAGE178
替换
Figure 478245DEST_PATH_IMAGE179
，
Figure 721008DEST_PATH_IMAGE180
替换
Figure 743452DEST_PATH_IMAGE181
，转步骤2；否则，转步骤4；
步骤4：若
Figure 147889DEST_PATH_IMAGE182
，停止，输出
Figure 590372DEST_PATH_IMAGE183
，
Figure 371246DEST_PATH_IMAGE184
；否则，转步骤2；
Figure 982618DEST_PATH_IMAGE185
为迭代的最多次数。
本实施例中，第1列8个机柜，其中列头柜位置固定（靠下），两个2号机柜相邻，共有6！=720种不同的排列；第2列8个机柜，其中列头柜位置固定（靠下），两个8号机柜相邻，共有6！=720种不同的排列；第3列6个机柜，其中两个14号机柜相邻，两个16号机柜相邻，共有4！=24种不同的排列。由乘法原理，总共有
Figure 557956DEST_PATH_IMAGE186
个可能的方案。用Lingo软件编写程序，计算出最优解，即最优布局方案如图3（示意图），其中
Figure 785937DEST_PATH_IMAGE187
，各机柜中心坐标在表5中给出，使用线缆数量如表6（距离按上取整计算），总费用56317元，比现有方案减少29878元，降低了34.7%。
表5优化后各机柜中心的坐标
Figure 104923DEST_PATH_IMAGE188
表6优化方案使用的线缆及费用
Figure 69337DEST_PATH_IMAGE189
上述结果说明，本方法能有效避免浪费资源，便于施工和后期维护或改造，优化后可大大降低总费用投入，节约成本，具有推广价值。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.铁路通信机械室内设备布局方法，其特征在于：
所述方法包括：
将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；
将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；
以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；
在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；
根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
铁路通信机械室内设备布局优化模型具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 559475DEST_PATH_IMAGE002
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为设备集合，
Figure 70091DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 944768DEST_PATH_IMAGE006
为线缆类型集合，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 199032DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为连接设备
Figure 111274DEST_PATH_IMAGE010
与设备
Figure DEST_PATH_IMAGE011
之间的线缆长度；
Figure 277944DEST_PATH_IMAGE012
为线缆冗余量，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 138453DEST_PATH_IMAGE014
为冗余系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 507992DEST_PATH_IMAGE016
型线缆的单价，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 504767DEST_PATH_IMAGE018
为设备
Figure DEST_PATH_IMAGE019
与设备
Figure 584282DEST_PATH_IMAGE020
之间需连接的
Figure DEST_PATH_IMAGE021
型线缆数量；
Figure 932087DEST_PATH_IMAGE022
为线缆总费用；
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为线缆总费用最小值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
在铁路通信机械室内设备布局优化模型中设置约束条件，包括：
Figure 13306DEST_PATH_IMAGE024
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为设备
Figure 894281DEST_PATH_IMAGE026
与设备
Figure DEST_PATH_IMAGE027
之间的欧氏距离，
Figure 917601DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为设备
Figure 972276DEST_PATH_IMAGE030
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
Figure 79690DEST_PATH_IMAGE032
为设备
Figure DEST_PATH_IMAGE033
的位置坐标，以几何中心记，记为
Figure 51057DEST_PATH_IMAGE034
；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为设备
Figure 199273DEST_PATH_IMAGE036
与设备
Figure DEST_PATH_IMAGE037
之间的最小欧氏距离，
Figure 754626DEST_PATH_IMAGE038
；
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为铁路通信机械室底面的长和宽；
Figure 223653DEST_PATH_IMAGE040
为设备
Figure DEST_PATH_IMAGE041
底面的长和宽，
Figure 816571DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为设备与铁路通信机械室四周墙壁的最小距离，
Figure 447272DEST_PATH_IMAGE044
；
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为铁路通信机械室底面在直角坐标系中所占矩形区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
连接设备
Figure 22346DEST_PATH_IMAGE046
与设备
Figure DEST_PATH_IMAGE047
之间的线缆长度为
Figure 265371DEST_PATH_IMAGE048
，计算过程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
式中：
Figure 490291DEST_PATH_IMAGE050
为设备高度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案，包括：
步骤1：可行方案的集合为
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 465463DEST_PATH_IMAGE052
，根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，在区域
Figure DEST_PATH_IMAGE053
内任选一个可行方案作为初始方案
Figure 188218DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
，计算初始方案
Figure 156305DEST_PATH_IMAGE056
的线缆总费用
Figure DEST_PATH_IMAGE057
；
步骤2：从可行方案
Figure 691192DEST_PATH_IMAGE058
中随机选取一列，再从中任意选取两个位置，交换对应的设备，得可行方案
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，计算可行方案
Figure 552444DEST_PATH_IMAGE060
的线缆总费用
Figure DEST_PATH_IMAGE061
和可行方案
Figure 845717DEST_PATH_IMAGE062
的线缆总费用
Figure DEST_PATH_IMAGE063
；
步骤3 ：若
Figure 351915DEST_PATH_IMAGE064
，用
Figure DEST_PATH_IMAGE065
替换
Figure 957953DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
替换
Figure 773462DEST_PATH_IMAGE068
，转步骤2；否则，转步骤4；
步骤4：若
Figure DEST_PATH_IMAGE069
，停止，输出
Figure 831329DEST_PATH_IMAGE070
，
Figure DEST_PATH_IMAGE071
；否则，转步骤2；
Figure 141218DEST_PATH_IMAGE072
为迭代的最多次数。
6.铁路通信机械室内设备布局系统，其特征在于：
所述系统用于完成权利要求1-5任一项所述的方法，包括：
机械室等效模块，用于将铁路通信机械室等效为长方体，获取铁路通信机械室的几何参数；
设备等效模块，用于将设备等效为长方体，获取设备的数量和几何参数；
坐标系建立模块，用于以铁路通信机械室底面的左下角为原点，建立直角坐标系；
模型建立模块，用于在直角坐标系中获取设备的位置坐标，根据线缆的单价，建立线缆总费用最小值计算模型，作为铁路通信机械室内设备布局优化模型；
方案获取模块，用于根据铁路通信机械室内设备布局优化模型，获得最优布局方案。
7.铁路通信机械室内设备布局存储介质，其特征在于：
所述存储介质包括存储的程序，程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
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