BIM 技术在地铁供电系统变电所夹层电缆敷设施工中的应用

BIM 技术在地铁供电系统变电所夹层电缆敷设施工中的应用

李森

身份证号码：342426198209180017

摘要：电缆布线是地铁变电所施工过程中的重点和难点，展现了变电所施工技术质量。探讨了依靠BIM三维仿真协助与电缆敷设规划软件，在电缆敷设以前，直观进行虚拟敷设，并且对电缆布置顺序与位置做出调整，以三维电缆线信息模型及BIM建模中自动生成报表当作施工依据，完成了施工阶段的数据化管理，达到提高变电所线缆敷设效率及技术水平。

关键词：电缆敷设；BIM；变电所；模拟仿真

变电所是电气化地铁一项极为重要的设备，其施工成本高，工程施工周期时间短，施工工艺繁杂等特点给地铁工程项目给出了更高管理规范。传统式变电所电缆敷设的施工工艺主要依靠施工队伍融合当场条件和早期工作经验的方式对电缆走向做好规划，从而减少了电缆交叉式及超弯曲半径等诸多问题。可是人为因素排列的数百条电缆其工作强度比较高，不可避免存有考虑不周全问题，并且电缆一经敷设就无法再有非常大的修改。

1概述

使用BIM建模对线缆进行虚拟三维展示，可以显著减少电缆交叉式状况，电缆敷设规划者可以依据电缆三维仿真结果对电缆位置做好适当调整；根据虚拟电缆排序效果形成电缆敷设顺序表及电缆沟剖视图与VR模拟仿真及其他配套设施工程施工方式紧密结合，对安装人员做好实际电缆线布线时带来了有效、可信赖的引导与帮助。每条电缆线的实际长短也可以根据现场敷设问题进行实时监控，同时随时都可以查询电缆线的实际数量，对电缆线的应用起到很好的参考作用，以提升变电所线缆敷设效率及技术实力。

2工作流程

2.1电缆数据的输入

完成了变电所内外二次电缆模拟管理与电缆样本数据库搭建，完成了对模拟敷设整个过程的数据支持。电缆清册信息可采取Excel格式做好自动检索导入。创建电缆信息及模型的联系，加强数据核查及程序计算准备工作。

2.2通道建模

变电所电缆敷设BIM模型主要是由电缆沟，电缆保护套管，电缆沟支架，二次电缆线，电缆线首端及末端设备等构成。在其中变电所室内外电缆沟槽及电缆支架为基本铺设安全通道及载体，一般有12种左右沟槽及支撑架。从施工设计的角度来看，电缆沟的结构与走向都不太繁杂，可是充分考虑内部电缆支架的构造灵活多样，数量众多及其电缆敷设时尽量不要交叉等标准，其可变性状况就会变得很繁杂。电缆支架各预制构件非常简单，组成角钢和扁钢规格型号固定。在典型性电缆沟及全套支撑架基础上，规范化电缆支架构件制成三维图形，可以随意组合，直接参数化启用，使用便捷。

2.3虚拟铺设

电缆线虚拟仿真铺设需调取两大类数据信息，即电缆线本体，电缆沟及始末点设备位置。将经审核确认无误的线缆清册按设置格式批量导入到软件中，根据变电所总平面布置图选用参数化设计BIM模型对电缆沟安全通道信息进行建模，精准定位起止端设备。此软件依照预设铺设规则全自动区分和改进铺设途径，进而选用人工控制机制调整。上述内容进行后能形成电缆敷设基本信息模型，并可以根据电缆敷设完整BIM模式给予各种工程图纸及报表指导工程施工。下列主要是以3个方面来确定电缆模拟铺设的形式。

模拟铺设分成2个流程，一是明确电缆线大概铺设路径，二是明确计划方案地点，主要包括设在电缆沟支架里的第几层及其在这一层中安排地点。为了保证电缆敷设美观大方必须严格执行如下标准：（1）电缆线要成排拐弯，成排跳层，成排有节奏地重合，以防电缆线交叉于同一平面；（2）上述支架同层布局铺装有型号接近，直径接近电缆线；（3）电源电缆与变频电缆是分层次铺装的，不可和同层支撑架配备；（4）电缆线在常规支架上累加不得超过1层，桥架上不得超过2层；（5）在电缆线拐弯时，必须严格要求满足电缆线转弯半径的相关规定。

电缆敷设路径选择必须满足如下所示几个标准：（1）分类控制依据规范标准将电力工程，控制与数据信号三种型号规格电缆线单独铺装于电缆沟支架特定等级上，各个支撑架能够铺装的电缆类型，事前在电缆沟BIM实体模型上一一定义；（2）控制占积率，依据标准规定，电缆线在每一层支架里的总宽不可超过支撑架宽，铺装变频电缆时支撑架薄厚不可超过三层；（3）最短原则指达到上述两个原则时检索最短路径算法；（4）路径人为因素干预，现场应该考虑很多方面，软件测算出来的最短路径算法未必就是最优路径，铺设仿真整个过程，技术工程师随时都可以干预操作步骤，而且可以依照具体情况对于任何电缆线进行路径强制性更改，进新设置标准中，此系统再次实际操作标准同样的最短路径算法。

电缆敷设排列位置必须满足以下标准：（1）分辨长电缆线、短电缆线长电缆就是指变电站户外和室内所接电缆或是长30m之上电缆线，短电缆线是一类连接在房间里各类设备间，室外各类设备间或是长度在30m以内的电缆线；（2）把长电缆线根据不同地区顺序排列，最先在某一地域集中化铺装，之后在地区之间铺装；（3）相同地域长电缆线进行筛选，并按各室内房间电缆线通道和出入口明确该地长电缆铺设顺序；（4）在制定铺设次序的前提下，综合考虑各室电缆线进、出入口电缆线转向，确定电缆沟左、右两边电缆沟支架位置，然后从远到近先后对电缆敷设顺序进行相应的调节；（5）明确支撑架内电缆线布置层、每层支撑架内布置电缆线及其每层支撑架内电缆线从内向外布置的顺序。

2.4电缆施工指导

根据BIM建模可模拟电缆线虚拟铺装效果，电缆施工计划方案在电缆线具体铺装前调整至最好的状态，以防返工消耗。对于繁杂配电线路电缆敷设难题，能够各自产生本电缆敷设虚拟动画，把整个电缆敷设全过程详细呈现出来，更确切地对工程指导。

电缆敷设BIM模型数据多样化，能够形成各类报表，正确引导工人依据表格施工，减少了编制报表工作量。此软件能一键生成任一处横断面，电缆线序号表和任一处电缆敷设顺序表，还能够根据铺设结果帮助编写电缆线标识牌这样有利于以后变电所的运转和维修。该模式可集成化电缆线编号，电缆长度，电缆线规格型号，电缆线盘号，生产商和在出厂日期等电缆线基本情况；搭载了电缆线起止点，电缆线目标和电缆施工方式等电缆施工信息；融合了电缆沟安全通道模型中电缆线所属空间位置，沟宽和沟深，支撑架部位，支撑架叠加层数，支架层间距和支架规格信息。BIM建模对数据的严谨融合，也帮中后期运行管理工作打下坚实基础。

2.5运维管理期运用构想

当电缆线模拟铺设数据信息交给经营维管单位管理时，运维管理企业能够以此作为基础扩展相关应用，对电缆线运维管理做好数据可视化和统一化管理，本产品为变电所升级改造和电缆故障测试解决提供了一种高效率的数字化管理方式，推动了变电所电缆运维管理水平的提升。

在运维服务中，完成了3D访问数据漫游，电缆线平台查询，工程图纸获得等服务。3D访问数据漫游运用主要包括模型显示，3D路径表明，设备模型显示，电缆沟及电缆线等有关参数查询等服务，也支持三维场景多视图管理以及基本操作；电缆线平台查询的应用主要包括电缆线快速搜索、断面中电缆线查看、楼房地区查看、机器设备关系电缆线查看等；施工图纸运用主要用来存储工程图纸如平面设计图，电缆槽截面图，电缆线库存量及电缆线位置布局表。

结束语

本问题所探索的BIM电缆敷设虚拟仿真技术，在中国电气化地铁变电所建设行业方面具有领先地位，提出的方式既可以提升电缆施工工艺，本实用新型降低了电缆交叉式，优化了技术水平的同时也能减少施工工作量，提升工程的施工效率，显著提升管理水平及经济收益。选用电缆敷设虚拟现实技术对电缆施工技术实现创新，可以有效地摆脱运行管理环节中电缆线标识不有利于精确定位这一问题，促进电缆敷设技术不断前进。

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