BIM技术在牵引变电所建设中的应用研究.pdf

文章编号:()技术在牵引变电所建设中的应用研究裴超志(中交机电工程局有限公司武汉设计院湖北 武汉)摘 要:技术作为大型复杂工程的标准化技术手段为铁路牵引供电系统的现代化和信息化建设带来了新的发展思路高精度的 设计是牵引变电所高质量建设的基础也是全生命周期应用的核心 通过在成都地铁 号线一期工程项目建设中的成功应用探索了基于 技术的多专业协同设计模式有效提高了牵引变电所的设计和施工质量对传统建设方案提供了新的指导思路和实践经验加快铁路牵引供电系统的“智能建造”进程关键词:牵引变电所协同设计电缆敷设中图分类号:文献标识码:(.):引言牵引供电系统是城市轨道交通电力供应的主体其设计的质量和精度对施工的效率和运营的安全可靠有着非常重要的影响 我国的城市轨道交通发展迅速各个城市对建设工期和设计质量的要求也越来越高大数据时代各参与方都在积极搭建自己的协同管理平台传统的设计手段已经难以满足铁路设计精细化、信息化的需求而应运而生的(建筑信息模型)技术为铁路工程的建设全过程提供良好的解决方案 传统设计技术虽然成熟但也存在一些弊端受主观因素影响较大 在多专业协作方式上沟通机制和及时性对设计效率和质量非常重要设计人员对交叉专业的空间想象力有限复杂的工点还需反复现场探勘造成设计周期长、效率低的问题二维设计图纸间的逻辑关联不强平立剖面的空间对应关系也需手动完成难免造成设计遗漏和差错 技术依托计算机技术和信息化手段可以有效地解决这些问题同时它的全生命周期概念也为设计内容注入了新的思想和发展理念 技术主要的应用核心是建立与实际工程预电气开关(.)期效果一致的虚拟三维模型并基于模型搭建项目信息、管理信息、模型信息等工程信息库 信息库不仅可以表达电气设备的几何信息、电气参数及状态描述信息还可以绑定计划信息对过程进行管控具有高度数据集成的三维信息化工程模型为项目各参建方提供了一个大数据交换和信息共享的平台 我国 技术发展仍然处于早期目前也主要集中在建筑结构和常规机电系统的应用因为在这些方面最能产生直接经济效益 受制于行业发展和软件技术牵引供电系统 技术应用成功案例较少 牵引供电系统 设计方案 设计方案策划是工程设计的第一步也是决定设计范围、设计深度和工作方式的指导基础 策划的主要工作是结合传统设计体系和项目定制化需求等各种输入条件制定项目级设计标准、手册、流程和目标 ()设计内容 牵引供电系统 设计应依托传统二维设计作为参照基础结合计算机技术和 特点建立独有的三维信息模型主要包括主接线设计、电气设备布置和电缆敷设等内容 ()设计目标 鉴于 模型的三维具象化特点设计精度可直接达到施工标准对传统二维设计中存在的部分示意图也可进行精细化布局和展示规范施工工艺流程模型精度达到 直接应用于工程招采、施工提料、预制加工和安装定位等也可供设计联络、后期制作工艺安装指导动画用 ()多专业协同设计模式 铁路设计专业系统界面众多传统方式始终存在专业之间因互提资料、沟通不及时导致的错、漏、碰、缺等问题造成数据前后不一致 因此 设计采用多专业协同设计机制统一工作平台和设计环境建立各专业设计样板使各工种之间的设计接口得到可视化共享平台自动更新所有专业数据保证设计成果的实时交互和唯一性提升设计质量同时解决了设计项目的进度、资料、人员等规范化管理 牵引变电所 技术应用 利用 软件及相关二次开发插件能有效集成设计原则和三维设计用完全真实的空间关系直观展示变电所的整体形状包括变电所布局和电缆敷设同时集成设备特征、状态和材质等信息便于数据的管理和共享 将牵引供电系统工程的设计参数、设计规则及行业知识封装于三维模型中解决参数、规则对模型的驱动与更新机制问题 牵引变电所建模样板 项目样板是项目开始的先决条件统一的牵引供电系统样板能为 设计提供开始环境和设计标准 项目样板集成了规范化管理和专业设计原则包括项目设置、建模标准、过滤器设置、可见性设置、注释设置、视图设置、出图设置、明细表设置以及布线原则设置等同时提供更加统一、快捷高效的设计环境同时也有利于团队之间模型的通用性传递和不同专业之间的模型整合 电气设备模型族库 牵引供电系统 模型是全生命周期应用的信息载体如图 和图 所示设计族库由各类电气设备族和材料族所组成设备族包括变压器、开关柜等电气设备材料族包括电缆支架、接地扁钢等加工材料 不同阶段使用者不一致侧重点也不一致模型精度从方案、设计、施工到运维阶段可逐步深化同时集成各阶段数据信息便于管理查询 模型受制于项目和供应商的差异性需要建立项目标准族库具有信息集成的电气三维模型是牵引供电系统 设计的基础图 电气设备 模型和模型信息图 主要材料模型族电气开关(.)变电所三维模型布置 电气主接线图是牵引供电系统设计的基础原理电气设备模型通过工艺编码与系统主接线自动关联实现系统和模型之间的逻辑表达和物理表达的一致性完成二维与三维的联动设计发挥 模型“一处修改处处更新”的特点 变电所三维模型基于主接线图将各电气设备联系在一起是设计信息承载的主体施工可视化的指导依据同时也是施工、运维深化的基础 通过链接土建和机电模型进行电气设备布置、开关柜排列、设备基础开孔、设备基础预埋件制作以及接地布置等设计建立符合供电计算、变电所布置规范等设计标准的电气三维模型如图 所示图 供电系统主变电所电气综合楼三维布置模型 电缆敷设 技术应用 电缆线路是联系整个牵引供电系统的“血管”其敷设规范有序对后期施工和检修尤为重要 传统设计重点在满足供电计算和功能需求不能直观展示电缆敷设的空间关系和工艺标准设计方案在细节上难免会出现纰漏和交叉缠绕造成施工困扰如图 所示应用 技术模拟电缆排布可以精确展示敷设细节有效解决传统方式中存在的这些问题使电缆排布更加合理增强敷设的规范性和美观性同时由于 技术“所见即所得”的特点部分施工阶段的深化方案需提前到设计阶段中表达如图 所示考虑到后期接头损耗及电缆连续性特征制定电缆敷设的预留方案和实际定位进一步提升设计的精细程度图 变电所电缆敷设模型图 电缆敷设环形预留方案设计 碰撞检查和方案优化 解决碰撞问题是 技术应用初期最直观、最易产生价值的应用点碰撞检查可发生在多专业协同设计的过程以及后期的模型整合中将问题消化在设计阶段避免施工阶段变更造成的经济损失和工期延长降低后期成本提升施工质量和效率 牵引供电系统的“零碰撞”无疑是铁路安全运行的重心其可能出现的碰撞点在于与其他专业构筑物间的“硬碰撞”和设计规范要求的净距等“软碰撞”“硬碰撞”问题多出现在电缆敷设上与夹层结构柱和墙体等土建实体的冲突与风管、水管以及各电气开关(.)专业桥架等机电实体的冲突“软碰撞”问题多出现在电气设备布置上相关专业设备点位是否满足变电所布置规范空间是否满足绝缘净距检修通道是否侵占不通等图 为多专业综合布局的设计优化模型图 基于 技术对供电系统与房建、机电等专业综合布局的优化模型 设计平台 牵引供电系统 设计平台由基础数据库、设计模型、子系统模块、设计流程、硬件网络平台等部分组成基础模型采用类 规程方式管理按子系统进行分类根据角色对模型进行权限查看开放各系统数据接口读取、监视设备单元状态和电气数据建立牵引供电系统设计参数和电气参数等信息数据库同时在平台中建立模型构件的设备编码库分别将模型和数据绑定到相应的编码中通过此映射关系建立设计平台的信息模型管理架构图 牵引供电系统 设计平台 信息集成是 技术的核心思想利用大数据驱动可持续设计是牵引供电 技术的发展难点和方向 在全生命周期的应用后期几何模型改动不大但数据的查询和调用需求却很多通过建立模型和数据相互链接与索引的空间数据库从数据接口导出设计数据到相关的应用软件驱动牵引供电专业的深化设计 例如设计模拟代入更加精确的 数据进行供电计算、仿真计算和状态模拟等得到更加精确的设计参数和性能分析 模型成果应用 技术相较传统手段更加精细其信息技术理念联系了变电所建设和运营的生命周期因此一定程度上提高了前期成本的投入和设计范围但 技术具有“一动百动”的特点在成果交付上更加灵活根据出图要求和制图规范可自由编制标准设计模板模型中的修改会由计算机后台自动更新图纸等设计成果如图 所示图 变电所电缆敷设模型平面布置图输出 三维模型是牵引供电系统 设计的成果基础根据不同的需求进行筛选和重组可完成不同的计划任务 图 为自动生成的主要设备材料表供设计联络、招标采购和施工精准提料用模型交付可电气开关(.)用于施工深化和管理等图 所示为根据现场环境模拟的设备运输动画方便方案审核和现场技术交底构件族交付可用于指导工厂预制化加工同时异形支架的定制化设计有效避免现场的加工焊接图纸交付可指导现场施工和零部件定位等设计数据开放接口亦可流转到相应的施工和运维平台中去图 电缆敷设模型断面图输出图 模型工程量自动统计图 设备安装可视化技术交底 结论 技术在提高科学管理水平的同时带来工程建设各方角色的变化设计、施工和运营等的职能互有渗透各专业间的接口更加直观对人才的综合能力也提出了更高的要求 本文通过在成都地铁 号线一期工程中的成功应用积极探索了牵引供电系统 设计的实践经验将全生命周期应用的发展理念贯穿整个 设计思路中深刻领会 技术带来的变革 本文贯彻设计施工一体化思想将设计与现场实施结合起来不断地反馈现场问题来修正设计细节同时积极预留运维管理接口 基于 技术的牵引供电系统建设加快了城市轨道交通现代化和信息化进程具有广阔的应用前景参考文献 李良威李朝阳徐剑等.技术在牵引供电系统设计中的应用研究.建筑电气():.郝超.在天津永定河 变电站设计中的应用.黑龙江科技信息():.杨志强.大型复杂工程的一体化技术应用管理研究.建筑施工():.:.卢文波.技术在高铁牵引变电所工程施工中的应用.电气化铁道():.罗青龙.技术在地铁牵引供电系统设计中的应用.交通建设():.收稿日期:作者简介:裴超志()男硕士工程师从事铁路牵引供电系统设计工作(上接第 页)升幅度越明显对于单个光伏接入的配电网应考虑采用均匀分散接入方式以减小光伏接入带来的影响参考文献 张玲於霞王智慧等.“双碳”背景下光伏产业的发展前景分析.价值工程():.俞健叶浩然徐腾娟等.“双碳”目标下光伏发展新机遇及在能源网络的应用.油气与新能源():.李练兵张凯宁曾四鸣等.分布式光伏并网接纳能力研究/.中国测试:.薛广业.光伏并网发电对配电网电能质量的影响研究.长春工程学院.李成升张华赢李艳.分布式光伏接入对配电网电能质量影响的研究.电工技术():.黄宏盛.分布式电源接入对配电网电压波动的影响分析.电气自动化():.范美芳.分布式光伏接入农村配电网电压质量治理研究.北京交通大学.李家鹏.分布式光伏发电系统对配电网电压的影响分析.电子技术():.收稿日期:作者简介:魏杏()女陕西渭南人汉族电力工程电气工程师大学本科研究方向:电力电气开关(.)