高铁通信设备配线及盘面布置数字化设计研究论文

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　　摘要：高铁通信设备配线数量多、配线规则繁琐，设计时需求经常变化，是设计工作的痛点。为此研究开发了用于高铁通信设备的数字化设计软件，将设计规则定义为方法函数，将设计中主要元素定义为参数化图元，以满足不同设计需求。基于设计输入数据，通过数据驱动方式实现了配线数量计算、配线单元数量计算、配线柜数量计算、机柜设备布置位置计算，可以自动完成工程数量统计，并根据数据计算结果自动生成相关图纸。通过数字化设计可快速实现通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配、通信机柜设备布置等，有效提升设计效率和质量，提高铁路通信专业设计的自动化程度，为智能高铁数字化设计提供参考。

　　关键词：通信设备配线；综合配线柜；通信机柜设备布置；工程量统计；数字化设计

  

　　０引言

　　随着信息化技术的发展，如何提高设计效率和质量成为关注的热点［１－３］。现阶段传统设计中，铁路通信专业中的通信机柜设备布置、通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配的设计主要以人工绘制图纸为主，但这几类设计是互相关联的，按照传统的方式设计效率不高，且容易出现人为错误，导致通信机柜设备布置、通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配这几类设计内容之间极易出现互相不对应的情况，形成差错漏碰问题。尤其是通信专业的上序专业较多，上序专业向通信专业提出的通信通道需求经常变化，当设计输入发生变化时，需要人工挑选受到影响的部分并进行修改，因此通信专业的设计内容需要反复进行修改和补充。

　　目前设计行业比较成熟的辅助设计软件如天正电气更侧重于电气设计，没有专门适用于铁路通信专业设计的软件［４－７］。因此迫切需要研究适用于铁路通信专业的设计软件，协助设计人员高效、准确地实现设计，提高铁路通信专业图纸设计的自动化程度，使设计人员从繁重的重复劳动中解放出来，提高设计效率，提升设计质量，缩短设计周期。

　　本文研究开发了铁路通信数字化设计软件，通过数据驱动方式实现了配线数量计算、配线单元数量计算、配线柜数量计算、机柜设备布置位置计算，可以自动完成工程数量统计，并根据数据计算结果自动生成相关图纸，提高铁路通信专业设计水平。

  

　　１研究思路

　　（１）梳理通信机柜设备布置、通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配的设计流程和相互关系：设计中通常先确定机房内通信设备的配置，以此为依据进行通信设备配线设计，后续再进行综合配线柜盘面布置及端子板分配的设计，根据端子板的分配结果确定综合配线柜的配置方案，最后进行通信机柜设备布置。

　　（２）分析通信机柜设备布置、通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配所需设计输入数据，确定输入数据内容。

　　（３）梳理研究通信设备各业务接口类型与配线单元类型的对应规则，根据业务接口类型预留比例，基于设计输入数据，计算通信设备各业务接口类型数量，完成通信设备配线计划的自动生成和工程数量表的自动生成。

　　（４）梳理综合配线柜的盘面布置和端子板分配规则，根据上述计算出的通信设备各接口类型及数量，基于设计输入数据，计算综合配线柜端子板分配情况，计算所需配线单元的类型及数量，完成综合配线柜盘面布置及端子板分配的自动生成和工程数量表的自动生成。

　　（５）梳理通信设备与机柜的对应关系，基于设计输入数据和上述综合配线柜的计算结果，计算通信机柜数量，再根据机柜的尺寸及布置规则，完成通信机柜设备布置的自动生成、机柜代号说明及工程数量表的自动生成［８－９］。

　　２功能设计

　　２．１数据输入

　　通信机柜设备布置、通信设备配线、综合配线柜盘面布置及端子板分配等进行设计时，需要以下输入数据：机房基础情况、机房内通信设备的配置情况、引入机房的光（电）缆的配置情况、通信通道配置情况、配线单元基础情况、综合配线柜的常用的分配方案类型等，输入数据概要说明如表１所示。

  

　　通信机房主要分布于信号楼、站房、综合维修工区、１０ｋＶ配电所、基站、信号中继站、牵引变电所、分区所、ＡＴ所等建筑物内，虽然房屋类型众多，但是同一种房屋类型的通信机房的输入数据具有一定的普适性，因此将每种房屋类型的上述输入数据制作成模板，减轻设计人员的设计输入工作量。设计人员在进行相应房屋类型的通信设计时，按照房屋类型选择模板，在模板的基础上修改和补充输入数据。

　　２．２数据计算

　　２．２．１配线数量计算

　　以“通信通道配置情况”为基础进行配线线缆的数量计算，需要重点考虑以下几个方面。

　　（１）不同业务端口类型对应的实际线缆数量不同，如表２所示。

  

　　（２）假设设备Ａ与设备Ｂ之间需要２个ＦＥ（ｏ）通道，若假设该通道属于“直连”情况，则设备Ａ与设备Ｂ之间直接通过２根光纤连接；若假设该通道属于“非直连”情况，则设备Ａ需要通过２根光纤连接至ＯＤＦ，再从ＯＤＦ对面侧通过２根光纤连接至设备Ｂ。因此对于类似后者情况下的不同业务通道端口类型，需要通过不同的配线单元进行转接，如表３所示。

  

　　（３）对于传输设备、交换机等，实际工程应用中一般习惯将传输设备、交换机的端口全部满配至对应的各类型的配线单元的背面，再从配线单元的正面进行跳接。因此假设设备Ａ与设备Ｂ之间需要２个ＦＥ（ｏ）通道，且该通道属于“非直连”情况，若设备Ａ和设备Ｂ都是属于需要先将设备端口满配至配线单元背面的情况，则设备Ａ需要通过２根光纤连接至ＯＤＦ背面，设备Ｂ需要通过２根光纤连接至ＯＤＦ背面，再在ＯＤＦ正面利用２根光纤实现对应端口的跳接。

　　（４）对于引入的光（电）缆，假设属于“上配线架”的情况，实际工程应用中一般习惯先将光（电）缆成端满配至对应类型的配线单元背面。

　　（５）对于语音配线单元ＶＤＦ，一般在接入网设备和ＶＤＦ之间会通过配线电缆连接，配线电缆的芯数一般与该机房对应的语音用户数量有关，因此芯数由设计人员定义。

　　（６）整理不同设备常用的电源线、地线配置情况，形成模板，供设计人员使用。

　　将不同类型的设备、设备端子、配线定义为不同的类，并将上述几个方面描述的不同的配线规则定义为不同的方法函数［１０－１１］，通过将数据计算封装为函数，可以避免传统的依赖人工计算导致的数据不准确性，在提高设计效率的同时，最大限度地提升设计质量。

　　２．２．２配线单元数量计算

　　基于２．２．１中计算出来的各类型配线的数量，计算不同配线类型所需的ＯＤＦ、ＤＤＦ、ＥＤＦ、ＶＤＦ端子的数量。再设置一定的端子预留比例，即ＯＤＦ、ＤＤＦ、ＥＤＦ、ＶＤＦ端子分别预留一定的备用量。最后根据“配线单元基础情况”计算出ＯＤＦ、ＤＤＦ、ＥＤＦ、ＶＤＦ等各配线单元的配置数量。

　　２．２．３配线柜数量计算

　　根据“综合配线柜分配方案类型”初步完成ＯＤＦ、ＤＤＦ、ＥＤＦ、ＶＤＦ的机柜的分配方案，再根据配线柜常用的高度及内部可承载的配线单元的数量，基于前述计算出来的各类型配线单元的数量计算出配线柜的数量。

　　２．２．４机柜布置位置计算

　　根据“机房基础情况”“设备配置情况”和前述计算出来的配线柜的情况，计算出通信机房内通信机柜的布置位置。

　　２．３自动出图

　　基于前述的数据输入和数据计算，实现通信设备配线计划、综合配线柜盘面布置及端子板分配、通信机柜设备布置的自动出图功能，主要包括图形绘制、工程数量表绘制、图框绘制。

　　其中图形绘制包括两部分，第一部分是图纸绘制环境的初始化，如字体、线型、绘图比例等设置，该部分可以使设计图纸更加统一化和规范化；第二部分是常见的直线、多段线、圆弧、圆形、矩形、文字、标注等标准图元绘制和自定义的参数化图元绘制。自定义参数化图元是指将设计中的主要元素如配线单元等定义为参数化图元，用以兼容不同场景的设计要求。工程数量表绘制是将数据计算中统计出来的工程数量以表格的形式绘制在图纸中。图框绘制是根据设计图规模选择尺寸合适的标准图框进行绘制。

　　３软件实现

　　３．１软件总体流程

　　采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ作为开发工具，基于ＡｕｔｏＣＡＤ平台利用．ＮＥＴ二次开发方式［１２］，开发了该辅助设计软件，实现了通信设备配线计划、综合配线柜盘面布置及端子板分配、通信机柜设备布置的数字化设计功能。软件包含６个主要功能模块：数据读取模块、数据处理模块、工程数量统计模块、通信设备配线计划生成模块、综合配线柜盘面布置及端子板分配生成模块、通信机柜设备布置生成模块。

　　数据读取模块主要负责输入数据文件的读取，输入数据文件格式为“．ｘｌｓｘ”或“．ｘｌｓ”，输入数据文件内容详见表１。

　　数据处理模块是软件的核心部分，考虑到不同设备类型具有不同的配线规则，人工绘制时容易出现错误，因此软件将设计内容进一步抽象为不同的类用以描述不同类型的设备、设备端子、配线线缆，将不同的配线规则进一步抽象为不同的配线方法函数。因为通信专业系统设备和线缆的更新迭代速度较快，因此未来也将根据最新的设计内容及设计规则进行优化和更新［１３－１５］。

　　工程数量统计模块负责将数据处理模块计算结果进行统计，统计结果在后续的生成模块中作为工程数量表的数据来源。

　　通信设备配线计划生成模块、综合配线柜盘面布置及端子板分配生成模块、通信机柜设备布置生成模块这３部分实现对应的自动出图部分。为了适配不同类型的配线单元，将配线单元制作成参数化的图元，可以根据行数、列数自动生成对应规格的配线单元图元。参数化的配线单元图元作为综合配线柜盘面布置及端子板分配中的盘面的基础。

　　软件总体流程如图１所示。

  

　　３．２软件界面与实现效果

　　软件界面采用基于．ＮＥＴＦｒａｍｅｗｏｒｋ的Ｗｉｎｆｏｒｍ开发框架［１６］实现。界面能够实现输入数据文件的读取、图纸类型的选择和图纸所属工程项目信息的输入。输入数据文件的读取部分：设计人员通过“浏览”按钮选择文件，通过“确认载入”按钮完成文件数据读取和数据计算。图纸类型的选择部分：主要包括“通信设备配线计划”“综合配线柜盘面布置及端子板分配”“机柜设备布置”３类。图纸所属工程项目信息的输入部分：设计人员可以填写该图纸的工程名称、工程阶段、图号、设计日期等内容。软件界面如图２所示，该软件界面操作简捷，易学易用。

  

　　自动生成的“通信设备配线计划”“综合配线柜盘面布置及端子板分配”“通信机柜设备布置”效果示意分别如图３～５所示。

  

　　４结束语

　　本文基于ＡｕｔｏＣＡＤ二次开发实现了通信设备配线计划、综合配线柜盘面布置及端子板分配、通信机柜设备布置等铁路通信专业设计内容，开发了铁路通信数字化设计软件，为不同设备类型定义了相应的配线方法函数，避免了人工绘制配线出现遗漏或者差错，通过将配线单元定义为参数化图元的方式可以适配不同规格的配线单元。提供了线数量计算、配线单元数量计算、配线柜数量计算、机柜布置位置计算、工程数量统计等功能模块，实现了图纸的自动绘制。通过数字化设计软件可有效提高设计效率，提升设计质量。在后续的研究中可以结合现有数据继续扩展，通过逐步扩展进一步提高通信专业数字化设计水平。

　　参考文献：

　　［１］陈灏捷，杨扬．联锁表自动生成软件的设计与实现［Ｊ］．铁路计算机应用，２０２１，３０（４）：７０－７５．

　　［２］陈家新，何乔．基于ＶＢ对ＡｕｔｏＣＡＤ二次开发的电机模型自动绘制系统［Ｊ］．机电工程技术，２０２１，５０（１１）：１７－２０．

　　［３］樊超．带式输送机智能辅助设计及总图绘制［Ｄ］．太原：太原科技大学，２０２０．

　　［４］李庆达，丁俊健，丁立刚．ＣＡＤ／ＣＡＭ建模构型方法总结与实践［Ｊ］．机电工程技术，２０２１，５０（３）：２２０－２２１．

　　［５］杨瑞宇．道岔控制电路辅助设计软件开发［Ｊ］．铁道通信信号，２０２２，５８（１）：１－６．

　　［６］刘朋慧，陈德伟，徐治学．基于图形特征识别技术的电码化辅助设计软件开发与应用［Ｊ］．铁道通信信号，２０２０，５６（９）：２１－２５．

　　［７］张鹏程，严陈，张轶，等．基于逆向工程的船舶螺旋桨数字化设计及数控加工技术探讨［Ｊ］．机电工程技术，２０２２，５１（５）：１４３－１４６．

　　［８］李晔．算量软件在建筑工程上的应用及问题探讨［Ｄ］．青岛：青岛理工大学，２０１５．

　　［９］韩成彦．探索ＬＫＪ基础数据自动化编制技术［Ｊ］．铁路通信信号工程技术，２０２１，１８（１０）：１９－２３．

　　［１０］ＢｅｎｊａｍｉｎＰｅｒｋｉｎｓ，ＪａｃｏｂＶｉｂｅＨａｍｍｅｒ，ＪｏｎＤ．Ｒｅｉｄ．Ｃ＃入门经典（第８版）［Ｍ］．（齐立博译）．北京：清华大学出版社，２０１９．

　　［１１］郑国平，任兆丹，崔优凯．隧道照明系统辅助设计与优化分析软件研发［Ｊ］．计算机工程与设计，２０２２，４３（１）：２９３－３０１．

　　［１２］李冠亿．深入浅出ＡｕｔｏＣＡＤ．ＮＥＴ二次开发［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２．

　　［１３］张杰．铁路计算机联锁软件制作专家系统的研究［Ｊ］．铁道标准设计，２０１９，６３（１１）：１６５－１７１．

　　［１４］张杰，阚佳钰．计算机辅助设计软件的智能化研究［Ｊ］．铁道通信信号，２０１９，５５（１１）：２３－２５．

　　［１５］张小松．汽车零部件数字化设计专用软件开发方法研究与应用［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１４．

　　［１６］廉龙颖，王希斌，赵艳芹．ＷｉｎＦｏｒｍ程序设计与实践［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０１９．

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