BIM技術在城市軌道交通剛性接觸網中的應用分析

馬登峰

（中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司，成都610041）

1 引言

在城市軌道交通建設中，接觸網是構成牽引供電系統的最主要部分之一，肩負著為電力機車提供持續穩定的靜電能的責任。牽引供電系統的設計和施工是保證整個電氣化鐵路正常穩定運行的重要前提。在設計牽引供電系統時，必須確保其具有高質量和高精度，以充分滿足城市軌道交通運營的需要。BIM技術是建筑信息模型技術，其三維設計理論可以為城市軌道交通建設的穩定性和安全性提供重要的理論保障和支持。

2 當前BIM 技術應用方式的不足

隨著近年來我國鐵路軌道交通建設的不斷發展，相應的BIM 技術也得到了飛速的應用和提升，在建筑領域掀起了一股熱潮。國家和政府也逐漸重視起BIM 技術的應用，并重視對BIM 技術的提升。在城市軌道交通建設中，應用BIM 技術可以實現可視化，克服原有二維設計理論難以表達出來的內容，從根源上提高設計質量。目前，BIM 技術已應用于鐵路建設，相關公司也開發了基于數字地圖系統的鐵路三維空間選擇系統。能夠實現基于BIM 技術的規劃設計，線路選線以及方案對比。有利于相關工作人員能夠充分認識到鐵路建設過程中的現狀和問題，合理安排設計內容，優化設計方案，提升設計質量[1]。

從當前絕大多數城市軌道交通剛性接觸網網絡來看，接觸網的設計主要采用二維的方式來進行，設計成果也是通過二維設計圖來體現。實際人員主要使用基于CAD 平臺的二次開發軟件進行聯絡網平面布置工作，并應用計算機網絡附帶的相關計算程序計算繪圖參數，自動化設計在一定程度上實現，提高了設計效率。但是，隨著城市軌道交通項目需求的不斷增加，相應的信息量逐漸增加。相關單位對工程設計以及相關建設運營的要求也越來越高，傳統的二維CAD 是幾何方案，已經不能夠滿足當前工程項目建設的需要[2]。首先，二維設計無法為施工人員體現三維的復雜的空間關系，容易出現施工的誤差而造成項目不必要的返工情況，導致生產成本的提升。二維設計方式也難以對接觸網工程的外部環境進行全面改制和直觀的認識，對于一些特殊復雜的施工，需要實際人員進行現場勘察才能夠確定方案。設計人員的工作量急劇增加，導致設計時間更長，效率更低。

同時，目前剛性接觸網絡設計缺乏共同的設計平臺，專業人員之間的合作程度不高，難以及時實現相關接口數據的共享，從而不能夠發現設計之間的沖突，而這將對工程產生不利的影響。在進行城市軌道交通接觸網設計過程中，需要明確運行環境與接觸網系統之間的關系，實現機電系統的復合構造。與3D 設計相比，2D 設計具有有限的信息量，設計文件和設計圖紙之間的相關性很弱，沒有完全反映相關接觸網系統設備和設施之間的連接和相互作用，也沒有辦法反映系統與外部環境之間的關系。相關二維設計圖紙只能單一地反映出某方面的問題，施工人員在施工過程中容易出現歧義，進而造成整體施工效果偏差，降低施工效率。

3 接觸網BIM 設計的相關進展

BIM 技術起源于美國，到目前為止在世界范圍內獲得了廣泛的應用和研究，國際上相應的BIM 數據的標準也趨于成熟。BIM 設計理論和技術的應用，為相關建筑行業提供了更為有效的設計形式，促進設計圖紙朝向立體化和三維化的方向發展。當前BIM 技術在發達國家已經得到了廣泛應用，相關的應用價值也得到了廣泛的認同，我國BIM 技術起步較晚，然而，近年來其也取得了快速發展，為建筑業注入了新的動力和活力。國家相關單位和科研團隊逐漸重視起BIM 技術的作用，業主對BIM 技術的認識也不斷提升。我國當前很多建設工程項目已經開始應用BIM 技術，如上海迪士尼、上海中心大廈、北京奧運會奧運村以及香港地鐵項目等，都使用了空間規劃BIM 技術。分析建筑領域的發展方向，我們可以發現BIM 技術是未來工程項目發展的必然趨勢。

在軌道化交通設施建設過程中，根據BIM 技術在建筑領域的相關設計和應用經驗，積極推進軌道鐵路系統BIM 技術的應用和研究。在城市軌道交通中應用BIM 技術開展設計工作，可以有效克服傳統二維設計中的不足之處，提升設計的質量。中鐵第一勘察設計院有限公司采用BIM 技術進行試點研究，并在相關軟件平臺的技術支持下完成隧道模型和施工模擬工作的建設，它有效提高了整體施工效率，降低了施工成本，縮短了施工周期。

4 接觸網BIM 設計工作

4.1 建立BIM 模型

在建立城市軌道交通專業的BIM 模型的時候，第一步就是要創建一個連接網絡的BIM 模型，而且還可以對接觸網系統工程中的相關設計原則和設計參數進行表征，并通過專業的軟件進行參數的封裝。三維模型的構建可以更好地實現設計的數字化和參數化，結合城市軌道交通接觸網設計的要點和需求，創建專業性的接觸網設備設計，有針對性地構建相關BIM 模型，包括接觸網模型和非接觸模型。聯系網絡專業人員進行BIM 建模的準確性需要滿足一定的標準和精確的幾何要求。軌道交通接觸網絡包括各種組件，在聯系網絡項目的BIM設計工作之前，首先需要完成聯系網絡組件模型的創建，包括組件、支柱、設備模型和基本模型。將相關模型存儲在軟件中以進行統一部署和管理。其次需要做的是構建懸鏈線組件模型，包括額外的懸架，組裝和腕部組裝工作。減少接觸網設計工作的工作任務，進一步提高設計效率。最后還需要完成接觸網上模型的設計，該模型設計是根據具體的城市軌道交通線路情況，把相關設計原則應用到三維場景之中，進行模型的構造和運行工作。

4.2 BIM 設計分析工作

使用BIM 組件的模型，可以檢查城市軌道交通接觸網絡的安裝合理性，并查看是否存在沖突，包括絕緣距離的檢測和限界的檢測。檢查合格之后進行施工圖的生成工作，利用BIM模型創建各種立面、平面、剖面圖，從而能夠更直觀地觀察到相應的設計情況。在BIM 模型中畫出接觸網的施工平面圖，并可在設計變更時隨時進行更改，提高了接觸網的設計工作效率，縮短了設計時間，降低了施工工藝的成本。在生成設計圖之后，通過使用相關程序對聯系網的BIM 模型進行統計工作，并且可以獲得零部件列表和各種零部件的類型。利用系統進行工程數量表的自動創建工作，并實現同步模型的更新。聯系網絡BIM 模型包括有關各種零部件及其零部件的幾何形狀，安裝和材料的信息，可通過數據接口導出以進行分析和計算。如果將基礎和支柱相關的安裝數據導入結構分析軟件，則可以執行支柱和基礎負荷計算和檢查。

5 結語

綜上所述，BIM 技術在城市軌道交通接觸網設計中具有極大的優勢，利用BIM 技術可以完善接觸網設計的相關方案，實現技術操作的可視化。利用BIM 技術實現可視化，信息完整性，信息協調和信息交互的優勢，打破傳統二維設計的獨立互補合作模式，提升了接觸網設計的水平和效率。隨著BIM 技術的不斷發展和在城市軌道交通接觸網設計中應用的逐漸深化，將會進一步改善城市軌道交通接觸網設計工作的不足之處，它可以改善整體設計進度，確保城市軌道建設項目的有效發展。