BIM在鐵路信號工程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐

王丹娜

【摘 要】鐵路信號設(shè)計(jì)使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，很容易出現(xiàn)各種問題。本文作者基于這種情況，闡述了利用BIM技術(shù)在鐵路信號設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，在分析傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中問題的時(shí)候，總結(jié)了BIM技術(shù)信號設(shè)計(jì)優(yōu)勢，如實(shí)現(xiàn)三維可視化和精確定位等，在此基礎(chǔ)上，分析了BIM技術(shù)在鐵路信號設(shè)計(jì)中存在的價(jià)值和真正意義。對于現(xiàn)代鐵路信號的發(fā)展來說有非常大的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);鐵路信號;施工;信號設(shè)計(jì)

在建筑行業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)與建筑行業(yè)相輔相成，成為重要的輔助技術(shù)。在鐵路信號工程施工中，計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助施工建設(shè)推動(dòng)了鐵路信號發(fā)展的現(xiàn)代化。文章中提到的BIM技術(shù)就是計(jì)算機(jī)與建筑施工行業(yè)相結(jié)合的重要體現(xiàn)，目前也是非常重要的施工技術(shù)之一，利用計(jì)算機(jī)BIM技術(shù)將施工變成可視化，把設(shè)計(jì)結(jié)果可視化展示，分析在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)問題，對信號設(shè)備的安裝與布線等進(jìn)行相關(guān)的模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建設(shè)施工中存在的問題，科學(xué)指導(dǎo)施工，提升鐵路信號建設(shè)的質(zhì)量。

一、BIM技術(shù)簡析

Building? Information Modeling是BIM的簡稱，國際上公認(rèn)將其翻譯為建筑信息模型，BIM技術(shù)的主要內(nèi)容是將建筑工程項(xiàng)目每個(gè)環(huán)節(jié)涉及到的信息、數(shù)據(jù)作為模型建立的依據(jù)，以此建立信息化模型，所以是一種真實(shí)數(shù)據(jù)分析的得到的工程建筑模擬。BIM技術(shù)有很有優(yōu)勢，利用BIM技術(shù)完成的建筑項(xiàng)目工程，具有信息完備性和工程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性、項(xiàng)目的可視性和直觀性等特點(diǎn)。BIM技術(shù)因?yàn)榫邆涞倪@些優(yōu)勢，以及良好的建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)換能力，被國內(nèi)很多行業(yè)廣泛使用，最近幾年建筑行業(yè)逐漸成為市場經(jīng)濟(jì)中重要的一部分，而BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中，得到了很廣泛的使用。在BIM技術(shù)廣泛使用之前，建筑行業(yè)的良好輔助技術(shù)是CAD技術(shù)[1]。利用BIM技術(shù)可以提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員的工作效率，確保建筑項(xiàng)目的建筑質(zhì)量。主要運(yùn)用在建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)階段，在收集建筑工程涉及到的各項(xiàng)信息的同時(shí)，利用三維技術(shù)設(shè)計(jì)工程建筑，優(yōu)化設(shè)計(jì)，給人們更加直觀的設(shè)計(jì)展示。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)建筑工程信息數(shù)據(jù)共享，降低了因?yàn)閿?shù)據(jù)重復(fù)轉(zhuǎn)接而人為存在的誤差，造成建筑工程中存在的失誤，確保信息的真實(shí)性與實(shí)效性。

二、傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中存在的問題

鐵路信號工程設(shè)計(jì)中一般都使用CAD繪圖軟件制圖，所以平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)說明文件等基本都以二維交付的模式進(jìn)行，在設(shè)計(jì)的過程中使用同一的格式和規(guī)范說明，使用CAD為二次開發(fā)設(shè)計(jì)軟件來提升設(shè)計(jì)的效率，從而避免減少人為操作中存在的誤差。但是在二維設(shè)計(jì)中，建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)結(jié)果是非常抽象的，以顏色、線型、圖標(biāo)與文字說明完成的設(shè)計(jì)表達(dá)，這種方式存在理解與判斷上的誤差，如設(shè)計(jì)單位、施工單位、業(yè)主之間的理解偏差，導(dǎo)致建筑施工存在很多問題，出現(xiàn)信息反映錯(cuò)誤與漏洞等等問題。這些出現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，①信號專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)需要以多種圖形符號來表示不同的設(shè)備，圖紙中智能反映出單一的信息，如信號設(shè)備界限等問題圖紙就很難反映出來。設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候設(shè)計(jì)人員要遵照規(guī)范，依照施工工程的實(shí)際情況設(shè)計(jì)，建筑工程存在諸多不確定因素，由于二維設(shè)計(jì)難以直觀體現(xiàn)，在施工中容易出現(xiàn)較多問題。②信號設(shè)備需要使用電纜與光纜連接，站內(nèi)與區(qū)間內(nèi)排線、布線等工作量大，還要兼顧一定的設(shè)計(jì)原則，現(xiàn)場施工受到多種因素限制，影響施工進(jìn)度。

三、BIM技術(shù)在鐵路信號設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢

1.可視化優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位

信號工程設(shè)計(jì)中，前文講到，基本上都使用二維設(shè)計(jì)為主，設(shè)計(jì)圖紙中的坐標(biāo)、里程、線路等表示并不直觀，再加上施工期本身受到多種因素的限制，很多技術(shù)難以滿足施工的實(shí)際要求。使用BIM技術(shù)，綜合采集施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和相關(guān)的信息，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的建模，將站前工程施工與施工完成之后的整體效果展示出來，這種方式對于鐵路信號設(shè)計(jì)來說更為有利，直觀表達(dá)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備模型的精準(zhǔn)定位。BIM技術(shù)在鐵路信號中的運(yùn)用，還可以讓布線等復(fù)雜工序表達(dá)更加直觀，可以觀看到線路位置、角度等地帶，避免在施工中出現(xiàn)問題導(dǎo)致工程進(jìn)度變緩的出現(xiàn)。

2.精細(xì)化施工環(huán)節(jié)

使用BIM技術(shù)可以有效解決碰撞與顯示遮擋、管線之間的線路選擇等問題。由于二維圖紙的設(shè)計(jì)屬于單獨(dú)的設(shè)計(jì)，每個(gè)單位以其本專業(yè)的設(shè)計(jì)為個(gè)體進(jìn)行的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖紙中涉及到的設(shè)備情況、布線情況，由于每個(gè)專業(yè)之間并沒有綜合圖紙，所以不同專業(yè)之間出現(xiàn)碰撞與遮擋，如信號與接觸網(wǎng)之間、與通信、橋梁、隧道之間多個(gè)專業(yè)的碰撞遮擋比較明顯，利用BIM技術(shù)建模，讓多個(gè)專業(yè)在站前工程BIM技術(shù)上融合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中存在的碰撞問題和遮擋問題。BIM技術(shù)具有一定的靈活性，可以在設(shè)計(jì)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，確保最終設(shè)計(jì)的安全性與合理性，減少設(shè)計(jì)成本和降低設(shè)計(jì)出現(xiàn)返工的概率，有效避免工期延誤[2]。

3.綜合優(yōu)勢分析

鐵路信號工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)技術(shù)、模擬施工、運(yùn)行維護(hù)施工等等都存在一定的缺陷。使用BIM技術(shù)可以更加直觀的展示出施工的整體情況，BIM技術(shù)可以處理好模型的問題、完成三維可視化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中很難在施工前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，但是BIM技術(shù)具有壓倒性的優(yōu)勢，具備更高的專業(yè)性。

四、在鐵路信號設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)的價(jià)值

1.信息數(shù)據(jù)表達(dá)直觀化

信號設(shè)備具有一定的特點(diǎn)，BIM技術(shù)根據(jù)信號專業(yè)設(shè)備的特點(diǎn)把涉及到的專業(yè)與設(shè)備進(jìn)行翻模，以此為依據(jù)組建模型，如信號機(jī)模型庫建之后可以方便設(shè)計(jì)單位使用相關(guān)模型，同時(shí)還增強(qiáng)了設(shè)計(jì)成果交付價(jià)值。設(shè)計(jì)單位使用BIM技術(shù)把三維設(shè)計(jì)成果交給施工單位，施工單位按照規(guī)范與要求接受設(shè)計(jì)成果，以此為依據(jù)開展施工。直觀的設(shè)計(jì)成果交付降低了施工中容易出現(xiàn)的漏洞與誤差，同時(shí)還可以及時(shí)更正其中存在的問題，降低返工設(shè)計(jì)成本與優(yōu)勢。BIM技術(shù)設(shè)計(jì)成果還可以在虛擬系統(tǒng)中設(shè)計(jì)，為設(shè)備模型增加附屬性質(zhì)，讓設(shè)備的安裝與設(shè)備的數(shù)據(jù)表達(dá)更加直觀化，同時(shí)還可以最大程度展現(xiàn)出多個(gè)專業(yè)、系統(tǒng)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享。

2.綜合檢查可能存在的設(shè)計(jì)問題

鐵路信號建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)備的碰撞和遮擋檢查比較重要，主要是專業(yè)內(nèi)部設(shè)備的碰撞檢查和專業(yè)之間的碰撞檢查等，顯示設(shè)備之間遮擋與碰撞檢查、電氣設(shè)備位置的安全凈距離檢查等等。專業(yè)內(nèi)部碰撞檢查要從信號設(shè)備自身的角度出發(fā)，從設(shè)計(jì)上考慮位置，是否存在重疊、尺寸等等原因，造成空間使用上的不足、專業(yè)之內(nèi)的碰撞和遮擋問題，需要考慮信號設(shè)備是否與設(shè)備之間產(chǎn)生碰撞，信號遮擋針對信號機(jī)設(shè)備。信號專業(yè)電氣設(shè)備安全距離檢查，是考慮信號設(shè)備的所在位置與電氣特性要求之間的安全距離。使用BIM技術(shù)可以加強(qiáng)對設(shè)備的碰撞與遮擋進(jìn)行檢測，減少建筑施工工程中存在的隱患，及時(shí)找出存在的問題并且修正維護(hù)，保障設(shè)計(jì)成果可以正確指導(dǎo)鐵路信號設(shè)計(jì)施工。

五、結(jié)語

綜上所述，鐵路信號二維設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)范式存在缺陷，新時(shí)代下建筑行業(yè)運(yùn)用的技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)變，BIM技術(shù)具備極強(qiáng)的優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值，以BIM技術(shù)為核心對建筑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，全面檢查系統(tǒng)且優(yōu)化系統(tǒng)，讓設(shè)計(jì)更加直觀明確，提升鐵路信號建設(shè)施工效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 趙文武， 曾紹武， 趙欽，等. BIM技術(shù)在鐵路信號設(shè)備數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用研究[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 2017， 61（1）：127-133.

[2] 馬彎， 易思蓉， 楊冬營，等. 基于BIM技術(shù)的鐵路中間站三維設(shè)計(jì)方法研究及實(shí)踐[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 2017， 61（10）：43-47.