BIM技術在鐵路通信信號室內施工的應用探討

張旭柏，楊帆

（中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司，山西太原 030023）

0 引言

隨著我國鐵路建設事業的突飛猛進，每年都有大量的鐵路項目在不斷建設，并且許多項目施工工期緊、工藝要求高，施工單位施工壓力大。在傳統鐵路通信信號室內施工中，通常依據經驗進行，時常發生返工。為此，BIM 作為一種新型信息化技術，能夠很好地對鐵路通信信號室內施工進行優化，對通信信號室內設備的安裝及布線進行模擬展示，解決當前鐵路通信信號室內施工中存在的問題，提高通信信號室內施工質量及工藝［1-3］。

1 BIM技術的含義及其應用

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，是一種應用于工程設計、建設、管理的數據化工具。BIM可為設計團隊以及包括施工、運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期等方面發揮重要作用。

二維技術制作的通信信號室內施工圖紙主要是由線段、線條、圖形、符號等元素組成，對于施工中線纜橋架的尺寸、安裝位置、線纜路徑的貫通情況、室內布線的碰撞情況都難以詳細明確，施工過程中主要依靠專業技術人員的經驗指導室內綜合布線施工。由于施工環境或技術人員人為因素，線纜布線經常會出現“錯、漏、交叉”等問題，造成大量返工和電纜材料的浪費，影響了整體的工藝美觀效果，不合理的布線也給后續的運營維護埋下隱患。

2 BIM技術指導通信信號室內施工

2.1 建立房屋建筑模型

根據設計單位提供的CAD 圖紙，初步建立房屋建筑模型（見圖1）。初步建立的模型要達到項目所需精度，通過建筑模型可以為房建專業提供工程量統計、材料計算、施工模擬、進度計劃以及裝修效果等專業指導，在模型搭建過程中應與各個專業工程師溝通協調，做好預埋管線、過墻洞、溝槽、接地系統等接口工作的建模［4-6］。

圖1 房屋建筑模型

2.2 機柜模型安裝及線纜路徑優化

鐵路通信信號專業設備相對其他專業有其特異性，需要單獨建模。根據物資招標后設備廠家提供的機柜尺寸、照片等資料，通過3D 建模軟件，對所需的設備建立相應的標準構件族，達到BIM 模型與實際一致的效果。根據室內設備布置平面圖將各個機柜族模型擺放到位，以BIM 三維可視化直觀呈現機柜現場安裝情況。機柜安裝后，根據房間布局和其他設備位置確定靜電地板鋪設方案，最大程度保證靜電地板減少切割，達到降本增效的目的。根據組合側面配線表及上下部走線原則設計合理線纜路徑，基于靜電地板的鋪設方案和機柜位置設計出下部走線架路徑，保證走線架正好處于靜電地板的正下方，避免與靜電地板支柱產生碰撞。建模時要符合施工的實際情況，柜體與柜體、底座、線纜橋架之間的絕緣處理均要在模型中體現。室內設備及走線架布置見圖2。

圖2 室內設備及走線架布置圖

2.3 設計圖紙配線分析和制表

2.3.1 芯線制表

分析專業設計圖的配線表，對每根芯線從始端到末端進行統計，制成詳細的芯線表格（見表1）。

表1 芯線表

2.3.2 芯線表歸類分析

對統計好的芯線表進行歸類分析，將相近始端和末端的芯線統計為1根護套線，即可統計出所有的線纜（見表2）。

2.3.3 備用芯線統計

護套中的芯線有時會有剩余，或者為了工藝的美觀會增加一些線纜，對這些線纜和剩余的芯線進行統計整理作為備用芯線移交業主，可為后期的運行維護提供便利（見表3）。

表2 芯線表歸類統計

表3 備用芯線統計

2.4 室內線纜敷設優化調整

在室內綜合布線施工中應用BIM 技術，可實現對線纜敷設進行優化調整。依據設計要求配線和布線的原則如下：

（1）組合柜電源線靠走線架前部最下層布設，移頻柜電源線靠走線架后部最下層布設；

（2）計算機監測的線纜在電源線另一側，線纜較多時可依次布設在上方兩側；

（3）設備機柜間線纜布放于中間位置，然后由近至遠依次往外排列，線纜較多時近端在下層，遠端在上層；

（4）軌道電路屏蔽線纜按照從移頻柜左側引出發送線纜、右側引入接收線纜布放，其他配線依次向上布放；

（5）道岔引入線纜靠走線架前部、信號機引入線纜靠走線架后部依次布放在上方；

（6）電源屏引出至機械室機柜線纜靠近機柜側布放，電源屏引出至聯鎖、列控、CTC、集中監測、缺口監測、ZPW-2000軌道監測電源線靠另一側布放；

（7）聯鎖、列控驅采纜應獨立設置走線架，并分兩側布放；

（8）ZPW-2000 軌道電路維護及監測柜至移頻柜線纜與信號集中監測至組合柜監測線纜獨立設置走線架。

結合專業技術人員的布線經驗，在模型中繪制出每條線纜，并按照布線原則做好分層，在線纜模型繪制過程中有效解決錯、漏、交叉等各種問題。模型不僅能讓工作人員直觀地了解線纜的走向，更包含了工作過程中所需要的各種信息，如線纜的型號、顏色、長度以及其對應的端子等。應用BIM 技術呈現的室內上下部走線見圖3。

2.5 指導現場施工

完成室內設備布置的三維可視化設計后，對已經建立的模型進行時間軸的設定，即可實現室內設備安裝的施工預演，工作人員可按照模型安裝設備。通信信號室內設備布線非常繁瑣，利用BIM 模型創建電纜敷設布置和電纜路徑斷面圖，讓工作人員更加直觀地了解室內布線，從而減少返工和材料浪費等問題，使室內綜合布線更加合理，工藝更加美觀。通過合理優化的線纜路徑以及模型提供的電纜長度數據，有效減少了線纜的使用量，節約了大量成本，提升了工作效率。將模型中的詳細信息轉化為電子文件，可直觀展示各種材料及型號，既降低了工程人員的統計工作量，又減少了二維圖紙不直觀產生的錯、漏統計，有利于施工過程中準確統計材料，更加有效地進行材料使用卡控。

2.6 設備全生命周期管理

圖3 室內上下部走線圖

施工完成后，應用BIM 技術對鐵路信號室內設備進行運用維護，能夠對鐵路信號室內設備進行全生命周期管理。對鐵路信號設備的生產廠家、設備型號及規格、生產日期、安裝及調試日期、維修、更換及報廢等信息進行參數化，建立完備的設備狀態數據庫，使數據與實際情況一致，實現對設備信息的精確統計，同時可輸出報表，方便運營方隨時查閱，對實現設備全生命周期管理的運維管理具有重要意義。

3 結束語

在鐵路通信信號室內施工中探索BIM 技術應用，主要以三維模型為主要手段，使得施工過程更加詳細明確，施工效率有很大提高，盡量避免或減少返工所造成的材料和人力的浪費，對于提高工程質量、縮短工期、降低成本都起著非常重要的作用。