基于BIM技術(shù)應用優(yōu)化和改進信號機房布線工藝的研究

周奇鵬

摘 要：在地鐵信號室內(nèi)機房的綜合布線施工中，對于布線的技術(shù)標準要求越來越高。如何高效、高質(zhì)量、高標準的施工以達到預期的效果，是信號機房室內(nèi)綜合布線工程面臨的關(guān)鍵問題。使用建筑信息模型（BIM）的3D可視化功能構(gòu)建地鐵信號室內(nèi)機柜設(shè)備和電纜的3D模型，并結(jié)合可視化室內(nèi)機柜設(shè)備布局的三維模型和二維CAD設(shè)計圖，從而彌補以往缺乏三維視圖的缺點，以提高圖紙閱讀效率。通過碰撞檢查優(yōu)化布線方案，以減少在綜合布線施工階段可避免的損失和返工的可能性，使信號機房布線工藝實現(xiàn)標準化，從而達到優(yōu)化室內(nèi)布線的目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);信號室;綜合布線施工;可視化

1? 引言

隨著信息化技術(shù)在地鐵等軌道交通中持續(xù)的大力推行，地鐵信號工程建設(shè)中的信息化也是必然的趨勢。傳統(tǒng)的信號機房布線依據(jù)的是二維CAD設(shè)計圖紙和現(xiàn)場施工人員的經(jīng)驗，此種施工方式易出現(xiàn)人為因素造成的“錯、亂、漏、碰”問題。為了克服傳統(tǒng)施工過程中的問題，在廣州地鐵十八號線信號機房布線施工中使用BIM技術(shù)建立模型，將二維CAD設(shè)計圖轉(zhuǎn)變成三維立體模型，利用三維可視化的優(yōu)點做到提前對信號機房的布線進行規(guī)劃，達到標準施工、布線合理、工藝美觀和一次成型的效果。

2? 廣州地鐵十八號線工程概況

廣州軌道交通十八號線起始于南沙萬頃沙樞紐，終止于天河廣州東站，線路全長61.3Km，均為地下線;全線共設(shè)車站9座，其中換乘站8座，平均站間距7.6Km;最大站間距26.0Km，為橫瀝至番禺廣場站區(qū)間;最小站間距2.3Km，為石榴崗至琶洲西區(qū)區(qū)間。線路在廣州東站北側(cè)預留遠期向北延伸條件。其中信號關(guān)鍵設(shè)備機房共計26個，面積約2，354.39m2。

3? 施工難點

在傳統(tǒng)的信號機房集成布線設(shè)計中，二維設(shè)計結(jié)果的主要缺點是無法可視化，只能通過顏色，線條，圖標，塊和說明文字等抽象信息來表示。由于不夠清晰，再加上施工人員專業(yè)素質(zhì)的差異，在廣州地鐵十八號線的施工過程中容易出現(xiàn)以下問題。

3.1設(shè)計到現(xiàn)場施工存在誤差

傳統(tǒng)的室內(nèi)信號綜合布線項目的建設(shè)主要基于設(shè)計單位提供的2D平面圖。 施工人員對圖紙的理解不能與設(shè)計師的3D設(shè)計理念完全一致。在構(gòu)建三維布線時，信息的傳輸已經(jīng)經(jīng)歷了兩次第二維和三維信息的轉(zhuǎn)換。 由于設(shè)計和施工信息的傳遞不暢，很容易出現(xiàn)表達和理解上的偏差，最終影響施工。

3.2機房布線重復返工

施工人員根據(jù)二維平面設(shè)計圖進行布線，并將圖中獲得的分散信息整合到施工信息中，通常根據(jù)經(jīng)驗來進行施工。信號機房的布線較大且相對復雜，此外，不良的可視化無法在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題導致只能最后進行返工和糾正，這造成了時間與成本的浪費。

4? BIM技術(shù)特點

4.1可視化

可視化是BIM技術(shù)區(qū)別與傳統(tǒng)2D平面圖紙的最大區(qū)別之一。傳統(tǒng)的2D圖紙基本是點線面的形式構(gòu)成，需要很強的專業(yè)知識及文化背景。BIM技術(shù)將這一些轉(zhuǎn)變?yōu)?D的可視化模型，讓點線面變成了墻、梁、柱、門、窗，使得項目參與各方能夠?qū)ㄖw一目了然。而且這個建筑中的常用構(gòu)件還借用參數(shù)化、數(shù)字化的概念納入了數(shù)據(jù)信息及屬性，使得設(shè)計、施工、運維、業(yè)主等各方對于項目的質(zhì)量、成本、進度等都可以通過這些數(shù)據(jù)所分析出的結(jié)果進行掌控。這樣的可視化模型大大提高了參與各方的溝通效率，降低了障礙，為決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.2模擬演示

模擬演示也是BIM技術(shù)的一大亮點。傳統(tǒng)的演示只是對項目的最終效果及成果的展示，人們往往看到的是絢麗的動畫、精彩的3D。而BIM技術(shù)是可以從設(shè)計規(guī)劃到施工甚至是后期運營維護通過BIM模型進行真實的模擬，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等;在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發(fā)展時間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而來實現(xiàn)成本控制;后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。這些是傳統(tǒng)2D工作模式所達不到的效果，也是因為BIM模型具備建筑信息之后的產(chǎn)物。

4.3各方協(xié)同

傳統(tǒng)建筑業(yè)的工作模式基本是各自為戰(zhàn)的，信息之間溝通不暢，脫節(jié)、信息孤島的情況比比皆是。比如以往在設(shè)計中各個專業(yè)間的工作人員共同不暢或者不到位，經(jīng)常出現(xiàn)碰撞的問題，例如暖通專業(yè)在管線排布的時候，由于施工圖紙在各自專業(yè)圖上，所以真正工作時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計妨礙的綜合排布，必須重新設(shè)計或者返工，造成了浪費與工期延誤。BIM的協(xié)調(diào)性服務就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如：電梯井布置與其他設(shè)計布置及凈空要求之協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)等。

5? 研究方法及過程

5.1信號室內(nèi)機房布線基本原則

廣州地鐵十八號線的信號室內(nèi)機房的綜合布線施工不僅要滿足信號工程施工的技術(shù)要求，而且還要達到美觀的效果。在廣州地鐵十八號線中使用BIM技術(shù)進行建模布線的優(yōu)化需要盡可能遵循以下原則：

（1）綜合布線線纜間無明顯不合理的交叉;

（2）線纜走向敷設(shè)，最好是成排、分層敷設(shè)布置;

（3）電源線的布放走線應選擇最短徑路，避免繞行;

（4）電源線、發(fā)送線、通用線、接收線分開走線;

（5）載有移頻信息條件的配線，布線時與其他線纜分開，單獨走線;

（6）可彎曲線纜讓不可彎曲線纜，細纜讓粗纜;

（7）綜合布線發(fā)生沖突需要調(diào)整時，以不增加工程量為原則;

（8）綜合布線整體布局協(xié)調(diào)合理，整齊美觀。

5.2基于BIM的應用流程

廣州地鐵十八號線的信號機房布線施工前可以通過以下流程來提高信號機房布線的標準化工藝水準，同時前期的籌劃工作也可以消除施工過程中可能會存在的隱患。

（1）圖紙分析。施工的前提是熟悉分析圖紙，精準掌握布線施工信息。通過圖紙審核，確定是否存在設(shè)計不足，規(guī)避前期數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計錯漏。通過設(shè)計圖紙中設(shè)備布置圖、電路連接圖、端子配線表、文字描述等提取出機柜分布、線纜種類、數(shù)量及線徑等有效信息。

（2）規(guī)劃方案。布線規(guī)劃嚴格按照上述布線規(guī)則要求，根據(jù)線纜的種類、線徑等信息確定每層布線方案，利用CAD軟件繪制單層分層二維布線圖。整體方案規(guī)劃完成后，建立三維BIM模型。

（3）建立三維模型。利用設(shè)計圖紙規(guī)劃布線方案，基于BIM軟件實現(xiàn)三維建模。模型圖元表示設(shè)備的實際三維幾何圖形，明確模型分類、尺寸及單位等，構(gòu)建參數(shù)化的模型數(shù)據(jù)庫。

（4）碰撞檢測。在布線施工前，對綜合布線進行碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢測報告，優(yōu)化布線設(shè)計，基本消除由于設(shè)計及規(guī)劃方案遺漏、錯誤、缺失或者碰撞而產(chǎn)生的隱患。

（5）指導施工。模型優(yōu)化、設(shè)計確認后，對技術(shù)及施工人員進行可視化施工交底，施工技術(shù)人員嚴格按照三維布線模型指導施工，提高施工工藝質(zhì)量。

6? 總結(jié)

隨著軟件技術(shù)發(fā)展和人工智能技術(shù)的進步與成熟，在廣州地鐵十八號線的建設(shè)中使用BIM技術(shù)對信號機房布線流程進行三維建模，通過施工前的電腦模擬演示，不但可以有效的解決碰撞、遮擋、錯誤以及遺漏等問題，還有效的避免工期的延誤，優(yōu)化了技術(shù)交底過程，更保證了各個信號機房布線工藝的標準化。保證廣州地鐵十八號線信號機房布線的合理性、安全性、合規(guī)性，同時也可以減少返工從而降低成本。

參考文獻：

[1]朱志明.信息機房施工及綜合布線設(shè)計技術(shù)分析[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2017（35）：74-75.

[2]姚杰，蘭淵. BIM技術(shù)在張呼鐵路站房建設(shè)中的應用[J]. 中國鐵路，2018（5）：13-17.

[3]中國鐵路總公司. 高速鐵路信號工程施工技術(shù)規(guī)程：Q/RC 9607—2015（S）. 北京：中國鐵道出版社， 2016

[4]郭宗昊.BIM 技術(shù)在鐵路信號室內(nèi)綜合布線施工的應用[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2019（01）：79-81.