基于鐵道信號施工BIM數(shù)據(jù)庫建設(shè)方案

馬瑞 張建平

摘要：本文主要針對鐵路信號存儲BIM標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)研究，包括對信號部件的分解模式、屬性要求、應(yīng)用案例和IDM等的研究;參考大量資料文獻(xiàn)中對鐵路信號施工BIM數(shù)據(jù)庫建設(shè)研究，提出了實(shí)現(xiàn)鐵路信號施工BIM數(shù)據(jù)庫建設(shè)方法，并依據(jù)不同研究下，BIM仍然存在的相關(guān)問題提出相應(yīng)的解決方法。經(jīng)過實(shí)踐研究表明，BIM數(shù)據(jù)庫儲存不僅可以應(yīng)用到鐵道信號施工之中，也可以應(yīng)用到鐵路的其它工程領(lǐng)域。為制定鐵道工程BIM數(shù)據(jù)庫實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，將有效促鐵路BIM軟件的開發(fā)以及為今后對鐵路BIM數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用研究提供參考。

Abstract： This paper mainly focuses on the research on BIM standard of railway signal storage， including the decomposition mode of signal components， attribute requirements， application cases and IDM. Referring to the research on BIM database construction of railway signal construction in a large number of documents， this paper puts forward the construction method of BIM database for railway signal construction， and puts forward the corresponding suggestions according to the related problems of BIM under different studies. The practice shows that BIM database storage can not only be applied to railway signal construction， but also to other engineering fields of railway. In order to formulate the implementation standard of BIM database for railway engineering， it will effectively promote the development of railway BIM software and provide reference for the application research of railway BIM database in the future.

關(guān)鍵詞：鐵道信號;BIM數(shù)據(jù)庫;建設(shè)方案

Key words： railway signal;BIM database;construction scheme

中圖分類號：U231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0187-02

0? 引言

隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外建筑行業(yè)已經(jīng)開始滿足各種BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。與建筑行業(yè)相比，BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)起步較晚。目前，大部分與鐵路有關(guān)的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍在研究制定中。典型的BIM標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)基礎(chǔ)類（IFC）國際標(biāo)準(zhǔn)和BIM系列標(biāo)準(zhǔn)，由鐵路BIM聯(lián)盟（CRBIM）IFC制定和發(fā)布，是BIM數(shù)據(jù)存儲和交換標(biāo)準(zhǔn)化的綜合國際標(biāo)準(zhǔn)。基于這種情況，國內(nèi)外鐵路信號BIM技術(shù)專家，介紹了鐵路信號BIM存儲標(biāo)準(zhǔn)的定義，提出了鐵路信號BIM存儲標(biāo)準(zhǔn)缺失的基本解決方案，以保證鐵路技術(shù)全生命周期信息交換的集成性和完整性。

1? 鐵路信號BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)的研究內(nèi)容與原則

依據(jù)我國制定的“鐵路信號BIM存儲標(biāo)準(zhǔn)”中的相關(guān)內(nèi)容：信號部件的分離、屬性要求、應(yīng)用案例和信息供應(yīng)手冊（IDM）。在現(xiàn)有鐵道施工標(biāo)準(zhǔn)和站前專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之中，對鐵道信號領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充和完善;鐵路信號BIM標(biāo)準(zhǔn)的測試和開發(fā)應(yīng)遵循七個(gè)基本原則：可移植性、可擴(kuò)展性、兼容性、選擇性、抽象性、可重復(fù)性和用戶友好性[1]。

2? 鐵路信號構(gòu)件分解研究

2.1 分解模式

拆除鐵路構(gòu)件有三種方式：系統(tǒng)拆除、實(shí)體拆除和空間規(guī)劃。空間分解主要用于建筑施工。軌道信號主要用于在地下場地基礎(chǔ)上安裝不同的系統(tǒng)和電纜布置，并沒有突出線路的空間布置。因此，信號技術(shù)主要采用系統(tǒng)與實(shí)體分離相結(jié)合的方法，將鐵道信號系統(tǒng)細(xì)分成為若干個(gè)子系統(tǒng)，然后在設(shè)備級對各子系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行分解。

2.2 共享構(gòu)件

在鐵路系統(tǒng)的信號部件中，有些部件可分為其他鐵路專業(yè)，如電纜、標(biāo)志、電源、管道、機(jī)柜、立柱等，這些部件不僅可用于信號技術(shù)，也可以應(yīng)用在鐵道工程其它方面。這些組件在數(shù)據(jù)定義過程中成為“共享組件”，盡可能利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“最小擴(kuò)展”，所有專業(yè)領(lǐng)域首先對各自專業(yè)的劃分部分進(jìn)行分類，然后將其放在其他專業(yè)領(lǐng)域。

2.3 鐵路信號BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定

在部件設(shè)計(jì)中，信號技術(shù)中常用的部件被列為“系統(tǒng)子系統(tǒng)設(shè)備”，但部件和部件（或概念與概念、類與類）間相互關(guān)聯(lián)。現(xiàn)行的統(tǒng)一建模語言（UML）主要用于鐵路標(biāo)準(zhǔn)BIM的制定，鐵路信號專業(yè)的UML模型中每個(gè)組件都可以定義為“類”，信號子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以用“關(guān)聯(lián)、聚合、組合、泛化、依賴”的比率來定義，“實(shí)現(xiàn)”所表示的鐵路信號分配和中央定位系統(tǒng)的UML模型如圖1所示。

3? 鐵路信號屬性需求研究

屬性要求是BIM標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容之一。應(yīng)要求列車信號屬性根據(jù)部件轉(zhuǎn)換到：定義的結(jié)果分配每種類型部件的屬性。需要注意組間的重復(fù)定義，在圖1之中就是組合不同子系統(tǒng)的相同組件，然后在合并后為每種類型的組件定義屬性，并在每個(gè)屬性集中定義具體的屬性[2]。每個(gè)組件類型一些與大多數(shù)組件相同的屬性類型具有組件標(biāo)識屬性、幾何屬性、材料屬性等，為了有效避免對不同子系統(tǒng)的重復(fù)定義，首先要對鐵道信號的系統(tǒng)集進(jìn)行統(tǒng)一整理，然后對每種類型的不同組件的具體屬性進(jìn)行定義[3]。這些屬性都是依據(jù)不同組間的不同技術(shù)屬性進(jìn)行區(qū)分的，對每個(gè)組件都是分開定義的。無論是公共屬性還是專有屬性，其組件都包含基本描述和相關(guān)信息。屬性需求列表如表1所示。基本描述包括組件編號、類型、屬性集、屬性、描述和值類型。關(guān)聯(lián)信息定義組件貢獻(xiàn)的共同或共同性質(zhì)。組件的類型主要是由于屬性加點(diǎn)存在的集存類型，其必須在單獨(dú)的表中列出。

4? 鐵路信號用例及IDM研究

鐵路信號IDM的目標(biāo)是規(guī)范在整個(gè)生命周期的某個(gè)階段，向軟件供應(yīng)商提供交互需求，最終提供實(shí)現(xiàn)鐵路信號機(jī)BIM存儲標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。通過對應(yīng)用實(shí)例的定義和分析，可以明確定義每個(gè)應(yīng)用主體之間信息交互的目的。在鐵路信號IDM的實(shí)際開發(fā)過程中，涉及多種信息的使用情況。程序的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)實(shí)施依據(jù)用戶的需求進(jìn)行制定的，其主要是突出應(yīng)用案例的真實(shí)性。鐵道信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是將一個(gè)IDM的交互實(shí)例進(jìn)行信息交互需求的描述作用，并對其運(yùn)行階段以及內(nèi)容進(jìn)行描述。

交互需求可以更精確地描述流程圖中的數(shù)據(jù)對象，并根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整交互表的格式和內(nèi)容。鐵路信號系統(tǒng)第一規(guī)劃階段的交互要求（部分）見表2，其中，該計(jì)劃的第一階段是由于鐵路信號系統(tǒng)的交互要求，特別是在信息交換過程中，包括發(fā)送者和接收者;交換過程的目的和內(nèi)容以及應(yīng)用的相關(guān)領(lǐng)域，這些屬性集也是IDM的一部分。在IDM中，屬性集可以直接使用屬性需求中定義的屬性信息。

5? 結(jié)束語

本文主要描述了鐵道信號BIM建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容，以及對信號組件的分解、屬性要求、應(yīng)用案例和IDM的研究，通過上述內(nèi)容的研究，能進(jìn)一步對交通BIM、鐵路BIM軟件開發(fā)和鐵路BIM應(yīng)用研究提供方向與發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，需要指出的是，BIM標(biāo)準(zhǔn)化還需要相關(guān)人員不斷研究與實(shí)踐，因?yàn)楝F(xiàn)行的鐵路信號BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)仍然存在一些不足之處，不能全面、完美地詮釋整個(gè)BIM數(shù)據(jù)庫儲存的標(biāo)準(zhǔn)，因此，研究內(nèi)容并不是最終結(jié)論。

參考文獻(xiàn)：

[1]李迎九.智能建造技術(shù)在鐵路建設(shè)管理中的應(yīng)用探索[J].中國鐵路，2018（5）：7-13.

[2]王峰.我國高速鐵路智能建造技術(shù)發(fā)展實(shí)踐與展望[J].中國鐵路，2019（4）：1-8.

[3]鐵路BIM聯(lián)盟.鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)（1.0版）[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2016（1）：5-177.

作者簡介：馬瑞（1988-），女，回族，寧夏固原人，本科，講師，研究方向?yàn)殍F道信號教學(xué)管理;張建平（1987-），男，甘肅隴南人，本科，講師，從事鐵道信號教學(xué)研究。