BIM技術在鐵路信號設備數據管理中的應用分析

李雅美

（華設設計集團股份有限公司甘肅分公司，甘肅 蘭州 730000）

BIM技術在很多領域都有廣泛應用，在應用的各個環節發揮著重要作用。但是在鐵路領域BIM技術的應用研究相對較少，因此鐵路領域需強化對BIM技術的應用，通過模型構建及功能模塊開發，提升BIM技術的應用效果。

1 BIM技術概述

BIM（Building Information Modeling）屬于建筑信息模型，BIM技術的基礎為三維數字技術，廣泛應用與建筑行業。由于BIM技術在實際應用中具有模型性、可視化、協調性等多種優勢，不僅能為建筑行業的現代化、數字化發展起到積極作用，還能在鐵路信號設備數據管理中發揮重要價值。

2 BIM技術應用的意義

BIM技術在鐵路信號設備數據管理中的應用具有重要意義。構建起三維信息模型，在信息模型中對鐵路信號設備、鐵路軌跡線路等進行描述，在整個設備數據管理中會涉及很多數據信息，可以在模型中集成各類信息，可視化分析施工、設計等各個環節的關鍵點。在實際應用中重要性體現為：（1）鐵路信號設備顯示可視化，能直接形象的反映各項信息，減少施工、設計等各個環節錯誤的出現；（2）能了解信號設備的歷史信息，在二維碼的應用下，簡單便捷的掌握信號設備從出廠到實際應用全過程的信息；（3）對故障信息進行跟蹤與反饋，了解故障問題原因，并能對故障的維修、處理方法等全過程進行了解與掌握。

3 鐵路信號設備數據管理存在的問題

3.1 鐵路信號設備運行狀態無法可視化

由于鐵路信號設備在設計中存在嚴重缺陷，使得一旦出現意外情況就會造成紅燈區間信號機出現錯誤，比如在受到雷擊之后，紅燈區間信號發生錯誤，顯示為綠燈。自閉軌道電路“閃紅軌”曾使某段自閉設備故障率居高不下，無微監設備前無法弄清真實情況，也就很難找到閃紅的主要原因。主要是由于鐵路信號設備運行狀態無法可視化，難以找到問題所在。

3.2 信號設備故障數據庫不完整

目前鐵路信號設備維護檢修期間，由于維護檢修管理制度存在問題，導致設備出現故障，無法確保鐵路安全運行。維護檢修管理未能實現精細化與現代化，使得維護檢修效率較低。維護檢修登記制度落實不到位，難以掌握設備維護檢修全周期。

故障數據庫中缺少道岔故障、軌道電路故障、信號電源屏故障及電纜故障等具體原因及相關的維修記錄，由于數據庫不完整，無法為信號設備的 的優化提供可靠服務。比如電纜故障 某信號工區，在一次“天窗修”前，用微機監測系統調閱有關設備測試數據，發現大部分信號電纜對地絕緣有為零的記錄，但是數據庫記錄并不完整。

4 BIM技術在鐵路信號設備數據管理中的應用

4.1 模型構建

（1）數據獲取。鐵路信號設備數據管理中對BIM技術的應用期間要構建模型，首先就要獲取數據。BIM技術在應用中是否可靠與精準，數據的精準性是直接影響因素。在獲取數據期間，要做好下面幾項工作。

①建筑物數據的獲取。在獲取數據時可以使用激光掃描技術，在獲取室外、室內數據時，通過激光掃描系統的應用，能對室外、室內結構數據進行高效獲取。還可以通過衛星及航拍等獲取影像數據，通過數字地鐵等獲取精準的二維數據。

②高程模型數據。站場、鐵路軌道等位于三維空間地形中，在BIM系統點云技術的應用下，可以對數字高程模型進行構建，構建的關鍵在于地模數據的有效獲取。影像數據、地形圖、精密測量等是需要獲取的各類信息，而且在獲取期間要借助各類工具與技術，比如航拍結合激光掃描技術、全站儀、計算機等。

數字高程模型的構建，需使用ArcGIS命令。在計算平均高程時，需使用下面的公式：

式中，n、h（Pk）分別為計算單元格內柵格個數、k點的高程。

除此之外，還要計算出極值高程與高差，即：

（2）鐵路信號設備BIM模型構建。鐵路信號設備BIM模型構建主要包括下面幾個內容。

①地質BIM模型。整合處理完畢的不同層級地質模型及該區域所存在的斷層信息，然后形成地質模型。地質BIM模型構建期間，需了解數據屬性。數據一般包括方位信息（坐標（X，Y）、方位角等）、土質屬性（層深、地下水位、層底標高等）、力學參數（基本承載力、重度、粘聚力等）。最后在生成三維地形圖時，需借助AutoCAD軟件。

②鐵路線路BIM模型。軌枕結構旁是安裝鐵路信號設備的位置，鐵路線路空間由于具有點位變化多及空間線形復雜等情況，在對異形軌枕結構BIM模型構建時，需使用Catia軟件，在對復雜線形鐵路軌道結構建模期間，要堅持主線骨架加構件安裝的理念。

③鐵路信號設備BIM模型。現鐵路信號設備信息模型在生成過程中，需使用Inventor軟件，通過ipart技術的應用，能將智能零件庫生成。

4.2 鐵路信號設備BIM系統的功能模塊開發

（1）可視化模塊。在統一的BIM系統管理平臺時，能對不同的模型進行整合，比如地質BIM模型、信號設備BIM模型等。在BIM可視化管理系統的應用下，能在信號設備數據庫中，實現對模型數據的有效存儲與查看等工作。在BIM模型中，能夠實現多項功能，而且還可以對導航圖及坐標等進行顯示，準確了解三維場景，并對其進行模擬。720°無死角查看設備細部構造，避免安裝位置偏差。

（2）計劃與任務功能模塊。在BIM系統中，計劃與任務功能模塊發揮著重要作用，是檢修作業工作的重要組成部分，也是鐵路信號設備在實際應用中，檢修任務下達的主要模塊。比如維修計劃管理、維修項目管理等。鐵路信號設備信息的統計與查詢等工作開展期間，可以在該模塊的應用下，及時上傳與更新信息，并能對故障管理提供參考。

（3）距離測量功能模塊。在定位故障點的嚴格控制是距離測量功能模塊的原理，也就是在BIM軟件管理系統中將點位坐標輸入，整體軌道線路BIM模型系統是建立在空間位置關系上的，因此可以對維修車間及故障檢修之間的距離進行快速確定，這樣就能在對故障點檢修期間，便于工作人員的處理。

（4）數據維護功能模塊。BIM模型關聯等不同的模塊共同組成數據維護功能模塊。這個模塊能夠實現資料瀏覽與上傳等各項工作，便于工作的開展與管理。將關鍵字輸入之后，能在信號設備數據庫中進行查詢，便于工作人員快速找到需要的資料。同時BIM模型還具有聯動功能，可以與其他設備或者平臺進行聯動，發揮BIM模塊的整體功能。設備管理、涂層管理及屬性窗口是視圖模塊的重要組成部分，通過這三個部分工作人員在具體操作期間，能選擇對應對象，然后可以通過分層顯示的方法對這些內容進行顯示。

（5）臺賬信息模塊。信號設備數據庫中臺賬模塊、字典管理模塊等是臺賬模塊的幾個重要部分。通過這些功能的應用，可以及時了解設備的屬性及具體情況，然后針對具體情況進行更改。

在BIM系統中，豐富的功能下，能發揮其檢索與查詢等各項功能，工作人員在對三維圖像信息進行查詢時，能夠更加的便捷與高效。在臺賬信息模塊的運用下，能有效降低各項信息查詢的時間。在對故障設備進行排查過程中，在查詢模塊的應用下，能快速查詢設備是否存在故障。設備流程在查詢期間的流程如圖1所示。

圖1 設備流程查詢

5 結語

BIM技術在鐵路信號設備數據管理中的應用具有重要的意義，是確保鐵路信號設備數據管理可靠性的關鍵。通過BIM技術的應用，能為鐵路運輸的安全性與可靠性提供支持與幫助，降低鐵路信號設備數據管理發生故障的概率，全面提升鐵路運輸的安全性。同時BIM技術的應用，也能實現鐵路事業的現代化，促進鐵路事業的可持續發展。