BIM技術在鐵路信號設計與施工中的應用分析

何乃超

河鋼宣鋼物流公司 河北張家口 075100

1 BIM 技術概述

BIM技術是一種新型的通過互聯網信息技術，建立建筑信息化模型的3D建模技術，這種設計建模技術能有效的通過數據和指令操作構建完善的工程設計模型，這種工程設計模型能包含了設計的各個功能部分，項目設計人員將BIM技術應用到鐵路信號設計中，能有效的將鐵路信號可視化、立體化，準確的將設計人員的鐵路信號設計方案效果全面呈現。立體的鐵路信號設計模型，能有效的減少實際施工中設計圖紙與施工建設不協調的問題，有利于幫助施工人員加強對鐵路信號方案的理解，減少施工的誤差，有利于提升鐵路建設的施工質量。

2 鐵路信號設備組成

現代鐵路信號設備主要分為信號機、轉轍機和軌道鐵路三個部分。信號機通過某一固定的信號形式向人們傳遞信息，鐵路的建設和運營過程會穿梭眾多不同的城市或區域，有很多街道交叉點，鐵路運營需要建立對應不同區域的防護區，信號設備的使用能有效強化對每個區域的管理，充分發揮防護區的防護作用，進而減少事故的發生。轉轍機設備的位置通常都在道岔處，在運營過程中會根據實際情況進行轉換，轉換到定位處或者相反位置，目的在于準確地反映當下道岔所處的實際位置，這樣才方便有關技術人員在出現道岔故障時快速找準故障點展開維修工作。現代鐵路信號設備正常運行的基礎設備之一就是軌道電路，其能隨時檢測到列車運行狀態正常與否以及某個時間段內列車所在的位置，所有通過檢測收集而來的信息都將傳送到信號機，再通過對應的信號設備分類將信息傳達給鐵路工作人員，讓工作人員參考這些信息對火車的正常運行進行控制。

3 鐵路信號設備中典型繼電器

在列車運行中，為了保證鐵路系統信號設備安全性，工作人員會選擇應用典型繼電器，也就是應用安全型繼電器。該繼電器由無極式繼電器結構構成，按照插入情況劃分，主要型號有插入式與非插入式。它們兩者的區別在于外觀上是否配備防塵罩，前者單獨使用，后者匝內使用。其中，有機式繼電器具有兩種不同形態的定位及反位。在繼電器的內部結構中，條形永久磁鋼作用的發揮受其他鐵組織影響，以此形成兩種保護斷電后繼電器安全情況。也就說單號電流通若繼電器時，組織結構內固定的磁路與其他磁路之間產生動力。而無極式繼電器受電流大小影響較大，為促進工作任務的完成，其改變電磁力的強弱推動其進行拉桿運動，這一特殊之處在各種信號系統中被廣泛應用。在無極繼電器兩個接點之間出現短路或失控等情況，可在基點之間增加隔離裝置，避免受耐高溫與耐高壓影響，保證了該繼電器系統內的安全性。在該繼電器使用中可安裝隔弧片，當發現有大額度電流進入繼電器后，飛隔短路情況突顯，而為避免接點組件問題可運用隔弧片。對于整流式繼電器，其與無極式繼電器的應用存在相似之處，但又不一樣。該繼電器中安裝二極管，通過二極管可將存在電流轉化為半波或全波整流電流，在此電流工作處理過程中可直流電源是由交流電源直接轉變的，其可在線圈中合理輸入。

4 BIM 技術在鐵路信號的應用

4.1 在可視化設計中的應用

在對鐵路信號系統進行設計時，設計人員需要將對鐵路工程中的布置情況進行細致化劃分，以此來保證鐵路信號系統在布置過程中的獨立性。通常情況下，鐵路信號系統在設計時往往會影響到多個區域，如果在設計過程中對鐵路工程的設計方案進行局部調整，就有可能同時對多個方面造成影響，提升設計人員的設計及難度。若在鐵路信號設計過程中采用的是傳統CAD建模，其在修改設計方案時雖然可以完成對局部細節的修改，但是由于CAD模型結構特點，往往需要設計人員在多幅設計圖紙中進行細節修正，這會導致工程難度以及工作量的大幅度提升，還有可能影響到鐵路信號系統設計完成后的總體質量。而BIM技術則不同，在鐵路信號設計過程中可以通過可視化的方式來表達出設計內容，通過三維建模能夠讓數據信息以及給排水工程效果更加直觀地表現出來，而且在三維模型構建完畢之后，設計人員還可以通過互動的方式對設計方案的細節部位進行放大以及細微調整，調整過后的設計方案其造成的影響也會在三維模型中實時反映出來，從而提升設計人員的設計質量。

4.2 在協同設計中的應用

鐵路信號工程的協同設計指的是將所有設計環節相互協調配合之后進行的設計，這種設計方式能夠降低因設計人員溝通交流不順、信息數據不對稱等情況而出現的鐵路信號設計缺陷，從而顯著提升鐵路工程的設計合理性。通常情況下，若采用CAD的方式進行協同設計，則會因為信息導入問題而導致設計任務難以完成。各個環節的設計人員同時圍繞同一個BIM模型來完成設計操作，這也能更加直觀地了解到其他項目設計人員的修改方案，保證協同設計質量。

4.3 在參數化設計中的應用

在參數化設計中，BIM系統的配套軟件Autodesk Revit可以將鐵路信號工程設計時所用的三維建模、平面圖紙等通過數據化的形式展現出來。

4.4 在仿真設計中的應用

通過在BIM中加入時間維度，則可以構建出安裝時間表，在保證安裝進度合理的同時能夠增加鐵路信號工程的設計協調性，提升設計質量。

5 結語

綜上所述，鐵道信號施工質量直接關系著列車能否安全運行，因此，需要加強對鐵道信號施工以及配合施工關鍵環節的管控，明確當前鐵道信號施工過程中存在的質量問題和風險因素，并采取針對性的措施進行防范，做好施工前的準備工作以及施工過程中的監管工作，消除施工過程中的安全隱患，保證鐵道信號施工與設計可以安全順利地進行，提高鐵道信號施工質量和施工效率。