BIM技術在鐵路通信信號室內(nèi)施工的應用分析

習家寧

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710000）

改革開放以來，我國的鐵路工程不斷建設，尤其是進入21世紀以來，鐵路運輸已經(jīng)成為了當前人們出行、物流運輸?shù)囊环N常用方式，特別是高速鐵路的不斷普及與發(fā)展，鐵路工程建設事業(yè)也得到了快速發(fā)展。從目前的鐵路工程項目建設實際情況看，我國每年都會建設大量的鐵路項目，而且很多項目工程時間緊、任務重、對施工工藝的要求十分高，施工單位面臨著巨大的壓力。從細節(jié)來看，鐵路工程施工中通信信號室內(nèi)施工是非常重要的組成部分之一，由于傳統(tǒng)信息技術水平的限制，該部分的施工往往會存在著施工返工的情況，而隨著信息技術的不斷發(fā)展，BIM技術開始應用于鐵路施工工程，尤其是在通信信號室內(nèi)施工中有著很好的應用效果，在應用過程中，該技術能夠?qū)κ覂?nèi)施工的相關流程進行優(yōu)化，能夠通過三維動畫的模式將通信信號的室內(nèi)設備安裝以及布線的情況進行模擬，幫助施工人員更好地了解施工過程中存在的問題，對存在的固有問題進行分析與解決，從整體上來說，BIM技術的應用顯著地提升了鐵路通信信號室內(nèi)施工的質(zhì)量與工藝，因此研究BIM技術在該施工領域中的應用對于鐵路工程質(zhì)量的提升有著非常重要的意義。

1 BIM技術的概念以及應用分析

BIM是建筑信息模型（building information modeling）的縮寫，該模型的應用是以建筑工程項目中的各類基礎性信息為數(shù)據(jù)來源，通過數(shù)學建模的方式來仿真模擬出建筑物所具有的真實信息，該技術主要是依托于當前先進的計算機進行發(fā)展的，目前已經(jīng)廣泛應用于工程管理、數(shù)據(jù)設計、建設工程規(guī)劃等方面，成為了建筑工程中不可或缺的一種數(shù)據(jù)化工具[1]。同時，BIM技術在應用過程中可以為建筑工程的設計團隊以及施工團隊、運營團隊等各方建筑主體提供相互協(xié)作交流的信息，為各個部門的聯(lián)合高效工作提供了可靠的依據(jù)，從整體上來說，BIM技術的應用可以顯著地提升建筑工程的施工效率，同時實現(xiàn)了成本的節(jié)約以及工期縮短等方面的效果，是符合當前現(xiàn)代化建筑理念的重要技術。

在鐵路工程的通信信號室內(nèi)施工中，傳統(tǒng)的信號室內(nèi)施工圖紙主要是由符號、線條、圖形以及線段等基本設計元素組成，這些基礎元素對施工過程中所涉及到的安裝位置、線纜的路徑特點、線纜架橋的尺寸、室內(nèi)布線的碰撞情況都難以清晰地體現(xiàn)出來，在施工過程中，這些方面的施工主要依據(jù)相關技術操作人員的實踐經(jīng)驗進行，同時憑著施工人員對室內(nèi)管線的認識來進行室內(nèi)綜合布線的施工，這種施工過程具有很鮮明的經(jīng)驗主義色彩，同時也會受到施工環(huán)境以及技術人員的一些不可控因素的影響，所以在纜線布線的過程中會頻頻地出現(xiàn)“錯、交叉、漏”等問題[2]，導致工程的大量返工以及各類電纜材料的浪費，不但降低了施工的總體效率，而且還影響了鐵路工程施工的整體工藝美觀，此外，這種不合理的布線方式會為鐵路工程的后續(xù)運營埋下不穩(wěn)定的因素。

2 BIM技術在鐵路通信信號室內(nèi)施工的應用分析

2.1 模擬構建房屋的建筑模型

在鐵路通信信號室內(nèi)施工的過程中，房屋建筑的模型構建是所有施工開始的基礎，而BIM技術的應用則可以將房屋模型直觀地展現(xiàn)在人們的眼前，從而為后續(xù)的各類室內(nèi)施工設計提供有力的支持。在施工開始之前，相關的設計單位會根據(jù)施工的總體要求以及環(huán)境的特點來設計CAD圖紙，而BIM技術則可以根據(jù)CAD圖紙來構建房屋建筑的模型。在初步的模型構建中，需要達到項目所規(guī)定的精度，而且BIM技術可以為房屋的建設過程提供更加精確的工程量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、施工材料的測算、施工進度的模擬、施工進度計劃的相關規(guī)劃與安全、裝修效果的展示等方面的內(nèi)容[3]，同時也會對設計人員的相關技術思路進行指導，在BIM技術的應用過程中，各個不同設計專業(yè)的工程師可以依據(jù)房屋的建筑模型做好溝通與協(xié)調(diào)的工作，結(jié)合施工環(huán)境的具體特點做好管線的預埋設、接地系統(tǒng)的設計、過墻洞設計、溝槽設計等方面的內(nèi)容，同時對于上述重點的設計領域，設計人員還可以再次利用BIM技術對其中存在的細節(jié)內(nèi)容進行進一步的優(yōu)化設計。

2.2 機柜模型的安裝以及線纜路徑的優(yōu)化設計

在建筑工程中，鐵路通信信號工程的設計具有特異性，其專業(yè)設備相對其他專業(yè)有著特殊性，所以是需要通過BIM技術進行單獨建模的。在日常的工作過程中，需要根據(jù)物資招標后設備廠家所提供的機柜尺寸以及照片等基礎資料，利用BIM技術對所需要的設備建立相應的標準構件族，這樣可以實現(xiàn)BIM模型與實際設備相互一致的特點。在設計的過程中，該技術可以根據(jù)室內(nèi)設備的平面布置圖將各個機柜族的模具擺放到位，然后通過BIM技術中的三維可視化技術將整體概貌清晰地展現(xiàn)在人們的眼前，同時可以直觀地向人們展現(xiàn)機柜現(xiàn)場安裝的具體情況[4]。在機柜安裝完畢之后，工作人員就需要根據(jù)房間內(nèi)的布局情況以及其他設備的規(guī)劃位置來統(tǒng)籌設計靜電地板的鋪設方案，該工作中需要遵循靜電地板盡量減少切割的原則，從而實現(xiàn)良好的經(jīng)濟成本控制目的。在具體的設計中，應當根據(jù)組合設計側(cè)面的相關內(nèi)容進行配線表設計，并且通過上下部走線的原則來對線路的路徑進行合理的設計，根據(jù)目前的設計經(jīng)驗來看，靜電地板的鋪設方案是應當與機柜的放置位置結(jié)合起來設計的，一般而言，靜電地板應當走下部的走線架路徑，從而使得走線架能夠正好處在靜電地板的正下方，這種位置設計可以有效地避免與靜電地板的支柱產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象，從而保證整體設計更加具有合理性。需要我們注意的是，在建模的過程中一定要符合施工的具體情況，尤其是線路設計要具備可行性的原則，柜體與柜體之間、底座、線纜橋架之間還要做好絕緣化的處理，而且這種絕緣化的設計也需要在模型中具體體現(xiàn)出來。

2.3 室內(nèi)線纜鋪設的優(yōu)化設計分析

在傳統(tǒng)的室內(nèi)線路鋪設過程中，由于信息化技術水平的落后，大多數(shù)技術人員都是按照自己的經(jīng)驗以及業(yè)內(nèi)的相關固定模式進行設計的，但是隨著我國鐵路工程的高速發(fā)展，這種固定化的設計模式已經(jīng)不能夠適應當前鐵路工程的發(fā)展情況，因此我們必須使用BIM技術對室內(nèi)線纜的鋪設情況進行綜合化設計，但是該過程我們必須遵循以下幾個方面的原則。第一，在組合柜電源線路的設計與鋪設過程中，組合柜的電源線應當緊鄰走線架前部最下層進行鋪設，而移頻柜電源線則主要是依靠走線架后部最下層進行鋪設，在鋪設的過程中需要按照上述的要求進行有秩序的鋪設，從而保證整個線路設計更加合理。第二，在室內(nèi)計算機組的設計過程中，計算機監(jiān)測的線纜應當設置在電源線的另外一端，如果該信號室內(nèi)的線路設計比較多，那么我們就可以按照順序以及重要性將這些線纜依次地鋪設在上方的兩側(cè)之中。第三，在設計的過程中，設備機柜間線纜應當布置在中間位置，然后根據(jù)各個設備功能性以及重要性的不同按照由近及遠的順序從內(nèi)往外依次排列，如果線纜較多的時候就應當使得其近端在最下層，其遠端控制在最上層。第四，軌道線路的設計也需要按照相關的設計要求來依次進行，其中軌道電路屏蔽線電纜應當按照從移頻柜左側(cè)引出發(fā)送線纜、右側(cè)引入接收線纜的順序進行設置，而其他有關的線纜則是按照配線的內(nèi)容與種類依次向上來進行鋪設。第五，若在線路設計的過程中出現(xiàn)了道岔的情況，那么道岔引入線纜應當依靠走線架的前部以及信號機引入線纜靠走線架后部依次布放在上方，但是在該部分的設計過程中，需要根據(jù)工作中各個線纜的具體要求進行綜合性設計，并且在BIM技術中體現(xiàn)出來。第六，在通信信號室內(nèi)的電源部分設計中，電源屏引出至機械室機柜線纜靠近機柜側(cè)進行放置，而電源屏的正常工作需要牽涉到方方面面的內(nèi)容，電源屏會引出聯(lián)鎖、CTC、集中監(jiān)測、缺口監(jiān)測、ZPW-2000軌道監(jiān)測、列控等內(nèi)容，這些內(nèi)容在位置設計的過程中應當保證其電源線放置在電源屏的另外一側(cè)，同時對于一些關鍵性部位的設計，例如列控驅(qū)采纜、聯(lián)鎖等內(nèi)容是需要單獨設置走線架的，而且還需要兩側(cè)分別的布放。第七，在以往的工作中，ZPW-2000的軌道電路維護以及監(jiān)測柜至移頻柜線纜與信號集中監(jiān)測至組合柜監(jiān)測線纜獨立設置走線架[5]，從而使得整個線路設計更為合理，避免出現(xiàn)重大的安全事故。

從整體上來看，鐵路通信信號室內(nèi)施工與設計是一個相對比較復雜、對工作人員技能要求較高的工作，不但要遵循行業(yè)內(nèi)的相關設計原則，還需要設計人員從自身的布線經(jīng)驗入手，利用BIM技術將線纜設計中的各個細節(jié)描繪在BIM技術之中，并且按照當前行業(yè)內(nèi)要求的布線原則來做好分層工作。從另外一個角度來看，通過BIM技術將線纜的設計內(nèi)容繪制在系統(tǒng)之中，可以有效地解決傳統(tǒng)布線設計中漏、交叉、錯線等方面的問題，從而保證施工的效率進一步提升。BIM技術模擬設計不但可以通過3D動畫的模式讓每一位工作人員更加直觀地了解到線路布設的原理以及布設的總體概貌[6]，同時對線纜的走向等情況進行整體上的把控。不僅如此，BIM技術不但可以將線纜布設的相關設計思路展現(xiàn)在人們的眼前，而且還可以通過彩色的方式了解到各類線纜的型號、顏色等各類基礎性的信息，同時還能夠?qū)€纜的具體長度進行直觀觀察，對其所對應的端子情況進行分析。

2.4 對現(xiàn)場施工工作進行有效地指導

利用BIM技術將上述幾個方面的內(nèi)容設計布置完畢之后，就基本上完成了對建立的模型進行時間軸的設定。具體來說，在接下來的工作環(huán)節(jié)中，可以利用BIM技術實現(xiàn)施工的安裝預演畫面展示，工作人員可以對該畫面進行仔細的學習與研究，并且按照上述動畫所展示的內(nèi)容來進行設備的安裝。從整體上來說，鐵路通信信號室內(nèi)設備的線路布置是非常復雜而且工作量極大的工作，而利用BIM模型設計可以依托信息化技術來設置出線路布設總體圖以及電纜路徑的斷面圖，這樣工作人員就可以非常直觀地了解到設計的總體要求，在施工設計的過程中目的性和針對性更強，大大減少了返工現(xiàn)象的發(fā)生，同時也遏制了材料的大量浪費。除此之外，BIM技術的應用同時也可以將模型中的詳細信息轉(zhuǎn)化為計算機中的電子文本，這樣操作設計人員可以更加便利地通過電腦系統(tǒng)來調(diào)取相關設備的電子信息，有效地降低了工作人員的手工錄入、統(tǒng)計的工作量，也避免了傳統(tǒng)二維圖紙中的差錯遺漏現(xiàn)象，從而更好地實現(xiàn)材料的成本控制原則。

2.5 實現(xiàn)對設備的全生命周期管理

在上述所有的工序完成之后，我們還可以利用BIM技術來實現(xiàn)對鐵路通信信號室內(nèi)設備的運行維護工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對鐵路通信信號室內(nèi)設備進行全生命周期的維護，在BIM技術中可以將各類信號設備的生產(chǎn)廠家、設備的具體型號、設備的生產(chǎn)日期、安裝調(diào)試的具體日期、維修日期、更換日期以及報廢等方面的信息進行參數(shù)化的設計[7]，同時利用BIM技術中數(shù)據(jù)信息庫的相關內(nèi)容實現(xiàn)對設備信息的精準化統(tǒng)計，可以利用該技術中的數(shù)據(jù)生成模塊將這些基礎性信息以報表的形式輸出，這樣更方便運營商通過電腦終端系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)信息的查閱，實現(xiàn)對設備全生命周期管理，符合當前現(xiàn)代化施工的主要流程。

3 結(jié)束語

隨著我國鐵路工程的不斷完善與發(fā)展，鐵路工程的建設數(shù)量也在不斷增多，鐵路工程的施工質(zhì)量也受到了社會各界人士的廣泛關注，將BIM技術應用到鐵路通信信號室內(nèi)施工中已經(jīng)得到了眾多使用者的好評，該技術手段主要是以三維模型為技術依托，利用計算機技術對施工過程的相關細節(jié)內(nèi)容進行更加深入的分析，從整體上來說，BIM技術的應用顯著地提升了施工的總體效率，而且大大避免了返工現(xiàn)象以及材料浪費現(xiàn)象的發(fā)生，這對于工程質(zhì)量的提高、工期的縮短以及成本的壓縮都起到了非常積極的作用，在未來的鐵路工程發(fā)展過程中，BIM技術還可以與鐵路工程的各方面內(nèi)容深度結(jié)合，從而推動我國鐵路建設工程領域的不斷前進與發(fā)展。