BIM技術(shù)在鐵路四電領(lǐng)域的綜合運用探討

趙文廣

摘 要：以目前鐵路四電工程建設(shè)階段現(xiàn)狀為背景，結(jié)合BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用情況，對BIM技術(shù)在四電工程領(lǐng)域設(shè)備分類編碼、信息共享、模型交付、標(biāo)準(zhǔn)化管理應(yīng)用等進行深入研究，提出基于BIM的四電應(yīng)用系統(tǒng)平臺，及其在不同階段的應(yīng)用方向。能夠為鐵路建設(shè)項目建設(shè)單位、設(shè)計、施工、監(jiān)理、運維在通信、信號、信息系統(tǒng)領(lǐng)域推行BIM技術(shù)，進行標(biāo)準(zhǔn)化管理，加強教育培訓(xùn)提供幫助和借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM；鐵路；四電領(lǐng)域；綜合運用

1 我國鐵路BIM的發(fā)展現(xiàn)狀

我國鐵路行業(yè)于2013年啟動BIM技術(shù)研究工作。目前基本形成了以工程應(yīng)用為核心，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，組織結(jié)構(gòu)為保障的實施方案，成為推進鐵路工程建設(shè)信息化的先導(dǎo)力量。但客觀地講，鐵路行業(yè)BIM技術(shù)研究應(yīng)用起步較晚，與國外發(fā)達國家和國內(nèi)工民建行業(yè)相比較為落后。

1.1 總體規(guī)劃

2013年中國鐵路總公司召開了全路工程建設(shè)信息化推進會議，確定了開展鐵路BIM技術(shù)研究和鐵路工程管理平臺研發(fā)的總體規(guī)劃。為了推進BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)的應(yīng)用，中國鐵路總公司陸續(xù)啟動了“面向鐵路工程建設(shè)全生命周期的BIM應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”“BIM在鐵路建設(shè)項目成段落應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”等一批重大重點科研課題，針對關(guān)鍵技術(shù)、實施策略、規(guī)章制度等一系列相關(guān)問題展開研究。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

國際范圍內(nèi)尚沒有鐵路行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，給BIM在鐵路工程建設(shè)中的全面應(yīng)用帶來了巨大障礙。中國鐵路總公司于2013年啟動了BIM標(biāo)準(zhǔn)體系研究工作。

1.3 工程應(yīng)用

BIM技術(shù)在鐵路工程建設(shè)中的應(yīng)用還處于探索階段，主要特點表現(xiàn)為BIM技術(shù)單點單專業(yè)的應(yīng)用研究。各單位相繼開展了隧道、橋梁、路基、站房、四電集成等專業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用研究，并取得一些成果：建立多個專業(yè)的模型構(gòu)件庫，實現(xiàn)GIS、BIM數(shù)據(jù)和地質(zhì)模型數(shù)據(jù)整合，研發(fā)數(shù)字化測量、數(shù)字化機械施工、實時數(shù)據(jù)處理以及實時交互等信息化施工技術(shù)。隨著BIM技術(shù)在鐵路工程建設(shè)應(yīng)用中的深入，各單位都開展了鐵路BIM成段落綜合應(yīng)用研究。

1.4 軟件支持

鐵路BIM技術(shù)的研究應(yīng)用離不開相應(yīng)軟件的支持。研究表明，最大限度發(fā)揮BIM的價值必須依靠多元化軟件。本文按鐵路工程建設(shè)階段將行業(yè)主流BIM軟件分為設(shè)計建模管理、施工管理、運維管理軟件三大類。

2 BIM技術(shù)在四電專業(yè)的應(yīng)用目標(biāo)

根據(jù)BIM在國內(nèi)的使用現(xiàn)狀，提出鐵路四電應(yīng)用BIM的思路。應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建信息模型，實現(xiàn)從二維圖紙到三維圖紙的設(shè)計轉(zhuǎn)型，建立相對完善的圖紙交付標(biāo)準(zhǔn)和管理制度。隨著基于BIM技術(shù)的四電信息管理應(yīng)用系統(tǒng)引入，傳統(tǒng)的鐵路四電工程項目管理模式將會革新，可以使眾多參與單位在同一個平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在鐵路項目的建設(shè)管理、工程設(shè)計、工程實施、工程監(jiān)理、系統(tǒng)設(shè)備運維等階段的各參與單位配備四電信息管理應(yīng)用系統(tǒng)，使四電工程項目管理更為便捷、有效。系統(tǒng)依據(jù)并采用BIM技術(shù)體系，將四電工程的設(shè)計、設(shè)備制造及提供、系統(tǒng)集成及施工、維護管理等過程漸進式地集成在一個技術(shù)平臺下。實現(xiàn)設(shè)計、施工和運營維護階段等全生命周期工程數(shù)據(jù)信息可視應(yīng)用，工程項目進度、質(zhì)量、投資、資料方面精細(xì)化管理，便捷化的施工協(xié)調(diào)管理，隱蔽工程可視化管理，運維智能化管理。為有效實現(xiàn)建立資源計劃、控制資金風(fēng)險、節(jié)省能源、節(jié)約成本和提高效率做好技術(shù)儲備。適合鐵路工程四電應(yīng)用的軟件平臺，依然是BIM技術(shù)得以體現(xiàn)的基礎(chǔ)。目前，BIM技術(shù)在四電方面的應(yīng)用還處在前期階段，主要工作集中在如下幾個方面：

（1）BIM應(yīng)用前期構(gòu)件開發(fā)，工程模型創(chuàng)建；

（2）設(shè)備分類編碼；

（3）專業(yè)圖紙數(shù)字化、參數(shù)化的解析；

（4）設(shè)備編碼與圖紙數(shù)字化后的數(shù)據(jù)庫模型間的融合。

通過軟件平臺的支撐，BIM技術(shù)在四電方面的應(yīng)用，側(cè)重于強化BIM技術(shù)中的“I”信息共享、“M”模型創(chuàng)建應(yīng)用，主要體現(xiàn)在設(shè)備模擬調(diào)試，設(shè)備協(xié)同布設(shè)，設(shè)備快速查詢定位，模型分離控制，設(shè)計、施工和運營維護階段等全生命周期工程數(shù)據(jù)信息可視應(yīng)用等多個方面。同時通過BIM這個載體，還可以對工程項目的進度、質(zhì)量、投資等方面進行精細(xì)化管理。

3 鐵路四電工程BIM應(yīng)用平臺

3.1 應(yīng)用平臺功能BIM技術(shù)在鐵路四電工程的應(yīng)用

平臺由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工程模型、應(yīng)用模塊、應(yīng)用流程、硬件網(wǎng)絡(luò)平臺等部分組成。

（1）橋梁、隧道內(nèi)設(shè)施設(shè)備布設(shè)。隧道內(nèi)四電設(shè)備布設(shè)密集（主要包含接觸網(wǎng)、通信漏纜、光纖直放站、綜合接地系統(tǒng)、區(qū)間信號設(shè)備、通信信號及電力電纜等），容易產(chǎn)生空間沖突。BIM應(yīng)用平臺可以解決傳統(tǒng)方式下難以實現(xiàn)的活動，或用更小的成本使結(jié)果趨于更優(yōu)。如對工程局部關(guān)系的分析，多個角色通過設(shè)備選擇器選擇對象，能突出需要確認(rèn)的設(shè)施設(shè)備，以確認(rèn)設(shè)計深度、施工結(jié)果等。根據(jù)設(shè)備構(gòu)成及對數(shù)據(jù)調(diào)用的意圖，動態(tài)配置或加載模型。獲取設(shè)備的布設(shè)位置、連接關(guān)系、裝配工藝等信息。信息模型對隱蔽工程提供了新的設(shè)計、施工、運維手段。在特殊工程環(huán)境等情況下，顯現(xiàn)設(shè)備安裝過程或結(jié)果。

（2）模型創(chuàng)建及發(fā)布。依據(jù)設(shè)計文件和規(guī)范建立模型，按工程建設(shè)過程承擔(dān)角色，利用應(yīng)用平臺進行信號平面布設(shè)、通信信號室內(nèi)設(shè)備布置、信息機房綜合布線。

（3）設(shè)備快速查詢定位。對設(shè)備實現(xiàn)快速查詢和定位。

（4）模型分離控制。平臺能夠?qū)δＰ头蛛x控制，按角色發(fā)布需要的數(shù)據(jù)（模型）。

3.2 平臺在設(shè)計、建管、施工、運維的應(yīng)用管理

3.2.1 設(shè)計階段

（1）設(shè)計者：通信、信號、信息、電力、電氣化等專業(yè)設(shè)計者建立設(shè)計工程信息模型，并為工程項目建設(shè)中施工、監(jiān)理、運維等各個階段所有要素提供基礎(chǔ)資料，涵蓋了安裝及養(yǎng)護、維修指導(dǎo)信息的數(shù)據(jù)接口。對復(fù)核、審核、審查者提出的修改意見和建議，對工程模型進行完善。通過BIM應(yīng)用平臺將模型交付建設(shè)單位。

（2）審核者、審定者：按專業(yè)、功能、系統(tǒng)進行模型分解和組合，驗證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。利用信息模型確認(rèn)設(shè)計合理性（如空間布設(shè)、走線等）。

3.2.2建管階段（施工圖審查）通過BIM應(yīng)用平臺遠(yuǎn)程查閱設(shè)計模型，了解并體驗工程情況和設(shè)計意圖。檢查各專業(yè)之間設(shè)備的沖突及不滿足相關(guān)規(guī)范的情況。

3.2.3建管階段（工程管理）通過BIM應(yīng)用平臺，對設(shè)計提交的工程模型進行接收；進行工程模型的體驗和確認(rèn)；通過平臺協(xié)助技術(shù)交底、采購、施工組織。

3.2.4施工階段通過應(yīng)用平臺對工程情況進行全面的了解和體驗。在設(shè)計模型的基礎(chǔ)上結(jié)合施工創(chuàng)建施工模型。在技術(shù)交底、采購、設(shè)計變更、工程驗交等環(huán)節(jié)對平臺進行應(yīng)用。

結(jié)束語：在對鐵路四電專業(yè)工程應(yīng)用中存在問題進行分析的基礎(chǔ)上，初步提出將BIM技術(shù)應(yīng)用在四電領(lǐng)域的設(shè)想。完全實現(xiàn)鐵路四電系統(tǒng)BIM設(shè)計及應(yīng)用是一個長期的過程，需要線路、站場、房建等相關(guān)配套專業(yè)的大力配合和支持。BIM技術(shù)在鐵路四電領(lǐng)域的應(yīng)用實現(xiàn)是一次設(shè)計技術(shù)的革命性創(chuàng)新，同時大力推動鐵路四電工程建設(shè)模式、運維管理的轉(zhuǎn)型，對整個鐵路四電行業(yè)產(chǎn)生重大的影響。

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