BIM技術(shù)在鐵路信號室內(nèi)綜合布線施工的應(yīng)用

郭宗昊

（中鐵建電氣化局集團南方工程有限公司，湖北 武漢 430071）

0 引言

隨著信息化技術(shù)在鐵路基建行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，鐵路信號工程的信息化施工是必然趨勢。在傳統(tǒng)的信號工程室內(nèi)綜合布線施工中，利用二維設(shè)計圖紙，靠經(jīng)驗施工，容易出現(xiàn)“錯、漏、碰、缺 ” 等問題[1-2]。為克服傳統(tǒng)室內(nèi)布線施工的缺點，采用BIM技術(shù)建立信息化模型庫，從二維CAD到三維BIM設(shè)計，利用三維可視化特點，可以做到提前分析圖紙、提前規(guī)劃、提前模擬，達到準確施工、布線協(xié)調(diào)合理、工藝美觀的效果。

1 存在的問題

傳統(tǒng)的信號室內(nèi)綜合布線設(shè)計方法，其最終提供的二維設(shè)計成果只能以顏色、線型、圖標、圖塊及說明文字等抽象信息表達[3]。依據(jù)二維設(shè)計圖紙施工可視化差，同時由于施工人員專業(yè)素養(yǎng)差異，施工過程中容易出現(xiàn)以下問題。

1.1 設(shè)計與施工信息的傳遞性差

傳統(tǒng)的室內(nèi)信號綜合布線工程施工主要依據(jù)設(shè)計單位提供的二維平面圖紙，設(shè)計人員的三維設(shè)計理念通過二維圖紙表達，施工人員經(jīng)過對二維圖紙的解讀在腦中構(gòu)建三維布線施工圖施工，信息的傳遞經(jīng)歷了2次二、三維信息的轉(zhuǎn)換。由于設(shè)計與施工信息的傳遞性差，很容易出現(xiàn)表達和理解上的偏差。

1.2 室內(nèi)布線施工返工率較高

施工人員依據(jù)二維平面設(shè)計圖紙布線施工，通過圖紙中獲取的零散信息整合成施工信息，可視化差。施工人員往往依據(jù)經(jīng)驗解讀施工，布線量大且相對復(fù)雜，可能存在設(shè)計不足和預(yù)規(guī)劃缺陷，若不及時發(fā)現(xiàn)更正，就會經(jīng)常性地導(dǎo)致返工，延誤工期，增加成本。

2 鐵路信號室內(nèi)綜合布線施工的BIM應(yīng)用

2.1 優(yōu)化原則

鐵路信號室內(nèi)綜合布線施工既要符合信號工程施工的技術(shù)要求，又要達到工藝美觀的效果。利用BIM技術(shù)進行建模的綜合布線優(yōu)化需要遵循以下原則：

（1）綜合布線線纜間無明顯不合理的交叉；

（2）線纜走向敷設(shè)，最好是成排、分層敷設(shè)布置；

（3）電源線的布放走線應(yīng)選擇最短徑路，避免繞行；

（4）電源線、發(fā)送線、通用線、接收線分開走線[4]；

（5）載有移頻信息條件的配線，布線時與其他線纜分開，單獨走線；

（6）可彎曲線纜讓不可彎曲線纜、細纜讓粗纜；

（7）綜合布線發(fā)生沖突需要調(diào)整時，以不增加工程量為原則；

（8）綜合布線整體布局協(xié)調(diào)合理，整齊美觀。

2.2 應(yīng)用流程

基于BIM技術(shù)的鐵路信號室內(nèi)綜合布線模型建立、應(yīng)用流程（見圖1）。

（1）圖紙分析。施工的前提是熟悉分析圖紙，精準掌握布線施工信息。通過圖紙審核，確定是否存在設(shè)計不足，規(guī)避前期數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計錯漏。通過設(shè)計圖紙中設(shè)備布置圖、電路連接圖、端子配線表、文字描述等提取出機柜分布、線纜種類、數(shù)量及線徑等有效信息。

（2）規(guī)劃方案。布線規(guī)劃嚴格按照上述布線規(guī)則要求，根據(jù)線纜的種類、線徑等信息確定每層布線方案，利用CAD軟件繪制單層分層二維布線圖（見圖2）。整體方案規(guī)劃完成后，建立三維BIM模型。

（3）建立三維模型。利用設(shè)計圖紙規(guī)劃布線方案，基于SolidWorks軟件實現(xiàn)三維建模。模型圖元表示設(shè)備的實際三維幾何圖形，明確模型分類、尺寸及單位等，構(gòu)建參數(shù)化的模型數(shù)據(jù)庫。

（4）碰撞檢測。在布線施工前，對綜合布線進行碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢測報告，優(yōu)化布線設(shè)計，基本消除由于設(shè)計及規(guī)劃方案錯漏碰缺而產(chǎn)生的隱患。

（5）指導(dǎo)施工。模型優(yōu)化、設(shè)計確認后，對技術(shù)及施工人員進行可視化施工交底，施工技術(shù)人員嚴格按照三維布線模型指導(dǎo)施工，提高施工工藝質(zhì)量。

圖1 BIM模型建立、應(yīng)用流程

圖2 單層分層二維布線圖

3 價值與意義

3.1 優(yōu)化施工方案

在施工階段合理運用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)優(yōu)化綜合布線施工方案的目標。虛擬仿真分析技術(shù)在整個工程施工過程中具有重要價值，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)虛擬仿真施工過程，排查可能存在的錯漏碰缺，判斷走線規(guī)劃是否合理，確定最優(yōu)的施工順序和施工工藝，評估優(yōu)化施工過程。做到高精準、高工藝施工。某火車站優(yōu)化布局后的局部BIM三維模型見圖3。

3.2 工程量精準統(tǒng)計

BIM技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用有助于實現(xiàn)零庫存。在以往的工程項目中，工程量的統(tǒng)計都是依據(jù)圖紙以手工算量為主。技術(shù)物資人員根據(jù)二維圖紙?zhí)峁┑牧闵⑿畔⒗肊xcel軟件進行工程量統(tǒng)計，需要耗費大量人工整合核實各種數(shù)量統(tǒng)計表。按照傳統(tǒng)的線纜工程量計算采購物資很難實現(xiàn)零庫存的目標。參數(shù)化是BIM技術(shù)最顯著的特征，構(gòu)建的BIM參數(shù)化模型具有完整的信息，可以清楚了解線纜的種類、型號、長度、線徑等基礎(chǔ)信息，按照優(yōu)化后的模型，可以清楚掌握每種線纜的采購量以及每根線纜施工使用長度，做到工程量的精確統(tǒng)計，避免線料采購不足、影響工期，同時也避免采購超量和單根線纜長度把控，為實現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)依據(jù)，達到節(jié)約成本的目的。因此，BIM技術(shù)在布線施工中的應(yīng)用可以提高線料用量統(tǒng)計的準確率。

3.3 施工交底可視化

由于施工人員的專業(yè)水平差異，利用抽象化的二維圖紙，很難清楚地掌握圖紙?zhí)峁┑乃惺┕ば畔?，這種施工信息傳遞的偏差，極有可能影響現(xiàn)場施工。在現(xiàn)場實際施工中，結(jié)合三維施工圖有利于施工人員更好地解讀圖紙信息，有效避免施工人員對圖紙信息解析錯誤的可能；利用BIM技術(shù)三維渲染展示，施工人員可以清晰、直觀、真實地了解現(xiàn)場布線施工情況，按規(guī)劃施工，提高施工效率，如某火車站信號室內(nèi)綜合布線施工利用BIM技術(shù)進行可視化施工交底，并取得良好的施工效果。

圖3 布線施工BIM三維模型（局部）

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)信號室內(nèi)綜合布線存在許多不足，BIM技術(shù)應(yīng)用在信號綜合布線施工中具有重要的價值與意義。利用BIM的三維技術(shù)在施工前對線纜布線綜合排布，優(yōu)化布線方案；利用BIM的可視化技術(shù)對施工人員進行可視化施工交底，通過施工模擬有效降低布線施工階段工程返工率；利用BIM參數(shù)化技術(shù)可以實現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制，做到成本有效節(jié)約。BIM技術(shù)在信號室內(nèi)綜合布線工程中的應(yīng)用以最切實的方式體現(xiàn)了降本增效、精準施工、工藝美觀的理念。