淺談BIM技術(shù)在鐵路電力工程中的應(yīng)用

王丹丹

北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 100070

1 BIM簡(jiǎn)介

Building Information Modeling 簡(jiǎn)稱 BIM，中文為建筑信息模型。最初是1975年由佐治亞理工大學(xué)建筑與計(jì)算學(xué)院教授，CharlesEastman率先提出的。建筑信息模型是工程建造史上的一場(chǎng)劃時(shí)代的革命！總結(jié)起來(lái)其最突出的特點(diǎn)有三：直觀、數(shù)據(jù)并行、終身管理。

1.1 直觀

能夠直觀的觀察到現(xiàn)實(shí)或虛擬待建的建筑物的幾何形狀、空間大小、地形地貌等結(jié)構(gòu)情況。BIM的最大貢獻(xiàn)是將二維的平面圖紙變成真正的三維立體圖形。因?yàn)樗腔谄矫嫒晥D的合成圖形，所以，直觀且沒(méi)有像差。這就是BIM克服了平面地圖靠等高線描述高差和普通立體圖形縱深描述不清的弱點(diǎn)。在BIM圖紙上看到的所有線段都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)描述和支持，不用對(duì)直觀的一些錯(cuò)覺(jué)產(chǎn)生懷疑[1]。

1.2 數(shù)據(jù)并行

圍繞在BIM各種數(shù)據(jù)都可以并行添加。包括技術(shù)數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、建筑材料數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等等。只要是跟此有關(guān)是所有數(shù)據(jù)都可以并行添加到BIM中。不但可以按需求不斷擴(kuò)展維度還可以根據(jù)需要對(duì)任何點(diǎn)、線、面、體進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情況描述。

1.3 終身管理

數(shù)據(jù)并行使BIM建立了無(wú)限的擴(kuò)展空間。這些信息通過(guò)三個(gè)階段（即設(shè)計(jì)階段、建造階段、管理運(yùn)營(yíng)階段）的不斷補(bǔ)充完善，構(gòu)成了完整的建筑原件的所有信息。這些信息對(duì)建筑元件的運(yùn)營(yíng)管理將起到不可估量的作用和意義。

2 BIM在鐵路電力工程設(shè)計(jì)施工的應(yīng)用前景

BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、一體化性、參數(shù)化性和信息完備性的特點(diǎn)。

現(xiàn)階段各企業(yè)在建設(shè)工程項(xiàng)目中往往集勘察、設(shè)計(jì)、施工為一體，也為BIM技術(shù)的應(yīng)用提供了很好的契機(jī)。電力工程綜合性強(qiáng)、投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、工程進(jìn)展過(guò)程中不確定因素多，參與方多，管理難。傳統(tǒng)的鐵路電力工程各參與方之間信息溝通渠道不暢通，勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)之間相對(duì)獨(dú)立，信息傳遞基本依靠CAD圖紙，信息不能及時(shí)反饋到需要的各參與方，各自為戰(zhàn)，各工程建設(shè)階段中信息發(fā)生變化，就很容易造成各參與方的經(jīng)濟(jì)效益損失。而BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，各方均可參與項(xiàng)目的全生命周期，從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營(yíng)，優(yōu)化方案。

3 舉例分析BIM體系軟件應(yīng)用

3.1 架空線路的設(shè)計(jì)

以PLS-CADD和PLS-POLE為例：目前架空線路的設(shè)計(jì)以人工測(cè)量為主，對(duì)線路所經(jīng)地形地貌、建筑、植被等情況掌握的很不全面。覆冰、風(fēng)、氣溫對(duì)架空線路導(dǎo)線的張力、弧垂的影響，使得線路對(duì)地、對(duì)跨越物、對(duì)周圍物體間的電氣安全距離發(fā)生變化的實(shí)時(shí)情況，運(yùn)維人員通過(guò)人工巡視是無(wú)法隨時(shí)掌握，為線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下隱患。

現(xiàn)場(chǎng)各種情況的數(shù)據(jù)收集尤為重要。PLS-CADD通過(guò)激光、全球定位系統(tǒng)和傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集方法，和POLE結(jié)合，將各種氣象條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分類，為CADD三維模型做好充分準(zhǔn)備。根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)、截面、規(guī)格、重量、張力、彈性系數(shù)、膨脹系數(shù)等物理特性，設(shè)立不同的導(dǎo)線模型，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)輸入，就可以模擬現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線的實(shí)際狀態(tài)，通過(guò)CADD強(qiáng)大的工程分析計(jì)算能力對(duì)各種工況下的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行智能檢測(cè)、分析，通過(guò)分析的結(jié)果指導(dǎo)運(yùn)維人員對(duì)潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的現(xiàn)場(chǎng)巡視，這樣就能大大降低工作難度和工作量[2]。CADD能很好的對(duì)AutoCAD軟件兼容，使二維向三維的轉(zhuǎn)化變得更為順暢。

線路三維模型包括地形地貌、所有結(jié)構(gòu)、所有絕緣子以及所有電纜等等，建立模型需要非常大量的數(shù)據(jù)，各種初始數(shù)據(jù)的收集、錄入等工作非常艱巨，可一旦建立了一個(gè)線路模型，生成或確認(rèn)設(shè)計(jì)通常需要完成的所有工程計(jì)算就可以通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊完成。PLS-CADD大大提高了所有參與線路設(shè)計(jì)的專業(yè)人員工作效率。它同時(shí)也是很好的培訓(xùn)新員工的教學(xué)工具，用它還可以清楚地了解設(shè)計(jì)構(gòu)思。

3.2 變電站的設(shè)計(jì)

以Bentley公司軟件為例：變電站的設(shè)計(jì)需要多專業(yè)協(xié)作，以避免在緊湊的綜合建筑中出現(xiàn)沖突。采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行跨多個(gè)領(lǐng)域的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，顯著提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和準(zhǔn)確性。對(duì)電纜的布局進(jìn)行優(yōu)化，有助于確保變電站的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。同時(shí)對(duì)周圍的建筑物進(jìn)行實(shí)景建模，實(shí)現(xiàn)了變電站位置的合理化，降低了對(duì)環(huán)境的影響。

Bentley公司運(yùn)用了參數(shù)化的模型創(chuàng)建技術(shù)，大大方便了模型的創(chuàng)建和修改，提高了工作效率。Bentley的集成建模功能可模擬地質(zhì)條件、精確計(jì)算工程設(shè)計(jì)和材料數(shù)量、分析復(fù)雜的管道網(wǎng)絡(luò)，在施工前提供技術(shù)解決方案。它的ProjectWise軟件可用作共享和管理信息的通用平臺(tái)，并同時(shí)使用移動(dòng)應(yīng)用程序來(lái)幫助指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。簡(jiǎn)化了協(xié)調(diào)，將施工時(shí)間縮短。

在3D設(shè)計(jì)和工程模型設(shè)計(jì)檢視、碰撞檢查以及施工安裝進(jìn)行精細(xì)模擬的過(guò)程中，為管理者和項(xiàng)目組成員提供了協(xié)同工作的平臺(tái)，他們可以在不修改原始設(shè)計(jì)模型的情況下，添加自己的注釋和標(biāo)注信息。還能進(jìn)行檢查碰撞，讓項(xiàng)目參與方在建造前期做建造模擬，盡早發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的不當(dāng)之處，避免重復(fù)勞動(dòng)并優(yōu)化施工進(jìn)度。在虛擬環(huán)境下檢查項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工合理性[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

各專業(yè)BIM的應(yīng)用都是以建筑專業(yè)為依托，利用適合本專業(yè)的技術(shù)材料和軟件大量建模。根據(jù)前文所闡述的對(duì)BIM的論點(diǎn)，設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理各階段都不是相對(duì)獨(dú)立的存在，是一個(gè)整體有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)工程。使用BIM技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中不斷優(yōu)化方案、縮短工期、減少不必要的重復(fù)和額外支出從而降低整個(gè)建設(shè)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。從社會(huì)發(fā)展的整體趨勢(shì)來(lái)說(shuō)：精準(zhǔn)、功效是主旋律，相信很快BIM技術(shù)將會(huì)在鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目中大展拳腳！