BIM技術(shù)在鐵路通信信號室內(nèi)施工的應(yīng)用探討

張旭柏，楊帆

（中國鐵建電氣化局集團第二工程有限公司，山西太原 030023）

0 引言

隨著我國鐵路建設(shè)事業(yè)的突飛猛進，每年都有大量的鐵路項目在不斷建設(shè)，并且許多項目施工工期緊、工藝要求高，施工單位施工壓力大。在傳統(tǒng)鐵路通信信號室內(nèi)施工中，通常依據(jù)經(jīng)驗進行，時常發(fā)生返工。為此，BIM 作為一種新型信息化技術(shù)，能夠很好地對鐵路通信信號室內(nèi)施工進行優(yōu)化，對通信信號室內(nèi)設(shè)備的安裝及布線進行模擬展示，解決當前鐵路通信信號室內(nèi)施工中存在的問題，提高通信信號室內(nèi)施工質(zhì)量及工藝［1-3］。

1 BIM技術(shù)的含義及其應(yīng)用

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建設(shè)、管理的數(shù)據(jù)化工具。BIM可為設(shè)計團隊以及包括施工、運營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期等方面發(fā)揮重要作用。

二維技術(shù)制作的通信信號室內(nèi)施工圖紙主要是由線段、線條、圖形、符號等元素組成，對于施工中線纜橋架的尺寸、安裝位置、線纜路徑的貫通情況、室內(nèi)布線的碰撞情況都難以詳細明確，施工過程中主要依靠專業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗指導室內(nèi)綜合布線施工。由于施工環(huán)境或技術(shù)人員人為因素，線纜布線經(jīng)常會出現(xiàn)“錯、漏、交叉”等問題，造成大量返工和電纜材料的浪費，影響了整體的工藝美觀效果，不合理的布線也給后續(xù)的運營維護埋下隱患。

2 BIM技術(shù)指導通信信號室內(nèi)施工

2.1 建立房屋建筑模型

根據(jù)設(shè)計單位提供的CAD 圖紙，初步建立房屋建筑模型（見圖1）。初步建立的模型要達到項目所需精度，通過建筑模型可以為房建專業(yè)提供工程量統(tǒng)計、材料計算、施工模擬、進度計劃以及裝修效果等專業(yè)指導，在模型搭建過程中應(yīng)與各個專業(yè)工程師溝通協(xié)調(diào)，做好預(yù)埋管線、過墻洞、溝槽、接地系統(tǒng)等接口工作的建模［4-6］。

圖1 房屋建筑模型

2.2 機柜模型安裝及線纜路徑優(yōu)化

鐵路通信信號專業(yè)設(shè)備相對其他專業(yè)有其特異性，需要單獨建模。根據(jù)物資招標后設(shè)備廠家提供的機柜尺寸、照片等資料，通過3D 建模軟件，對所需的設(shè)備建立相應(yīng)的標準構(gòu)件族，達到BIM 模型與實際一致的效果。根據(jù)室內(nèi)設(shè)備布置平面圖將各個機柜族模型擺放到位，以BIM 三維可視化直觀呈現(xiàn)機柜現(xiàn)場安裝情況。機柜安裝后，根據(jù)房間布局和其他設(shè)備位置確定靜電地板鋪設(shè)方案，最大程度保證靜電地板減少切割，達到降本增效的目的。根據(jù)組合側(cè)面配線表及上下部走線原則設(shè)計合理線纜路徑，基于靜電地板的鋪設(shè)方案和機柜位置設(shè)計出下部走線架路徑，保證走線架正好處于靜電地板的正下方，避免與靜電地板支柱產(chǎn)生碰撞。建模時要符合施工的實際情況，柜體與柜體、底座、線纜橋架之間的絕緣處理均要在模型中體現(xiàn)。室內(nèi)設(shè)備及走線架布置見圖2。

圖2 室內(nèi)設(shè)備及走線架布置圖

2.3 設(shè)計圖紙配線分析和制表

2.3.1 芯線制表

分析專業(yè)設(shè)計圖的配線表，對每根芯線從始端到末端進行統(tǒng)計，制成詳細的芯線表格（見表1）。

表1 芯線表

2.3.2 芯線表歸類分析

對統(tǒng)計好的芯線表進行歸類分析，將相近始端和末端的芯線統(tǒng)計為1根護套線，即可統(tǒng)計出所有的線纜（見表2）。

2.3.3 備用芯線統(tǒng)計

護套中的芯線有時會有剩余，或者為了工藝的美觀會增加一些線纜，對這些線纜和剩余的芯線進行統(tǒng)計整理作為備用芯線移交業(yè)主，可為后期的運行維護提供便利（見表3）。

表2 芯線表歸類統(tǒng)計

表3 備用芯線統(tǒng)計

2.4 室內(nèi)線纜敷設(shè)優(yōu)化調(diào)整

在室內(nèi)綜合布線施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可實現(xiàn)對線纜敷設(shè)進行優(yōu)化調(diào)整。依據(jù)設(shè)計要求配線和布線的原則如下：

（1）組合柜電源線靠走線架前部最下層布設(shè)，移頻柜電源線靠走線架后部最下層布設(shè)；

（2）計算機監(jiān)測的線纜在電源線另一側(cè)，線纜較多時可依次布設(shè)在上方兩側(cè)；

（3）設(shè)備機柜間線纜布放于中間位置，然后由近至遠依次往外排列，線纜較多時近端在下層，遠端在上層；

（4）軌道電路屏蔽線纜按照從移頻柜左側(cè)引出發(fā)送線纜、右側(cè)引入接收線纜布放，其他配線依次向上布放；

（5）道岔引入線纜靠走線架前部、信號機引入線纜靠走線架后部依次布放在上方；

（6）電源屏引出至機械室機柜線纜靠近機柜側(cè)布放，電源屏引出至聯(lián)鎖、列控、CTC、集中監(jiān)測、缺口監(jiān)測、ZPW-2000軌道監(jiān)測電源線靠另一側(cè)布放；

（7）聯(lián)鎖、列控驅(qū)采纜應(yīng)獨立設(shè)置走線架，并分兩側(cè)布放；

（8）ZPW-2000 軌道電路維護及監(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(shè)置走線架。

結(jié)合專業(yè)技術(shù)人員的布線經(jīng)驗，在模型中繪制出每條線纜，并按照布線原則做好分層，在線纜模型繪制過程中有效解決錯、漏、交叉等各種問題。模型不僅能讓工作人員直觀地了解線纜的走向，更包含了工作過程中所需要的各種信息，如線纜的型號、顏色、長度以及其對應(yīng)的端子等。應(yīng)用BIM 技術(shù)呈現(xiàn)的室內(nèi)上下部走線見圖3。

2.5 指導現(xiàn)場施工

完成室內(nèi)設(shè)備布置的三維可視化設(shè)計后，對已經(jīng)建立的模型進行時間軸的設(shè)定，即可實現(xiàn)室內(nèi)設(shè)備安裝的施工預(yù)演，工作人員可按照模型安裝設(shè)備。通信信號室內(nèi)設(shè)備布線非常繁瑣，利用BIM 模型創(chuàng)建電纜敷設(shè)布置和電纜路徑斷面圖，讓工作人員更加直觀地了解室內(nèi)布線，從而減少返工和材料浪費等問題，使室內(nèi)綜合布線更加合理，工藝更加美觀。通過合理優(yōu)化的線纜路徑以及模型提供的電纜長度數(shù)據(jù)，有效減少了線纜的使用量，節(jié)約了大量成本，提升了工作效率。將模型中的詳細信息轉(zhuǎn)化為電子文件，可直觀展示各種材料及型號，既降低了工程人員的統(tǒng)計工作量，又減少了二維圖紙不直觀產(chǎn)生的錯、漏統(tǒng)計，有利于施工過程中準確統(tǒng)計材料，更加有效地進行材料使用卡控。

2.6 設(shè)備全生命周期管理

圖3 室內(nèi)上下部走線圖

施工完成后，應(yīng)用BIM 技術(shù)對鐵路信號室內(nèi)設(shè)備進行運用維護，能夠?qū)﹁F路信號室內(nèi)設(shè)備進行全生命周期管理。對鐵路信號設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備型號及規(guī)格、生產(chǎn)日期、安裝及調(diào)試日期、維修、更換及報廢等信息進行參數(shù)化，建立完備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)與實際情況一致，實現(xiàn)對設(shè)備信息的精確統(tǒng)計，同時可輸出報表，方便運營方隨時查閱，對實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理的運維管理具有重要意義。

3 結(jié)束語

在鐵路通信信號室內(nèi)施工中探索BIM 技術(shù)應(yīng)用，主要以三維模型為主要手段，使得施工過程更加詳細明確，施工效率有很大提高，盡量避免或減少返工所造成的材料和人力的浪費，對于提高工程質(zhì)量、縮短工期、降低成本都起著非常重要的作用。