基于BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化和改進(jìn)信號機(jī)房布線工藝的研究

周奇鵬

摘 要：在地鐵信號室內(nèi)機(jī)房的綜合布線施工中，對于布線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高。如何高效、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的施工以達(dá)到預(yù)期的效果，是信號機(jī)房室內(nèi)綜合布線工程面臨的關(guān)鍵問題。使用建筑信息模型（BIM）的3D可視化功能構(gòu)建地鐵信號室內(nèi)機(jī)柜設(shè)備和電纜的3D模型，并結(jié)合可視化室內(nèi)機(jī)柜設(shè)備布局的三維模型和二維CAD設(shè)計圖，從而彌補(bǔ)以往缺乏三維視圖的缺點(diǎn)，以提高圖紙閱讀效率。通過碰撞檢查優(yōu)化布線方案，以減少在綜合布線施工階段可避免的損失和返工的可能性，使信號機(jī)房布線工藝實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，從而達(dá)到優(yōu)化室內(nèi)布線的目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);信號室;綜合布線施工;可視化

1? 引言

隨著信息化技術(shù)在地鐵等軌道交通中持續(xù)的大力推行，地鐵信號工程建設(shè)中的信息化也是必然的趨勢。傳統(tǒng)的信號機(jī)房布線依據(jù)的是二維CAD設(shè)計圖紙和現(xiàn)場施工人員的經(jīng)驗(yàn)，此種施工方式易出現(xiàn)人為因素造成的“錯、亂、漏、碰”問題。為了克服傳統(tǒng)施工過程中的問題，在廣州地鐵十八號線信號機(jī)房布線施工中使用BIM技術(shù)建立模型，將二維CAD設(shè)計圖轉(zhuǎn)變成三維立體模型，利用三維可視化的優(yōu)點(diǎn)做到提前對信號機(jī)房的布線進(jìn)行規(guī)劃，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)施工、布線合理、工藝美觀和一次成型的效果。

2? 廣州地鐵十八號線工程概況

廣州軌道交通十八號線起始于南沙萬頃沙樞紐，終止于天河廣州東站，線路全長61.3Km，均為地下線;全線共設(shè)車站9座，其中換乘站8座，平均站間距7.6Km;最大站間距26.0Km，為橫瀝至番禺廣場站區(qū)間;最小站間距2.3Km，為石榴崗至琶洲西區(qū)區(qū)間。線路在廣州東站北側(cè)預(yù)留遠(yuǎn)期向北延伸條件。其中信號關(guān)鍵設(shè)備機(jī)房共計26個，面積約2，354.39m2。

3? 施工難點(diǎn)

在傳統(tǒng)的信號機(jī)房集成布線設(shè)計中，二維設(shè)計結(jié)果的主要缺點(diǎn)是無法可視化，只能通過顏色，線條，圖標(biāo)，塊和說明文字等抽象信息來表示。由于不夠清晰，再加上施工人員專業(yè)素質(zhì)的差異，在廣州地鐵十八號線的施工過程中容易出現(xiàn)以下問題。

3.1設(shè)計到現(xiàn)場施工存在誤差

傳統(tǒng)的室內(nèi)信號綜合布線項(xiàng)目的建設(shè)主要基于設(shè)計單位提供的2D平面圖。 施工人員對圖紙的理解不能與設(shè)計師的3D設(shè)計理念完全一致。在構(gòu)建三維布線時，信息的傳輸已經(jīng)經(jīng)歷了兩次第二維和三維信息的轉(zhuǎn)換。 由于設(shè)計和施工信息的傳遞不暢，很容易出現(xiàn)表達(dá)和理解上的偏差，最終影響施工。

3.2機(jī)房布線重復(fù)返工

施工人員根據(jù)二維平面設(shè)計圖進(jìn)行布線，并將圖中獲得的分散信息整合到施工信息中，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行施工。信號機(jī)房的布線較大且相對復(fù)雜，此外，不良的可視化無法在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題導(dǎo)致只能最后進(jìn)行返工和糾正，這造成了時間與成本的浪費(fèi)。

4? BIM技術(shù)特點(diǎn)

4.1可視化

可視化是BIM技術(shù)區(qū)別與傳統(tǒng)2D平面圖紙的最大區(qū)別之一。傳統(tǒng)的2D圖紙基本是點(diǎn)線面的形式構(gòu)成，需要很強(qiáng)的專業(yè)知識及文化背景。BIM技術(shù)將這一些轉(zhuǎn)變?yōu)?D的可視化模型，讓點(diǎn)線面變成了墻、梁、柱、門、窗，使得項(xiàng)目參與各方能夠?qū)ㄖw一目了然。而且這個建筑中的常用構(gòu)件還借用參數(shù)化、數(shù)字化的概念納入了數(shù)據(jù)信息及屬性，使得設(shè)計、施工、運(yùn)維、業(yè)主等各方對于項(xiàng)目的質(zhì)量、成本、進(jìn)度等都可以通過這些數(shù)據(jù)所分析出的結(jié)果進(jìn)行掌控。這樣的可視化模型大大提高了參與各方的溝通效率，降低了障礙，為決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.2模擬演示

模擬演示也是BIM技術(shù)的一大亮點(diǎn)。傳統(tǒng)的演示只是對項(xiàng)目的最終效果及成果的展示，人們往往看到的是絢麗的動畫、精彩的3D。而BIM技術(shù)是可以從設(shè)計規(guī)劃到施工甚至是后期運(yùn)營維護(hù)通過BIM模型進(jìn)行真實(shí)的模擬，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等;在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬（三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計模擬實(shí)際施工，從而來確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工。同時還可以進(jìn)行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而來實(shí)現(xiàn)成本控制;后期運(yùn)營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。這些是傳統(tǒng)2D工作模式所達(dá)不到的效果，也是因?yàn)锽IM模型具備建筑信息之后的產(chǎn)物。

4.3各方協(xié)同

傳統(tǒng)建筑業(yè)的工作模式基本是各自為戰(zhàn)的，信息之間溝通不暢，脫節(jié)、信息孤島的情況比比皆是。比如以往在設(shè)計中各個專業(yè)間的工作人員共同不暢或者不到位，經(jīng)常出現(xiàn)碰撞的問題，例如暖通專業(yè)在管線排布的時候，由于施工圖紙在各自專業(yè)圖上，所以真正工作時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計妨礙的綜合排布，必須重新設(shè)計或者返工，造成了浪費(fèi)與工期延誤。BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當(dāng)然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如：電梯井布置與其他設(shè)計布置及凈空要求之協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)等。

5? 研究方法及過程

5.1信號室內(nèi)機(jī)房布線基本原則

廣州地鐵十八號線的信號室內(nèi)機(jī)房的綜合布線施工不僅要滿足信號工程施工的技術(shù)要求，而且還要達(dá)到美觀的效果。在廣州地鐵十八號線中使用BIM技術(shù)進(jìn)行建模布線的優(yōu)化需要盡可能遵循以下原則：

（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;

（5）載有移頻信息條件的配線，布線時與其他線纜分開，單獨(dú)走線;

（6）可彎曲線纜讓不可彎曲線纜，細(xì)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。

5.2基于BIM的應(yīng)用流程

廣州地鐵十八號線的信號機(jī)房布線施工前可以通過以下流程來提高信號機(jī)房布線的標(biāo)準(zhǔn)化工藝水準(zhǔn)，同時前期的籌劃工作也可以消除施工過程中可能會存在的隱患。

（1）圖紙分析。施工的前提是熟悉分析圖紙，精準(zhǔn)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(jī)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(yán)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。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BIM軟件實(shí)現(xiàn)三維建模。模型圖元表示設(shè)備的實(shí)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(jìn)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)劃方案遺漏、錯誤、缺失或者碰撞而產(chǎn)生的隱患。

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

6? 總結(jié)

隨著軟件技術(shù)發(fā)展和人工智能技術(shù)的進(jìn)步與成熟，在廣州地鐵十八號線的建設(shè)中使用BIM技術(shù)對信號機(jī)房布線流程進(jìn)行三維建模，通過施工前的電腦模擬演示，不但可以有效的解決碰撞、遮擋、錯誤以及遺漏等問題，還有效的避免工期的延誤，優(yōu)化了技術(shù)交底過程，更保證了各個信號機(jī)房布線工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。保證廣州地鐵十八號線信號機(jī)房布線的合理性、安全性、合規(guī)性，同時也可以減少返工從而降低成本。

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