BIM技術(shù)在鐵路通信信息設(shè)計中的應(yīng)用

萬方毅

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司,北京 102600)

1 BIM技術(shù)概述

鐵路通信信息和鐵路建設(shè)質(zhì)量之間聯(lián)系十分密切,BIM技術(shù)通常表現(xiàn)為協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可視化、可出圖性和模擬性等幾種特征。BIM技術(shù)是利用CAD技術(shù),以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)所發(fā)展的一項新興技術(shù),已經(jīng)在多個領(lǐng)域中得到了廣泛運用,并在鐵路工程和建筑行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了重大優(yōu)勢。通過BIM技術(shù),可以充分挖掘出鐵路通信信息設(shè)計中的缺陷,以促進項目設(shè)計質(zhì)量提升?？梢詫IM技術(shù)在鐵路通信工程中的運用概括為4個主要流程:第一,基礎(chǔ)設(shè)計工作階段;第二,全面系統(tǒng)地收集鐵路通信工程信息;第三,針對初期的設(shè)計成果,利用三維技術(shù)展開對設(shè)計成果的優(yōu)化;第四,以直觀的圖形形式為人們展現(xiàn)整體設(shè)計成果。通過BIM技術(shù),可以有效避免因數(shù)據(jù)過于重復(fù)而造成的誤差,減少因重復(fù)數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的信息浪費,以促進鐵路通信工程項目設(shè)計效率提升[1]。在鐵路通信信息系統(tǒng)中運用BIM技術(shù)具有如下優(yōu)勢:

首先,可以借助BIM軟件構(gòu)建系統(tǒng)化的信息管理平臺,為系統(tǒng)設(shè)備提供充足的信息依據(jù);其次,通過BIM技術(shù)可以以可視化和立體化的形式展現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備和管線,讓施工圖可以由二維變成多維的形式,以提升施工圖的直觀性;再次,借助BIM模型展開碰撞檢查,以確?？梢栽谑┕ら_始前發(fā)現(xiàn)問題并做及時調(diào)整,在最大程度上規(guī)避傳統(tǒng)二維施工中的常見錯誤;第四,展開對工程量的精準(zhǔn)統(tǒng)計,借助BIM技術(shù)進行人工工程量計算,以提升設(shè)計投資的核算質(zhì)量;第五,實現(xiàn)三維出圖,讓系統(tǒng)設(shè)備和項目信息管理平臺、管線模型和數(shù)據(jù)信息庫得到妥善管理;第六,充分發(fā)揮BIM技術(shù)的模擬仿真作用,在真實環(huán)境中進行有序模擬,并展開對設(shè)計的優(yōu)化調(diào)整,以促進工程設(shè)計的適應(yīng)性提升[2]。

2 在鐵路通信工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的作用

將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路通信工程項目之中,可以構(gòu)建系統(tǒng)化的信息三維模型,讓技術(shù)可以在項目建設(shè)的各個階段得到有效利用,以降低傳統(tǒng)鐵路通信工程設(shè)計中所存在的各類問題,提升施工的直觀性。在應(yīng)用BIM技術(shù)時,首先要求保障工程項目信息的一致性。三維模型是以基礎(chǔ)項目信息為基礎(chǔ)搭建的,如果不同的鐵路建設(shè)單位擁有對鐵路通信的不同需求,就可以在已有的三維模型上進行調(diào)整和補充,既可以避免因重復(fù)建立三維模型而帶來困擾,還可以切實提升不同單位在鐵路通信工程中所得信息的一致化程度,以免因信息不一致而帶來難以挽回的損失。第二,通過BIM技術(shù)所搭建的三維模型中往往包含大量的幾何尺寸信息和結(jié)構(gòu)信息,這些信息通常和鐵路通信工程聯(lián)系密切,通過此類信息可以讓整體鐵路通信工程項目信息的完備性得到切實提升。第三,不同對象在三維模型之中的關(guān)系是彼此獨立的,可以進行相互識別,并據(jù)此展開對某一內(nèi)容信息的修改和調(diào)整,以實現(xiàn)對空間組成結(jié)構(gòu)中變化信息的有效觀察[3]。

3 BIM技術(shù)在鐵路通信信息設(shè)計中的實際應(yīng)用

3.1 模型建立

BIM技術(shù)在關(guān)注三維立體模型設(shè)計的基礎(chǔ)上為模型提供了更為豐富的參數(shù)信息,包括項目信息、運維信息、基本信息、位置信息、生產(chǎn)信息和幾何信息等,上述信息共同構(gòu)建了一個實體化的BIM模型。在進行鐵路通信信息系統(tǒng)設(shè)計時,通過參數(shù)化設(shè)計可以讓設(shè)計的效率和準(zhǔn)確性得到切實提升。在鐵路通信信息專業(yè)中包含了豐富的庫組,不同設(shè)計階段所使用的族庫的精準(zhǔn)度存在一定差異,可以通過構(gòu)建系統(tǒng)化族庫管理平臺的方式予以管理,并針對族庫進行完善和標(biāo)準(zhǔn)化處理。通過族庫管理平臺可以讓族文件得到集中存儲,以實現(xiàn)對族庫文件的規(guī)范化管理[4]。

3.2 3D可視化

可以將鐵路土建模型導(dǎo)入到通信信息庫之中,按照設(shè)計原則和設(shè)計規(guī)范在土建模型的相應(yīng)位置設(shè)置通信信息系統(tǒng)設(shè)備和管線,以便建立對不同設(shè)備及管線布置效果的直觀認知。借助三維立體的形式展示不同的通信信息系統(tǒng)設(shè)備和管線,可以建立對于系統(tǒng)更加直觀化的認識。在設(shè)計通信信息、審查施工圖內(nèi)容時,需要全面展示建設(shè)單位、審查單位、咨詢單位和運營維護單位中的BIM模型,以便建立對于設(shè)計問題的直觀認知,讓各個單位可以針對設(shè)計中存在的問題予以靈活調(diào)整。同時,可以借助BIM模型進行設(shè)計交底,以提升交底工作的直觀性和形象性,便于施工單位理解,也可以有效避免施工錯誤和返工問題。由上述內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn),利用BIM技術(shù)的可視化特點可以為項目設(shè)計、項目施工和項目審查工作提供充足的管理決策依據(jù),以促進項目設(shè)計、施工質(zhì)量的提升。

3.3 碰撞檢查

在過去的施工過程中通常采用傳統(tǒng)的二維施工圖紙進行施工,導(dǎo)致大型設(shè)備無處布放,且布放效果不美觀或因碰撞導(dǎo)致不同專業(yè)設(shè)備及管線返工的狀況時有發(fā)生,利用BIM設(shè)計協(xié)調(diào)性和可視化的優(yōu)勢可以有效解決此類問題。在BIM設(shè)計背景下,將設(shè)備按比例還原到站房、站場及區(qū)間的相應(yīng)位置,可以展現(xiàn)出更好的調(diào)節(jié)性,并結(jié)合周圍的實際環(huán)境展開對設(shè)備位置和尺寸的調(diào)整,以有效避免現(xiàn)場存放時空間位置不足的問題,能夠保證工程的可實施性。

站房中各專業(yè)的管線種類通常比較豐富,且管線的材質(zhì)存在一定差異,存在許多管線彼此交叉的情況。在通信信息系統(tǒng)的溝槽管洞、電纜橋架之外還存在電力、排水及暖通專業(yè)管槽等設(shè)施,如果使用二維施工圖,一般較難發(fā)現(xiàn)其中的碰撞點,容易導(dǎo)致嚴(yán)重的管線碰撞,存在返工的風(fēng)險。而使用BIM技術(shù)進行管線綜合,在管線設(shè)計時就可以展開對專業(yè)管線尺寸及位置的靈活調(diào)整,而且可以參考其他專業(yè)的設(shè)計文件,實現(xiàn)綜合管線的碰撞檢查,及時、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題并實施修改。

利用BIM模型,在通信信息機房中布放設(shè)備機柜、線槽和走線架等設(shè)施,可以實現(xiàn)對機房內(nèi)空間關(guān)系的直觀檢查,有利于定位機房中的設(shè)備布局,也可以為結(jié)構(gòu)和建筑專業(yè)提供豐富準(zhǔn)確的通信信息,以便確定機房面積,有效避免面積過大或過小的情形。

3.4 工程量統(tǒng)計

工程量統(tǒng)計是借助BIM模型展開對通信信息系統(tǒng)設(shè)備數(shù)目和管線長度的統(tǒng)計,運用BIM軟件確定相應(yīng)的工程量,以得到設(shè)備和管線的具體數(shù)據(jù)。通過BIM模型中的數(shù)據(jù)信息,可以為工程算量賦予充足的參考和輔助依據(jù),借助BIM模型實現(xiàn)對管線長度和設(shè)備數(shù)量的精準(zhǔn)計算,以提升工程設(shè)計投資計算過程的合理性,為施工資源的高效分配提供重要參考。充分利用BIM模型中的工程量指標(biāo)展開對物資采購和進場材料的預(yù)控,可以讓物資成本得到有效控制。

3.5 圖紙及文件生成

以往的工程設(shè)計中通常使用CAD施工圖紙進行交付,不能讓工程得到可視化表達,也不能展開對于不同專業(yè)的空間模擬。例如,在繪制二維施工圖時,通常使用示意圖標(biāo)表示通信信息系統(tǒng)的設(shè)備和管線,此類圖標(biāo)中一般不含有設(shè)備及管線的相關(guān)信息,難以據(jù)此確定管線的實際外觀和尺寸。然而,在進行BIM設(shè)計時,可以針對鐵路通信信息設(shè)計的整體效果圖和管線及機房設(shè)計的三維視圖予以交付,并針對數(shù)據(jù)資料庫、系統(tǒng)設(shè)備及管線模型和項目信息管理平臺等信息進行移交。

3.6 模擬仿真

BIM的模擬性既包括了模擬通信信息系統(tǒng)的設(shè)備管線模型,也包括了對通信信息系統(tǒng)性能的模擬仿真處理。針對鐵路通信信息中包含某些特定系統(tǒng)的性能予以仿真處理,可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的修正和調(diào)整。例如,可以在進行鐵路通信信息設(shè)計時運用BIM模型展開對攝像機覆蓋范圍的檢查,針對攝像頭的角度、類型和位置予以及時調(diào)整,通過模擬分析的方式,讓攝像機可以在場景中實現(xiàn)良好的圖像識別和覆蓋效果。同時,可以針對站房中的客運廣播聲場效果和無線場強覆蓋效果進行仿真處理,以提升設(shè)計的有效性[5]。

4 將BIM設(shè)計應(yīng)用于鐵路通信信息設(shè)計中的問題及應(yīng)對措施

4.1 不同專業(yè)之間信息交互復(fù)雜,數(shù)據(jù)交互繁瑣

鐵路BIM設(shè)計是在全專業(yè)背景下實現(xiàn)的,在通信和信息系統(tǒng)中運用BIM設(shè)計需要有其他專業(yè)數(shù)據(jù)做支撐,并在設(shè)計中進行大量的數(shù)據(jù)交換。然而,因為不同專業(yè)所使用的BIM軟件存在一定的差異,且模型的參數(shù)有所區(qū)分,為信息在不同軟件和專業(yè)之間的交互帶來了一定困難。制定鐵路IFC標(biāo)準(zhǔn),可以有效推動鐵路中不同專業(yè)各類軟件的發(fā)展,實現(xiàn)對同一數(shù)據(jù)源的有效共享,讓數(shù)據(jù)的共享和交互作用得到充分保障。由此可見,通過工業(yè)基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)可以讓不同專業(yè)間數(shù)據(jù)交互困難、信息交互繁瑣的問題得到妥善解決。

4.2 未能建立統(tǒng)一的交付標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計二維施工圖紙時,通常需要交付施工圖紙、工程投資預(yù)算及設(shè)計說明等文件材料。針對二維施工圖的文件交付和出圖標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)置明確的參考規(guī)范,然而,目前的鐵路通信信息專業(yè)中尚未設(shè)定統(tǒng)一的BIM設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn),在BIM領(lǐng)域中,這一標(biāo)準(zhǔn)被稱作IDM,也即信息交付手冊。為了讓這一問題得到有效解決,需要編制信息交付手冊,并針對設(shè)計全程不同階段的問題予以精準(zhǔn)劃分,確定不同節(jié)點的參與人員在各個設(shè)計階段所應(yīng)傳遞的信息,以確定其在每個階段所應(yīng)完成的任務(wù)。在研究IFC鐵路標(biāo)準(zhǔn)時,必須明確這一標(biāo)準(zhǔn)中通信信息數(shù)據(jù)的實際需求,并結(jié)合具體的數(shù)據(jù)需求展開對鐵路通信信息的數(shù)據(jù)定義。

4.3 BIM設(shè)計工作較為繁瑣

BIM設(shè)計工作和二維施工圖相比,其具有更加艱巨的工作量。因此,這也就需要針對通信信息專業(yè)BIM設(shè)計軟件實施有針對性的二次開發(fā)。以鐵路通信基站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計為例,可以結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)所提供的基站模型進行通信機房的設(shè)施布置,并在通信機房內(nèi)進行自動化配線,在室外的鐵塔位置布設(shè)自動配線。同時,需要在站房內(nèi)的信息系統(tǒng)線纜位置進行自動布放,借助定位信息確定信息系統(tǒng)設(shè)備終端和機房機柜的實際位置,以實現(xiàn)對信息系統(tǒng)主干溝槽管洞的自動布放。在軟件開發(fā)時需要依賴統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義,利用IFC數(shù)據(jù)格式,讓二次開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)格式可以得到有效統(tǒng)一,以免因重復(fù)定義而帶來數(shù)據(jù)沖突,為專業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換帶來困難[6]。

5 BIM技術(shù)在鐵路通信工程中的應(yīng)用總結(jié)

將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路通信工程之中,相較于傳統(tǒng)cad設(shè)計具有一定的優(yōu)越性。應(yīng)用BIM技術(shù)的前提在于專業(yè)族庫創(chuàng)建,優(yōu)化并完善專業(yè)族庫,在項目文件之中進行族文件的滲透,可以讓后期的設(shè)計得到有效優(yōu)化,讓專業(yè)族庫可以在二維效果和三維效果之間得到有效轉(zhuǎn)換,以達到良好的三維展現(xiàn)效果。同時,不斷強化不同運算軟件之間的結(jié)合,以推動鐵路通信工程設(shè)計的發(fā)展。目前由于鐵路工程相較其他建筑工程采用BIM技術(shù)較少,導(dǎo)致四電方面的模型還不夠完善,在實際使用過程中需要進行二次開發(fā),自己建立所需模型及模型庫。隨著相關(guān)軟件的二次開發(fā)及相關(guān)模型的不斷完善,BIM軟件的使用將大大提高設(shè)計、施工的效率,并可以有效的節(jié)約成本。

6 結(jié)語

本文針對BIM技術(shù)在鐵路通信工程設(shè)計中的應(yīng)用展開了探討,通過BIM技術(shù),可以有效減少因二維施工圖所造成的一系列施工安全隱患,讓鐵路通信信息工程設(shè)計的質(zhì)量得到切實提升?；诖?為了促進BIM技術(shù)在工作實踐中的應(yīng)用,要求鐵路工作者提高對BIM技術(shù)的關(guān)注,不斷提升自身的BIM技術(shù)應(yīng)用能力,爭取為國家創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。