BIM技術(shù)在鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工的應(yīng)用分析

習(xí)家寧

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000）

改革開放以來，我國(guó)的鐵路工程不斷建設(shè)，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，鐵路運(yùn)輸已經(jīng)成為了當(dāng)前人們出行、物流運(yùn)輸?shù)囊环N常用方式，特別是高速鐵路的不斷普及與發(fā)展，鐵路工程建設(shè)事業(yè)也得到了快速發(fā)展。從目前的鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況看，我國(guó)每年都會(huì)建設(shè)大量的鐵路項(xiàng)目，而且很多項(xiàng)目工程時(shí)間緊、任務(wù)重、對(duì)施工工藝的要求十分高，施工單位面臨著巨大的壓力。從細(xì)節(jié)來看，鐵路工程施工中通信信號(hào)室內(nèi)施工是非常重要的組成部分之一，由于傳統(tǒng)信息技術(shù)水平的限制，該部分的施工往往會(huì)存在著施工返工的情況，而隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)開始應(yīng)用于鐵路施工工程，尤其是在通信信號(hào)室內(nèi)施工中有著很好的應(yīng)用效果，在應(yīng)用過程中，該技術(shù)能夠?qū)κ覂?nèi)施工的相關(guān)流程進(jìn)行優(yōu)化，能夠通過三維動(dòng)畫的模式將通信信號(hào)的室內(nèi)設(shè)備安裝以及布線的情況進(jìn)行模擬，幫助施工人員更好地了解施工過程中存在的問題，對(duì)存在的固有問題進(jìn)行分析與解決，從整體上來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯著地提升了鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工的質(zhì)量與工藝，因此研究BIM技術(shù)在該施工領(lǐng)域中的應(yīng)用對(duì)于鐵路工程質(zhì)量的提升有著非常重要的意義。

1 BIM技術(shù)的概念以及應(yīng)用分析

BIM是建筑信息模型（building information modeling）的縮寫，該模型的應(yīng)用是以建筑工程項(xiàng)目中的各類基礎(chǔ)性信息為數(shù)據(jù)來源，通過數(shù)學(xué)建模的方式來仿真模擬出建筑物所具有的真實(shí)信息，該技術(shù)主要是依托于當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行發(fā)展的，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程管理、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、建設(shè)工程規(guī)劃等方面，成為了建筑工程中不可或缺的一種數(shù)據(jù)化工具[1]。同時(shí)，BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中可以為建筑工程的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及施工團(tuán)隊(duì)、運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)等各方建筑主體提供相互協(xié)作交流的信息，為各個(gè)部門的聯(lián)合高效工作提供了可靠的依據(jù)，從整體上來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以顯著地提升建筑工程的施工效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約以及工期縮短等方面的效果，是符合當(dāng)前現(xiàn)代化建筑理念的重要技術(shù)。

在鐵路工程的通信信號(hào)室內(nèi)施工中，傳統(tǒng)的信號(hào)室內(nèi)施工圖紙主要是由符號(hào)、線條、圖形以及線段等基本設(shè)計(jì)元素組成，這些基礎(chǔ)元素對(duì)施工過程中所涉及到的安裝位置、線纜的路徑特點(diǎn)、線纜架橋的尺寸、室內(nèi)布線的碰撞情況都難以清晰地體現(xiàn)出來，在施工過程中，這些方面的施工主要依據(jù)相關(guān)技術(shù)操作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，同時(shí)憑著施工人員對(duì)室內(nèi)管線的認(rèn)識(shí)來進(jìn)行室內(nèi)綜合布線的施工，這種施工過程具有很鮮明的經(jīng)驗(yàn)主義色彩，同時(shí)也會(huì)受到施工環(huán)境以及技術(shù)人員的一些不可控因素的影響，所以在纜線布線的過程中會(huì)頻頻地出現(xiàn)“錯(cuò)、交叉、漏”等問題[2]，導(dǎo)致工程的大量返工以及各類電纜材料的浪費(fèi)，不但降低了施工的總體效率，而且還影響了鐵路工程施工的整體工藝美觀，此外，這種不合理的布線方式會(huì)為鐵路工程的后續(xù)運(yùn)營(yíng)埋下不穩(wěn)定的因素。

2 BIM技術(shù)在鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工的應(yīng)用分析

2.1 模擬構(gòu)建房屋的建筑模型

在鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工的過程中，房屋建筑的模型構(gòu)建是所有施工開始的基礎(chǔ)，而BIM技術(shù)的應(yīng)用則可以將房屋模型直觀地展現(xiàn)在人們的眼前，從而為后續(xù)的各類室內(nèi)施工設(shè)計(jì)提供有力的支持。在施工開始之前，相關(guān)的設(shè)計(jì)單位會(huì)根據(jù)施工的總體要求以及環(huán)境的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)CAD圖紙，而BIM技術(shù)則可以根據(jù)CAD圖紙來構(gòu)建房屋建筑的模型。在初步的模型構(gòu)建中，需要達(dá)到項(xiàng)目所規(guī)定的精度，而且BIM技術(shù)可以為房屋的建設(shè)過程提供更加精確的工程量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、施工材料的測(cè)算、施工進(jìn)度的模擬、施工進(jìn)度計(jì)劃的相關(guān)規(guī)劃與安全、裝修效果的展示等方面的內(nèi)容[3]，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員的相關(guān)技術(shù)思路進(jìn)行指導(dǎo)，在BIM技術(shù)的應(yīng)用過程中，各個(gè)不同設(shè)計(jì)專業(yè)的工程師可以依據(jù)房屋的建筑模型做好溝通與協(xié)調(diào)的工作，結(jié)合施工環(huán)境的具體特點(diǎn)做好管線的預(yù)埋設(shè)、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、過墻洞設(shè)計(jì)、溝槽設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容，同時(shí)對(duì)于上述重點(diǎn)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員還可以再次利用BIM技術(shù)對(duì)其中存在的細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 機(jī)柜模型的安裝以及線纜路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑工程中，鐵路通信信號(hào)工程的設(shè)計(jì)具有特異性，其專業(yè)設(shè)備相對(duì)其他專業(yè)有著特殊性，所以是需要通過BIM技術(shù)進(jìn)行單獨(dú)建模的。在日常的工作過程中，需要根據(jù)物資招標(biāo)后設(shè)備廠家所提供的機(jī)柜尺寸以及照片等基礎(chǔ)資料，利用BIM技術(shù)對(duì)所需要的設(shè)備建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件族，這樣可以實(shí)現(xiàn)BIM模型與實(shí)際設(shè)備相互一致的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)的過程中，該技術(shù)可以根據(jù)室內(nèi)設(shè)備的平面布置圖將各個(gè)機(jī)柜族的模具擺放到位，然后通過BIM技術(shù)中的三維可視化技術(shù)將整體概貌清晰地展現(xiàn)在人們的眼前，同時(shí)可以直觀地向人們展現(xiàn)機(jī)柜現(xiàn)場(chǎng)安裝的具體情況[4]。在機(jī)柜安裝完畢之后，工作人員就需要根據(jù)房間內(nèi)的布局情況以及其他設(shè)備的規(guī)劃位置來統(tǒng)籌設(shè)計(jì)靜電地板的鋪設(shè)方案，該工作中需要遵循靜電地板盡量減少切割的原則，從而實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)成本控制目的。在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)組合設(shè)計(jì)側(cè)面的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行配線表設(shè)計(jì)，并且通過上下部走線的原則來對(duì)線路的路徑進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，根據(jù)目前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看，靜電地板的鋪設(shè)方案是應(yīng)當(dāng)與機(jī)柜的放置位置結(jié)合起來設(shè)計(jì)的，一般而言，靜電地板應(yīng)當(dāng)走下部的走線架路徑，從而使得走線架能夠正好處在靜電地板的正下方，這種位置設(shè)計(jì)可以有效地避免與靜電地板的支柱產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象，從而保證整體設(shè)計(jì)更加具有合理性。需要我們注意的是，在建模的過程中一定要符合施工的具體情況，尤其是線路設(shè)計(jì)要具備可行性的原則，柜體與柜體之間、底座、線纜橋架之間還要做好絕緣化的處理，而且這種絕緣化的設(shè)計(jì)也需要在模型中具體體現(xiàn)出來。

2.3 室內(nèi)線纜鋪設(shè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

在傳統(tǒng)的室內(nèi)線路鋪設(shè)過程中，由于信息化技術(shù)水平的落后，大多數(shù)技術(shù)人員都是按照自己的經(jīng)驗(yàn)以及業(yè)內(nèi)的相關(guān)固定模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是隨著我國(guó)鐵路工程的高速發(fā)展，這種固定化的設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)前鐵路工程的發(fā)展情況，因此我們必須使用BIM技術(shù)對(duì)室內(nèi)線纜的鋪設(shè)情況進(jìn)行綜合化設(shè)計(jì)，但是該過程我們必須遵循以下幾個(gè)方面的原則。第一，在組合柜電源線路的設(shè)計(jì)與鋪設(shè)過程中，組合柜的電源線應(yīng)當(dāng)緊鄰走線架前部最下層進(jìn)行鋪設(shè)，而移頻柜電源線則主要是依靠走線架后部最下層進(jìn)行鋪設(shè)，在鋪設(shè)的過程中需要按照上述的要求進(jìn)行有秩序的鋪設(shè)，從而保證整個(gè)線路設(shè)計(jì)更加合理。第二，在室內(nèi)計(jì)算機(jī)組的設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)的線纜應(yīng)當(dāng)設(shè)置在電源線的另外一端，如果該信號(hào)室內(nèi)的線路設(shè)計(jì)比較多，那么我們就可以按照順序以及重要性將這些線纜依次地鋪設(shè)在上方的兩側(cè)之中。第三，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)備機(jī)柜間線纜應(yīng)當(dāng)布置在中間位置，然后根據(jù)各個(gè)設(shè)備功能性以及重要性的不同按照由近及遠(yuǎn)的順序從內(nèi)往外依次排列，如果線纜較多的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)使得其近端在最下層，其遠(yuǎn)端控制在最上層。第四，軌道線路的設(shè)計(jì)也需要按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求來依次進(jìn)行，其中軌道電路屏蔽線電纜應(yīng)當(dāng)按照從移頻柜左側(cè)引出發(fā)送線纜、右側(cè)引入接收線纜的順序進(jìn)行設(shè)置，而其他有關(guān)的線纜則是按照配線的內(nèi)容與種類依次向上來進(jìn)行鋪設(shè)。第五，若在線路設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了道岔的情況，那么道岔引入線纜應(yīng)當(dāng)依靠走線架的前部以及信號(hào)機(jī)引入線纜靠走線架后部依次布放在上方，但是在該部分的設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)工作中各個(gè)線纜的具體要求進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，并且在BIM技術(shù)中體現(xiàn)出來。第六，在通信信號(hào)室內(nèi)的電源部分設(shè)計(jì)中，電源屏引出至機(jī)械室機(jī)柜線纜靠近機(jī)柜側(cè)進(jìn)行放置，而電源屏的正常工作需要牽涉到方方面面的內(nèi)容，電源屏?xí)雎?lián)鎖、CTC、集中監(jiān)測(cè)、缺口監(jiān)測(cè)、ZPW-2000軌道監(jiān)測(cè)、列控等內(nèi)容，這些內(nèi)容在位置設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)保證其電源線放置在電源屏的另外一側(cè)，同時(shí)對(duì)于一些關(guān)鍵性部位的設(shè)計(jì)，例如列控驅(qū)采纜、聯(lián)鎖等內(nèi)容是需要單獨(dú)設(shè)置走線架的，而且還需要兩側(cè)分別的布放。第七，在以往的工作中，ZPW-2000的軌道電路維護(hù)以及監(jiān)測(cè)柜至移頻柜線纜與信號(hào)集中監(jiān)測(cè)至組合柜監(jiān)測(cè)線纜獨(dú)立設(shè)置走線架[5]，從而使得整個(gè)線路設(shè)計(jì)更為合理，避免出現(xiàn)重大的安全事故。

從整體上來看，鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工與設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜、對(duì)工作人員技能要求較高的工作，不但要遵循行業(yè)內(nèi)的相關(guān)設(shè)計(jì)原則，還需要設(shè)計(jì)人員從自身的布線經(jīng)驗(yàn)入手，利用BIM技術(shù)將線纜設(shè)計(jì)中的各個(gè)細(xì)節(jié)描繪在BIM技術(shù)之中，并且按照當(dāng)前行業(yè)內(nèi)要求的布線原則來做好分層工作。從另外一個(gè)角度來看，通過BIM技術(shù)將線纜的設(shè)計(jì)內(nèi)容繪制在系統(tǒng)之中，可以有效地解決傳統(tǒng)布線設(shè)計(jì)中漏、交叉、錯(cuò)線等方面的問題，從而保證施工的效率進(jìn)一步提升。BIM技術(shù)模擬設(shè)計(jì)不但可以通過3D動(dòng)畫的模式讓每一位工作人員更加直觀地了解到線路布設(shè)的原理以及布設(shè)的總體概貌[6]，同時(shí)對(duì)線纜的走向等情況進(jìn)行整體上的把控。不僅如此，BIM技術(shù)不但可以將線纜布設(shè)的相關(guān)設(shè)計(jì)思路展現(xiàn)在人們的眼前，而且還可以通過彩色的方式了解到各類線纜的型號(hào)、顏色等各類基礎(chǔ)性的信息，同時(shí)還能夠?qū)€纜的具體長(zhǎng)度進(jìn)行直觀觀察，對(duì)其所對(duì)應(yīng)的端子情況進(jìn)行分析。

2.4 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工作進(jìn)行有效地指導(dǎo)

利用BIM技術(shù)將上述幾個(gè)方面的內(nèi)容設(shè)計(jì)布置完畢之后，就基本上完成了對(duì)建立的模型進(jìn)行時(shí)間軸的設(shè)定。具體來說，在接下來的工作環(huán)節(jié)中，可以利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工的安裝預(yù)演畫面展示，工作人員可以對(duì)該畫面進(jìn)行仔細(xì)的學(xué)習(xí)與研究，并且按照上述動(dòng)畫所展示的內(nèi)容來進(jìn)行設(shè)備的安裝。從整體上來說，鐵路通信信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的線路布置是非常復(fù)雜而且工作量極大的工作，而利用BIM模型設(shè)計(jì)可以依托信息化技術(shù)來設(shè)置出線路布設(shè)總體圖以及電纜路徑的斷面圖，這樣工作人員就可以非常直觀地了解到設(shè)計(jì)的總體要求，在施工設(shè)計(jì)的過程中目的性和針對(duì)性更強(qiáng)，大大減少了返工現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也遏制了材料的大量浪費(fèi)。除此之外，BIM技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)也可以將模型中的詳細(xì)信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)中的電子文本，這樣操作設(shè)計(jì)人員可以更加便利地通過電腦系統(tǒng)來調(diào)取相關(guān)設(shè)備的電子信息，有效地降低了工作人員的手工錄入、統(tǒng)計(jì)的工作量，也避免了傳統(tǒng)二維圖紙中的差錯(cuò)遺漏現(xiàn)象，從而更好地實(shí)現(xiàn)材料的成本控制原則。

2.5 實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的全生命周期管理

在上述所有的工序完成之后，我們還可以利用BIM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路通信信號(hào)室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鐵路通信信號(hào)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全生命周期的維護(hù)，在BIM技術(shù)中可以將各類信號(hào)設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備的具體型號(hào)、設(shè)備的生產(chǎn)日期、安裝調(diào)試的具體日期、維修日期、更換日期以及報(bào)廢等方面的信息進(jìn)行參數(shù)化的設(shè)計(jì)[7]，同時(shí)利用BIM技術(shù)中數(shù)據(jù)信息庫(kù)的相關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備信息的精準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)，可以利用該技術(shù)中的數(shù)據(jù)生成模塊將這些基礎(chǔ)性信息以報(bào)表的形式輸出，這樣更方便運(yùn)營(yíng)商通過電腦終端系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的查閱，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全生命周期管理，符合當(dāng)前現(xiàn)代化施工的主要流程。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)鐵路工程的不斷完善與發(fā)展，鐵路工程的建設(shè)數(shù)量也在不斷增多，鐵路工程的施工質(zhì)量也受到了社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注，將BIM技術(shù)應(yīng)用到鐵路通信信號(hào)室內(nèi)施工中已經(jīng)得到了眾多使用者的好評(píng)，該技術(shù)手段主要是以三維模型為技術(shù)依托，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)施工過程的相關(guān)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行更加深入的分析，從整體上來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯著地提升了施工的總體效率，而且大大避免了返工現(xiàn)象以及材料浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，這對(duì)于工程質(zhì)量的提高、工期的縮短以及成本的壓縮都起到了非常積極的作用，在未來的鐵路工程發(fā)展過程中，BIM技術(shù)還可以與鐵路工程的各方面內(nèi)容深度結(jié)合，從而推動(dòng)我國(guó)鐵路建設(shè)工程領(lǐng)域的不斷前進(jìn)與發(fā)展。