BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計中的研究

中鐵第五勘察設計院集團有限公司 李 愛

接觸網(wǎng)是我國鐵路運輸系統(tǒng)之中最為重要的一項內(nèi)容，同時也是鐵路網(wǎng)運輸控制的核心系統(tǒng)之一，對于電氣化行業(yè)的建設以及發(fā)展具有十分重大的意義。接觸網(wǎng)技術(shù)不僅有著數(shù)據(jù)處理速度快、精密度高的特征，同時還具有涉及項目眾多、設計工作量巨大等優(yōu)勢，對于相關(guān)問題的處理以及異常情況的應對都具有極其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)設計已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今鐵路修建的要求，于是在近幾年的鐵路接觸網(wǎng)的設計與建設過程中，出現(xiàn)了一項智能化的數(shù)據(jù)信息集成處理的BIM技術(shù)（Building Information Model，建筑信息模型）。該技術(shù)在施工信息融合、建筑工程的全壽命周期管理等方面具有巨大的實際應用價值，并取得了相對較多的成果，因此逐漸成為各個行業(yè)領域信息技術(shù)研究的焦點。尤其是在電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計領域，更是大幅度地提升了整體的工作質(zhì)量和效率技術(shù)的應用已經(jīng)成為數(shù)字化鐵路建設的必然選擇。但我國鐵路行業(yè)設計與施工中，BIM技術(shù)的應用相對國外起步較晚，明顯落后于國外和國內(nèi)工業(yè)與民用建筑行業(yè)。因此需要加強對BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)中的應用，以此提高我國高鐵技術(shù)的國際水平。因此，對BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計中的應用展開研究，在多項設計的基礎之上，重新設定接觸網(wǎng)的相關(guān)施工環(huán)節(jié)以及施工計劃，對相關(guān)的參數(shù)進行嚴格控制，進一步提升整體的應用水平，推動我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計質(zhì)量水平的逐步提高。

1 BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中的設計

1.1 接觸網(wǎng)碰撞檢查以及三維族庫設計

在進行BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中的設計前，需要對接觸網(wǎng)相對應的碰撞檢查以及三維族庫進行設計。首先，可以先將電氣化鐵路建設中的各項數(shù)據(jù)通過BIM技術(shù)進行獲取與匯總，完成相對應的整合，隨后，依據(jù)上述的數(shù)據(jù)信息，創(chuàng)建初始的接觸網(wǎng)運行檢測模型。在初始的模型建設之中，要考慮可能發(fā)生的各種情況，并依據(jù)情況的發(fā)生范圍，作出實際的碰撞檢查，但是需要注意的是，在設計的過程中，必須要從協(xié)同一致的標準出發(fā)，對接觸網(wǎng)設計中的各個細節(jié)進行仔細核對，大致可以劃分為以下幾部分：路基、支撐柱、隧道、屏障以及跟隨接觸網(wǎng)。而在檢查的過程中，需要嚴格依據(jù)對應的標準來進行，避免出現(xiàn)較大的碰撞檢查誤差，完成之后，將所得出的結(jié)果形成檢測報告，經(jīng)過核對之后可以適當對其作出調(diào)整，以此來確保工程實施的穩(wěn)定性。對于薄弱位置還需要重點檢測，防止產(chǎn)生關(guān)聯(lián)性的故障。

在此基礎之上，進行接觸網(wǎng)三維族庫的設計。利用BIM技術(shù)計算接觸網(wǎng)的運維范圍，并將相應的零部件以打包處理的形式導入三維族庫之中，對接觸網(wǎng)的腕臂進行計算，并實現(xiàn)可視化的層級裝配，以接觸網(wǎng)線路布置為基礎，擴大三維族庫的實際面積，并設立層級管理結(jié)構(gòu)，再結(jié)合具體的功能與初始建模，添加必要的零件，完成碰撞檢查之后，實現(xiàn)接觸網(wǎng)三維族庫的設計。

1.2 創(chuàng)建BIM層級應用模型

完成接觸網(wǎng)碰撞檢查以及三維族庫的設計之后，接下來，需要構(gòu)建BIM層級應用模型。選擇適用的接觸網(wǎng)設備，設定合理運行程序，明確層級結(jié)構(gòu)，完善基礎設施建設，制定針對電氣化鐵路建設工程的設計參數(shù)，設立安全規(guī)范的施工規(guī)則，以及突發(fā)事件應急處理方法和專業(yè)封裝修改等應對策略，以此完成BIM層級應用模型的構(gòu)建。如圖1所示。

圖1 BIM層級應用模型

完成對BIM層級應用模型的構(gòu)建后，將BIM層級應用模型與接觸網(wǎng)裝配模型和項目模型相關(guān)聯(lián)，并根據(jù)線路的實際運行情況，完成對BIM三維場景的布置。

1.3 BIM數(shù)字化核驗法實現(xiàn)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的設計

完成對BIM層級應用模型的創(chuàng)建之后，接下來，需要采用BIM數(shù)字化核驗法實現(xiàn)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的設計。首先，需要明確BIM數(shù)字化核驗目標，并將對應的實施條件添加在應用模型之中，同時，在電氣化鐵路的建設期間，必須根據(jù)當前政府的相關(guān)政策要求，整理工程施工材料文件，并在合理的范圍之內(nèi)，運用BIM技術(shù)與循環(huán)數(shù)字移交的方式，將工程建設的數(shù)據(jù)上傳至運維系統(tǒng)中。建立更為智能化、數(shù)字化、信息化的鐵路接觸網(wǎng)。除此之外，完善接觸網(wǎng)設計，使其具備臺賬功能和履歷維修管理功能。使其能夠在建設鐵路的過程中，對已經(jīng)發(fā)生的電氣化鐵路接觸網(wǎng)建設中的問題作出及時的處理與解決，對多層面各種不同類型的信息進行匯總，以此來建立高質(zhì)量、高效率且實際應用效果較好的接觸網(wǎng)檢測和維修方式，有助于鐵路設備運行中安全性的提升，為我國鐵路設計以及建設提供技術(shù)參考，有助于推動我國交通運輸規(guī)模的擴大，完善我國鐵路的基本建設。

2 方法測試

本次測試主要對BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中應用的效果進行驗證。測試共分為兩組，一組為傳統(tǒng)的應變關(guān)聯(lián)接觸網(wǎng)的設計方法，將其設定為傳統(tǒng)的應變關(guān)聯(lián)接觸網(wǎng)測試組；另一組為本文所研究的應用方法，將其設定為BIM接觸網(wǎng)測試組。對兩組測試得出的結(jié)果進行對比分析。

2.1 測試準備

選取一段鐵路作為本次測試的實際目標對象，并在二維CAD接觸網(wǎng)設計的基礎之上，創(chuàng)建相應的測試模型。對接觸網(wǎng)相關(guān)的測試指標以及對應數(shù)值進行設定，具體如表1所示。

表1 接觸網(wǎng)測試指標及數(shù)值設定表

在此基礎上，將接觸網(wǎng)相關(guān)的測試指標添加在接觸網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)之中，并添加對應的測試指標以及數(shù)值，最終完成對測試的準備。核查對應的測試設備，使其處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，并確保不存在影響最終測試結(jié)果的外部因素，核查無誤后，開始測試。

2.2 測試過程及結(jié)果分析

在上述所搭建的測試環(huán)境之中，進行具體的測試，具體如圖2所示。

圖2 測試流程及結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖2中測試的流程，進行兩組測試，最終可以得出相應的測試結(jié)果，對得出的結(jié)果進行對比分析，具體如表2所示。

表2 測試結(jié)果對比分析表

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息，最終可以完成對接觸網(wǎng)設計效果的評判：在相同的測試環(huán)境下，對比于傳統(tǒng)的應變關(guān)聯(lián)接觸網(wǎng)測試組，BIM接觸網(wǎng)測試組最終得出的荷載系數(shù)相對較高，表明其在設計中的應用效果更佳，具有更強的實際應用價值。

結(jié)束語：綜上所述，便是對BIM技術(shù)在電氣化鐵路接觸網(wǎng)設計中的研究。在當今社會飛速發(fā)展的背景下，BIM技術(shù)早已經(jīng)成為鐵路工程接觸網(wǎng)設計以及電氣化工程施工的重要內(nèi)容之一，對比于傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)設計，BIM技術(shù)輔助下的設計具有更強的靈活性，同時，對于不同情況的應變也存在極大的空間，這對于電氣化鐵路接觸網(wǎng)的使用壽命也是一種保障。另外，BIM技術(shù)的應用一定程度上也提升了鐵路工程設計、施工、運維以及管理出現(xiàn)錯誤的可能性，并隨即減少了設計變化的次數(shù)，從整體上增強電氣化鐵路接觸網(wǎng)的設計效果。