BIM技術在鐵路四電領域的綜合運用探討

趙文廣

摘 要：以目前鐵路四電工程建設階段現狀為背景，結合BIM技術在國內的應用情況，對BIM技術在四電工程領域設備分類編碼、信息共享、模型交付、標準化管理應用等進行深入研究，提出基于BIM的四電應用系統平臺，及其在不同階段的應用方向。能夠為鐵路建設項目建設單位、設計、施工、監理、運維在通信、信號、信息系統領域推行BIM技術，進行標準化管理，加強教育培訓提供幫助和借鑒。

關鍵詞：BIM；鐵路；四電領域；綜合運用

1 我國鐵路BIM的發展現狀

我國鐵路行業于2013年啟動BIM技術研究工作。目前基本形成了以工程應用為核心，技術標準為指導，組織結構為保障的實施方案，成為推進鐵路工程建設信息化的先導力量。但客觀地講，鐵路行業BIM技術研究應用起步較晚，與國外發達國家和國內工民建行業相比較為落后。

1.1 總體規劃

2013年中國鐵路總公司召開了全路工程建設信息化推進會議，確定了開展鐵路BIM技術研究和鐵路工程管理平臺研發的總體規劃。為了推進BIM技術在鐵路行業的應用，中國鐵路總公司陸續啟動了“面向鐵路工程建設全生命周期的BIM應用關鍵技術研究”“BIM在鐵路建設項目成段落應用關鍵技術研究”等一批重大重點科研課題，針對關鍵技術、實施策略、規章制度等一系列相關問題展開研究。

1.2 技術標準

國際范圍內尚沒有鐵路行業的相關標準，給BIM在鐵路工程建設中的全面應用帶來了巨大障礙。中國鐵路總公司于2013年啟動了BIM標準體系研究工作。

1.3 工程應用

BIM技術在鐵路工程建設中的應用還處于探索階段，主要特點表現為BIM技術單點單專業的應用研究。各單位相繼開展了隧道、橋梁、路基、站房、四電集成等專業BIM技術應用研究，并取得一些成果：建立多個專業的模型構件庫，實現GIS、BIM數據和地質模型數據整合，研發數字化測量、數字化機械施工、實時數據處理以及實時交互等信息化施工技術。隨著BIM技術在鐵路工程建設應用中的深入，各單位都開展了鐵路BIM成段落綜合應用研究。

1.4 軟件支持

鐵路BIM技術的研究應用離不開相應軟件的支持。研究表明，最大限度發揮BIM的價值必須依靠多元化軟件。本文按鐵路工程建設階段將行業主流BIM軟件分為設計建模管理、施工管理、運維管理軟件三大類。

2 BIM技術在四電專業的應用目標

根據BIM在國內的使用現狀，提出鐵路四電應用BIM的思路。應用BIM技術創建信息模型，實現從二維圖紙到三維圖紙的設計轉型，建立相對完善的圖紙交付標準和管理制度。隨著基于BIM技術的四電信息管理應用系統引入，傳統的鐵路四電工程項目管理模式將會革新，可以使眾多參與單位在同一個平臺上實現數據共享。在鐵路項目的建設管理、工程設計、工程實施、工程監理、系統設備運維等階段的各參與單位配備四電信息管理應用系統，使四電工程項目管理更為便捷、有效。系統依據并采用BIM技術體系，將四電工程的設計、設備制造及提供、系統集成及施工、維護管理等過程漸進式地集成在一個技術平臺下。實現設計、施工和運營維護階段等全生命周期工程數據信息可視應用，工程項目進度、質量、投資、資料方面精細化管理，便捷化的施工協調管理，隱蔽工程可視化管理，運維智能化管理。為有效實現建立資源計劃、控制資金風險、節省能源、節約成本和提高效率做好技術儲備。適合鐵路工程四電應用的軟件平臺，依然是BIM技術得以體現的基礎。目前，BIM技術在四電方面的應用還處在前期階段，主要工作集中在如下幾個方面：

（1）BIM應用前期構件開發，工程模型創建；

（2）設備分類編碼；

（3）專業圖紙數字化、參數化的解析；

（4）設備編碼與圖紙數字化后的數據庫模型間的融合。

通過軟件平臺的支撐，BIM技術在四電方面的應用，側重于強化BIM技術中的“I”信息共享、“M”模型創建應用，主要體現在設備模擬調試，設備協同布設，設備快速查詢定位，模型分離控制，設計、施工和運營維護階段等全生命周期工程數據信息可視應用等多個方面。同時通過BIM這個載體，還可以對工程項目的進度、質量、投資等方面進行精細化管理。

3 鐵路四電工程BIM應用平臺

3.1 應用平臺功能BIM技術在鐵路四電工程的應用

平臺由基礎數據庫、工程模型、應用模塊、應用流程、硬件網絡平臺等部分組成。

（1）橋梁、隧道內設施設備布設。隧道內四電設備布設密集（主要包含接觸網、通信漏纜、光纖直放站、綜合接地系統、區間信號設備、通信信號及電力電纜等），容易產生空間沖突。BIM應用平臺可以解決傳統方式下難以實現的活動，或用更小的成本使結果趨于更優。如對工程局部關系的分析，多個角色通過設備選擇器選擇對象，能突出需要確認的設施設備，以確認設計深度、施工結果等。根據設備構成及對數據調用的意圖，動態配置或加載模型。獲取設備的布設位置、連接關系、裝配工藝等信息。信息模型對隱蔽工程提供了新的設計、施工、運維手段。在特殊工程環境等情況下，顯現設備安裝過程或結果。

（2）模型創建及發布。依據設計文件和規范建立模型，按工程建設過程承擔角色，利用應用平臺進行信號平面布設、通信信號室內設備布置、信息機房綜合布線。

（3）設備快速查詢定位。對設備實現快速查詢和定位。

（4）模型分離控制。平臺能夠對模型分離控制，按角色發布需要的數據（模型）。

3.2 平臺在設計、建管、施工、運維的應用管理

3.2.1 設計階段

（1）設計者：通信、信號、信息、電力、電氣化等專業設計者建立設計工程信息模型，并為工程項目建設中施工、監理、運維等各個階段所有要素提供基礎資料，涵蓋了安裝及養護、維修指導信息的數據接口。對復核、審核、審查者提出的修改意見和建議，對工程模型進行完善。通過BIM應用平臺將模型交付建設單位。

（2）審核者、審定者：按專業、功能、系統進行模型分解和組合，驗證數據的完整性和準確性。利用信息模型確認設計合理性（如空間布設、走線等）。

3.2.2建管階段（施工圖審查）通過BIM應用平臺遠程查閱設計模型，了解并體驗工程情況和設計意圖。檢查各專業之間設備的沖突及不滿足相關規范的情況。

3.2.3建管階段（工程管理）通過BIM應用平臺，對設計提交的工程模型進行接收；進行工程模型的體驗和確認；通過平臺協助技術交底、采購、施工組織。

3.2.4施工階段通過應用平臺對工程情況進行全面的了解和體驗。在設計模型的基礎上結合施工創建施工模型。在技術交底、采購、設計變更、工程驗交等環節對平臺進行應用。

結束語：在對鐵路四電專業工程應用中存在問題進行分析的基礎上，初步提出將BIM技術應用在四電領域的設想。完全實現鐵路四電系統BIM設計及應用是一個長期的過程，需要線路、站場、房建等相關配套專業的大力配合和支持。BIM技術在鐵路四電領域的應用實現是一次設計技術的革命性創新，同時大力推動鐵路四電工程建設模式、運維管理的轉型，對整個鐵路四電行業產生重大的影響。

參考文獻：

[1] 郭振偉，郭丹丹.鐵路客站綠色施工評價體系構建方法研究[J].城市發展研究，2013（5）：5～8+16.

[2]逯宗田.鐵路設計應用BIM的思考[J].鐵道標準設計，2013（6）：140～143.

[3] 董薇.鐵路勘察設計BIM運用中的信息化管理探討[J].鐵道勘察，2013（5）：86～88.