BIM在鐵路信號工程設計中的實踐

王丹娜

【摘 要】鐵路信號設計使用傳統(tǒng)的設計方式，很容易出現(xiàn)各種問題。本文作者基于這種情況，闡述了利用BIM技術(shù)在鐵路信號設計中的運用，在分析傳統(tǒng)二維設計中問題的時候，總結(jié)了BIM技術(shù)信號設計優(yōu)勢，如實現(xiàn)三維可視化和精確定位等，在此基礎上，分析了BIM技術(shù)在鐵路信號設計中存在的價值和真正意義。對于現(xiàn)代鐵路信號的發(fā)展來說有非常大的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);鐵路信號;施工;信號設計

在建筑行業(yè)，計算機技術(shù)已經(jīng)與建筑行業(yè)相輔相成，成為重要的輔助技術(shù)。在鐵路信號工程施工中，計算機技術(shù)輔助施工建設推動了鐵路信號發(fā)展的現(xiàn)代化。文章中提到的BIM技術(shù)就是計算機與建筑施工行業(yè)相結(jié)合的重要體現(xiàn)，目前也是非常重要的施工技術(shù)之一，利用計算機BIM技術(shù)將施工變成可視化，把設計結(jié)果可視化展示，分析在傳統(tǒng)二維設計中存在的相關(guān)問題，對信號設備的安裝與布線等進行相關(guān)的模擬，及時發(fā)現(xiàn)建設施工中存在的問題，科學指導施工，提升鐵路信號建設的質(zhì)量。

一、BIM技術(shù)簡析

Building? Information Modeling是BIM的簡稱，國際上公認將其翻譯為建筑信息模型，BIM技術(shù)的主要內(nèi)容是將建筑工程項目每個環(huán)節(jié)涉及到的信息、數(shù)據(jù)作為模型建立的依據(jù)，以此建立信息化模型，所以是一種真實數(shù)據(jù)分析的得到的工程建筑模擬。BIM技術(shù)有很有優(yōu)勢，利用BIM技術(shù)完成的建筑項目工程，具有信息完備性和工程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性、項目的可視性和直觀性等特點。BIM技術(shù)因為具備的這些優(yōu)勢，以及良好的建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)換能力，被國內(nèi)很多行業(yè)廣泛使用，最近幾年建筑行業(yè)逐漸成為市場經(jīng)濟中重要的一部分，而BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中，得到了很廣泛的使用。在BIM技術(shù)廣泛使用之前，建筑行業(yè)的良好輔助技術(shù)是CAD技術(shù)[1]。利用BIM技術(shù)可以提高項目設計人員的工作效率，確保建筑項目的建筑質(zhì)量。主要運用在建筑行業(yè)的設計階段，在收集建筑工程涉及到的各項信息的同時，利用三維技術(shù)設計工程建筑，優(yōu)化設計，給人們更加直觀的設計展示。BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)建筑工程信息數(shù)據(jù)共享，降低了因為數(shù)據(jù)重復轉(zhuǎn)接而人為存在的誤差，造成建筑工程中存在的失誤，確保信息的真實性與實效性。

二、傳統(tǒng)二維設計中存在的問題

鐵路信號工程設計中一般都使用CAD繪圖軟件制圖，所以平面圖紙設計、設計說明文件等基本都以二維交付的模式進行，在設計的過程中使用同一的格式和規(guī)范說明，使用CAD為二次開發(fā)設計軟件來提升設計的效率，從而避免減少人為操作中存在的誤差。但是在二維設計中，建筑工程項目的設計結(jié)果是非常抽象的，以顏色、線型、圖標與文字說明完成的設計表達，這種方式存在理解與判斷上的誤差，如設計單位、施工單位、業(yè)主之間的理解偏差，導致建筑施工存在很多問題，出現(xiàn)信息反映錯誤與漏洞等等問題。這些出現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在幾個方面，①信號專業(yè)圖紙設計需要以多種圖形符號來表示不同的設備，圖紙中智能反映出單一的信息，如信號設備界限等問題圖紙就很難反映出來。設計圖紙的時候設計人員要遵照規(guī)范，依照施工工程的實際情況設計，建筑工程存在諸多不確定因素，由于二維設計難以直觀體現(xiàn)，在施工中容易出現(xiàn)較多問題。②信號設備需要使用電纜與光纜連接，站內(nèi)與區(qū)間內(nèi)排線、布線等工作量大，還要兼顧一定的設計原則，現(xiàn)場施工受到多種因素限制，影響施工進度。

三、BIM技術(shù)在鐵路信號設計中的優(yōu)勢

1.可視化優(yōu)勢實現(xiàn)精準定位

信號工程設計中，前文講到，基本上都使用二維設計為主，設計圖紙中的坐標、里程、線路等表示并不直觀，再加上施工期本身受到多種因素的限制，很多技術(shù)難以滿足施工的實際要求。使用BIM技術(shù)，綜合采集施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和相關(guān)的信息，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的建模，將站前工程施工與施工完成之后的整體效果展示出來，這種方式對于鐵路信號設計來說更為有利，直觀表達的同時實現(xiàn)對設備模型的精準定位。BIM技術(shù)在鐵路信號中的運用，還可以讓布線等復雜工序表達更加直觀，可以觀看到線路位置、角度等地帶，避免在施工中出現(xiàn)問題導致工程進度變緩的出現(xiàn)。

2.精細化施工環(huán)節(jié)

使用BIM技術(shù)可以有效解決碰撞與顯示遮擋、管線之間的線路選擇等問題。由于二維圖紙的設計屬于單獨的設計，每個單位以其本專業(yè)的設計為個體進行的設計，設計圖紙中涉及到的設備情況、布線情況，由于每個專業(yè)之間并沒有綜合圖紙，所以不同專業(yè)之間出現(xiàn)碰撞與遮擋，如信號與接觸網(wǎng)之間、與通信、橋梁、隧道之間多個專業(yè)的碰撞遮擋比較明顯，利用BIM技術(shù)建模，讓多個專業(yè)在站前工程BIM技術(shù)上融合，及時發(fā)現(xiàn)在設計中存在的碰撞問題和遮擋問題。BIM技術(shù)具有一定的靈活性，可以在設計中及時發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題，確保最終設計的安全性與合理性，減少設計成本和降低設計出現(xiàn)返工的概率，有效避免工期延誤[2]。

3.綜合優(yōu)勢分析

鐵路信號工程項目設計中，傳統(tǒng)的工程設計技術(shù)、模擬施工、運行維護施工等等都存在一定的缺陷。使用BIM技術(shù)可以更加直觀的展示出施工的整體情況，BIM技術(shù)可以處理好模型的問題、完成三維可視化設計。傳統(tǒng)的設計中很難在施工前發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，但是BIM技術(shù)具有壓倒性的優(yōu)勢，具備更高的專業(yè)性。

四、在鐵路信號設計中使用BIM技術(shù)的價值

1.信息數(shù)據(jù)表達直觀化

信號設備具有一定的特點，BIM技術(shù)根據(jù)信號專業(yè)設備的特點把涉及到的專業(yè)與設備進行翻模，以此為依據(jù)組建模型，如信號機模型庫建之后可以方便設計單位使用相關(guān)模型，同時還增強了設計成果交付價值。設計單位使用BIM技術(shù)把三維設計成果交給施工單位，施工單位按照規(guī)范與要求接受設計成果，以此為依據(jù)開展施工。直觀的設計成果交付降低了施工中容易出現(xiàn)的漏洞與誤差，同時還可以及時更正其中存在的問題，降低返工設計成本與優(yōu)勢。BIM技術(shù)設計成果還可以在虛擬系統(tǒng)中設計，為設備模型增加附屬性質(zhì)，讓設備的安裝與設備的數(shù)據(jù)表達更加直觀化，同時還可以最大程度展現(xiàn)出多個專業(yè)、系統(tǒng)之間的聯(lián)系，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享。

2.綜合檢查可能存在的設計問題

鐵路信號建筑工程項目中，設備的碰撞和遮擋檢查比較重要，主要是專業(yè)內(nèi)部設備的碰撞檢查和專業(yè)之間的碰撞檢查等，顯示設備之間遮擋與碰撞檢查、電氣設備位置的安全凈距離檢查等等。專業(yè)內(nèi)部碰撞檢查要從信號設備自身的角度出發(fā)，從設計上考慮位置，是否存在重疊、尺寸等等原因，造成空間使用上的不足、專業(yè)之內(nèi)的碰撞和遮擋問題，需要考慮信號設備是否與設備之間產(chǎn)生碰撞，信號遮擋針對信號機設備。信號專業(yè)電氣設備安全距離檢查，是考慮信號設備的所在位置與電氣特性要求之間的安全距離。使用BIM技術(shù)可以加強對設備的碰撞與遮擋進行檢測，減少建筑施工工程中存在的隱患，及時找出存在的問題并且修正維護，保障設計成果可以正確指導鐵路信號設計施工。

五、結(jié)語

綜上所述，鐵路信號二維設計中，傳統(tǒng)的設計范式存在缺陷，新時代下建筑行業(yè)運用的技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)變，BIM技術(shù)具備極強的優(yōu)勢和應用價值，以BIM技術(shù)為核心對建筑工程進行設計和建模，全面檢查系統(tǒng)且優(yōu)化系統(tǒng)，讓設計更加直觀明確，提升鐵路信號建設施工效率。

【參考文獻】

[1] 趙文武， 曾紹武， 趙欽，等. BIM技術(shù)在鐵路信號設備數(shù)據(jù)管理中的應用研究[J]. 鐵道標準設計， 2017， 61（1）：127-133.

[2] 馬彎， 易思蓉， 楊冬營，等. 基于BIM技術(shù)的鐵路中間站三維設計方法研究及實踐[J]. 鐵道標準設計， 2017， 61（10）：43-47.