BI M技術在鐵路四電工程全生命周期中的應用

魯敏

（中鐵電氣化局集團有限公司，北京100036）

1 引言

BIM技術于2003年被引入中國建筑市場，在鐵路行業的普遍應用始于2016年。歷經十余年的發展，目前BIM技術在中國的應用依然處于初級階段[1]。目前，“信息時代”已經來臨，信息化在鐵路四電工程項目的建設和管理過程中發揮著越來越重要的作用。科技的合理應用支撐并引領我國交通運輸業全面提升了基礎設施和運營管理的技術水平，極大地提高了我國交通運輸業的核心競爭力和可持續發展的能力，有助于更好地服務國家戰略[3]。

2 BI M技術在鐵路四電工程各個階段的應用

鐵路四電專業主要包括通信、信號、電力、電氣化，具有專業性強、接口復雜等特點。BIM在鐵路四電工程項目全生命周期應用，即在項目的規劃、勘察設計、生產制造、施工建造、運營維護和拆除及再利用各個階段使得各參與方能在同一個數字化平臺上實現信息共享和傳遞，并高效協同工作，從而提高項目的建設質量和效率。

2.1 在規劃及勘察設計階段的應用

在鐵路四電工程項目規劃、勘察設計階段，由設計院建立施工圖級別的三維信息模型。建立各專業構件庫，結合工程設計信息進行參數化快速建模，有效提高建模效率和精度。現階段受限于建模軟件的功能，鐵路四電專業建出的模型還不完美，但模型的可視化特點可以幫設計人員盡早發現專業內部和專業之間各種沖突檢查、空間分析、預留校驗等在二維圖紙中很難發現的問題，能有效幫助設計人員盡早發現錯誤、優化方案，大幅度提高設計質量和效率。

2.2 在數字化制造過程中的應用

鐵路四電工程項目所用的構件比較特殊，生產廠家也比較固定。BIM技術普及以后，在構件生產之前提前創建三維模型，打通數據接口，利用模型、結合各設計院現有的接觸網計算軟件計算構件信息，將信息導入數控機床，指導工廠化預制、驅動自動化生產線，從而實現基于BIM的數字化制造。

例如，京張高鐵研發的腕臂自動化裝配線：將現場測量的數據，導入腕臂計算軟件，生成腕臂長度零配件位置等18個預配數據；然后將預配數據與BIM模型進行空間驗證；校核無誤后，將數據遠程發布裝配線啟動加工；加工完成后將預配數據上傳至管理平臺歸檔存儲，使其具有可追溯性。

2.3 在施工階段的應用

鐵路四電BIM模型應包含工程項目施工過程中所需要的進度、成本等信息。方便施工方利用這些信息對進度和成本進行預測，有效管控施工進度，減少返工，降低成本和不必要的開支，從而縮短工期、提高效率。

2.3.1 管理駕駛艙

可一目了然地看到項目的三維模型，動態查看施工進展、物料跟蹤、安質管控等所有信息，為管理層有效管控項目和決策提供信息化支撐。

2.3.2 方案優化

基于BIM模型結合現場情況，在施工前對某些方案的各種可能性在電腦里進行仿真模擬并自動優選，可有效減少返工。例如，京張高鐵從深化后的模型中導出電纜長度清單，精準提報生產計劃，減少了電纜工藝余量50%；優化電纜路由和敷設順序后，實現了電纜一次布放整齊、平順無交叉。

2.3.3 物料管控

結合二維碼等技術，對施工現場物料各環節進行管控，所有對物料的采購、進場、出庫、安裝、運維等操作都進行記錄，方便管理人員追溯查詢。基于BIM的設備管理縮短了移交時間，保證了數據的真實性、及時性和有效性。例如，在設備管理中建立數字化設備履歷表，承接從設計階段流傳下來的設備信息，并將施工階段對設備的操作信息按進度錄入。設備履歷表是設備各類信息的集合，包括設計參數、操作記錄，設備圖片、視頻，如接觸網專業的“一桿一檔”。

2.3.4 進度管理

利用模型，能查看實際進度和計劃進度的差異，便于及時找出問題并對施工方案進行調整，有效控制項目施工進度。

2.3.5 安全質量管理

基于BIM的安全質量管理具備安全問題的在線填報、處理、銷項、存檔的全過程閉環管理的功能。現場操作人員從手機端上報問題，系統立即自動將問題反饋給相關責任人，使問題得到及時處理，大大提高處理問題的及時性、準確性、智能性和便捷性。

2.3.6 資料管理

把工程項目的各類圖圖紙、文件、資料等在云端保存并共享，施工參與各方分權訪問，不僅有效避免了重復錄入，也避免了因重復錄入而有可能造成的數據污染。

2.3.7 人員管理

安全帽和人臉識別技術保證了不在冊的人員無法進場。BIM圍欄技術的應用幫助有效實時控制施工人員只在自己當天負責的工作區域內活動，一旦超出當天的工區系統立即報警，便于施工現場管理人員有效控制現場施工作業。國內幾家大的BIM服務商均提供基于云端的“智慧工地”軟件平臺。

2.3.8 竣工驗收

BIM技術輔助竣工驗收是在二維竣工圖紙等資料的基礎上，借助三維模型所含施工過程中的各類信息，為建設單位、施工單位、設計單位和監理單位提供準確的施工過程數據，模型的三維可視化直觀地為驗收工作的展開提供了極大的便利，方便驗收人員理解，大大提高了驗收質量。

2.4 在運維階段應用

設備管理在鐵路四電在運維階段的占很大比例。設備履歷表包含設備全生命周期的信息。基于BIM的運維管理，是根據運維需求段承接設計、施工階段的信息，清洗不需要的數據，增加設備制造階段的信息和運維計劃等其他相關信息，結合二維圖紙和BIM模型，可直觀查看鐵路四電設備分布情況及隱蔽工程，能快速定位，為設備查詢提供了極大的便利，實現了信息化運維。BIM技術的應用顛覆了傳統運維的人海戰術，結合二維碼、云、大數據、物聯網、人臉識別、自動控制和人工智能等技術，正在逐步打造智能化運維管理，對人員的需求將越來越少，相反運維服務的質量卻逐步提升。隨著信息化、自動控制、智能化技術的發展，運維系統不斷升級，在對設備信息了如指掌的基礎上，實現智能運維指日可待。

2.5 在項目拆除和再利用階段的應用

未來，在鐵路各工程項目拆除和再利用階段，利用BIM技術提前在電腦里模擬拆除方案并進行優選，根據建筑材料本身的特點加以回收和再利用，積極響應國家打造綠色鐵路、智能鐵路的倡議。

3 結語

近年來，國家提出智能交通、立體交通的概念，隨著科學技術的飛速發展，航空交通、水陸交通、公路交通和鐵路交通實現聯網，綜合智能交通網絡的發展進程突飛猛進。BIM技術在鐵路四電工程項目全生命周期的應用將有效推動我國鐵路行業的發展。鐵路BIM聯盟將中國的鐵路BIM標準通過Building SMART推向全球以后，BIM技術將促進和增強國際競爭力方面的強推作用將發揮得淋漓盡致。