京張高鐵客服信息工程BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

肖彥峰

（中鐵科（北京）信息工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100081）

0 引言

智能高鐵是將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、BIM等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)，運(yùn)用到高鐵的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，推動(dòng)鐵路從數(shù)字化向智能化方向發(fā)展［1］。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃》等政策與需求驅(qū)動(dòng)興起一次新的工業(yè)革命浪潮，推動(dòng)建筑業(yè)邁向由建筑信息模型（BIM）與移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等信息技術(shù)為支撐的智能建造。同時(shí)，也為鐵路建造提供了新的思路，著力推動(dòng)我國(guó)鐵路由傳統(tǒng)建設(shè)體系向新時(shí)期智能建造模式的探索和轉(zhuǎn)變，初步確定以BIM技術(shù)為先導(dǎo)的智能建造發(fā)展方向［2］。BIM技術(shù)是一個(gè)涵蓋項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到運(yùn)維生命期的數(shù)據(jù)化管理工具，利用BIM技術(shù)通過(guò)整合數(shù)據(jù)化、信息化模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用、施工應(yīng)用和建設(shè)管理，可以解決項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中復(fù)雜的技術(shù)問題［3］，提升鐵路精細(xì)化管理水平、增加資源利用率［4］。

根據(jù)《高速鐵路客服工程細(xì)部設(shè)計(jì)和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［5］和鐵總建設(shè)〔2018〕35號(hào)文件要求，在京張高鐵客服信息工程全過(guò)程建設(shè)中深入應(yīng)用了BIM技術(shù)。

1 項(xiàng)目概況

新建京張高鐵全線客服信息工程共分為3個(gè)標(biāo)段，北京段、河北段、太子城站。根據(jù)工程需求，客服信息工程建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用了BIM技術(shù)。京張客服信息設(shè)備BIM模型數(shù)量統(tǒng)計(jì)見圖1。

圖1 京張客服信息設(shè)備BIM模型數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2 制定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)京張高鐵客服信息工程特點(diǎn)和專業(yè)需求制定了京張高鐵客服信息工程BIM系列標(biāo)準(zhǔn)，包括《鐵路客服信息工程BIM分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)》《鐵路客服信息工程BIM建模及交付標(biāo)準(zhǔn)》《鐵路客服信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。京張高鐵客服信息工程BIM標(biāo)準(zhǔn)大綱見圖2。

圖2 京張高鐵客服信息工程BIM標(biāo)準(zhǔn)大綱

3 技術(shù)路線

在京張高鐵客服信息工程建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)鐵路客服信息專業(yè)相關(guān)設(shè)備構(gòu)件進(jìn)行三維精確建模，并結(jié)合站房專業(yè)中機(jī)電與裝修模型對(duì)客服設(shè)備的施工方案進(jìn)行可視化分析、設(shè)備安裝精確定位、工藝仿真模擬及管槽碰撞檢查，形成施工前的深化方案，指導(dǎo)施工作業(yè)，同時(shí)采用信息化手段對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行數(shù)字化管理，提供模型數(shù)據(jù)管理、電子施工日志和隱蔽工程影像管理等功能。

BIM技術(shù)應(yīng)用是一個(gè)隨著工程開展，進(jìn)行二、三維工程信息綜合集成并不斷深化優(yōu)化，從而達(dá)到深化設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、節(jié)約成本、縮短工期目標(biāo)的過(guò)程。BIM技術(shù)在客服信息工程建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用技術(shù)路線圖見圖3。

圖3 BIM技術(shù)在京張高鐵客服信息工程建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用技術(shù)路線圖

4 京張高鐵客服信息工程BIM技術(shù)應(yīng)用

4.1 構(gòu)建鐵路客服信息專業(yè)設(shè)備BIM族庫(kù)

BIM模型是BIM項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)。在京張鐵路客服信息工程中，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)客服信息專業(yè)終端設(shè)備進(jìn)行了建模，主要包含：客票設(shè)備BIM族庫(kù)、視頻監(jiān)控設(shè)備BIM族庫(kù)、綜合顯示及時(shí)鐘設(shè)備BIM族庫(kù)和信息機(jī)房設(shè)備BIM族庫(kù)四大類（見圖4）。

圖4 鐵路客服信息專業(yè)設(shè)備BIM族庫(kù)

4.2 基于BIM的客服信息與站房工程協(xié)同優(yōu)化

利用BIM技術(shù)將客服信息工程與站房工程多專業(yè)模型、全過(guò)程深度協(xié)同應(yīng)用，解決工程重難點(diǎn)位置融合問題，深化優(yōu)化設(shè)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，提升工程效率和質(zhì)量。對(duì)進(jìn)站通道屏及監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝點(diǎn)位、站房外立面監(jiān)控?cái)z像機(jī)及廣播揚(yáng)聲器整體布局、售票廳終端設(shè)備安裝點(diǎn)位、進(jìn)站口檢票閘機(jī)安裝點(diǎn)位、站房線槽等進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)站臺(tái)預(yù)埋件進(jìn)行深化優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)站房的走廊、地下空間、站臺(tái)、樓梯等凈空要求嚴(yán)格的區(qū)域進(jìn)行凈高分析，快速找出凈高不滿足客服設(shè)備安裝要求的區(qū)域，提前發(fā)現(xiàn)問題并與站房施工單位溝通解決，大幅減少現(xiàn)場(chǎng)返工，有效保證施工進(jìn)度，改善工程質(zhì)量。在對(duì)客服專業(yè)部分重點(diǎn)部位攝像機(jī)和揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)安裝位置優(yōu)化的過(guò)程中運(yùn)用BIM技術(shù)，綜合考慮站房外立面玻璃幕墻、干掛石材等具體裝修情況，定點(diǎn)定測(cè)攝像機(jī)、揚(yáng)聲器設(shè)備安裝位置及與站房融合的工藝風(fēng)格（見圖5）。

圖5 基于BIM的客服信息與站房工程協(xié)同優(yōu)化

4.3 基于BIM的檢票機(jī)安裝施工工序工藝仿真

通過(guò)三維場(chǎng)景建模結(jié)合施工工藝要點(diǎn)，運(yùn)用Revit、3DMAX、U3D技術(shù)，動(dòng)態(tài)仿真模擬檢票機(jī)安裝關(guān)鍵工序工藝，主要包括以下內(nèi)容：（1）檢票機(jī)垂直正下方建議預(yù)留線槽用于綜合布線及內(nèi)部走線；（2）自動(dòng)檢票設(shè)備與檢票口門距離不宜小于3 m；（3）自動(dòng)檢票設(shè)備入口端應(yīng)與房建地磚對(duì)縫整齊；（4）安裝自動(dòng)檢票設(shè)備位置的地面平整度誤差不超過(guò)2 mm；（5）自動(dòng)檢票設(shè)備安裝后底部應(yīng)使用密封膠密封；（6）自動(dòng)檢票設(shè)備在寒冷環(huán)境安裝時(shí)應(yīng)配備加熱模塊。

4.4 基于BIM的旅客流線及客服設(shè)備布局動(dòng)態(tài)仿真

利用BIM技術(shù)精確仿真模擬分析京張高鐵懷來(lái)站旅客購(gòu)票、進(jìn)站、候車、出站流線，結(jié)合車站功能區(qū)分布及各功能區(qū)內(nèi)客服終端設(shè)備的設(shè)計(jì)布局，深化站房及站后工程設(shè)計(jì)，從而達(dá)到將車站功能空間分配、客服設(shè)備安裝數(shù)量及分布與旅客流線路徑最優(yōu)化匹配融合的效果，最大化發(fā)揮客服設(shè)備在車站不同功能區(qū)內(nèi)的效能，更好的滿足旅客在購(gòu)票、進(jìn)站、候車、出站過(guò)程中對(duì)服務(wù)信息的精細(xì)化需求，提升旅客車站出行體驗(yàn)（見圖6）。

圖6 基于BIM的旅客流線及客服設(shè)備布局動(dòng)態(tài)仿真

4.5 基于BIM+GIS的車站日照運(yùn)行軌跡動(dòng)態(tài)仿真模擬

利用BIM+GIS技術(shù)仿真技術(shù)模擬車站日照采光，分析站內(nèi)檢票閘機(jī)設(shè)備受光照影響情況，解決檢票閘機(jī)設(shè)備受光照影響問題。陽(yáng)光透過(guò)車站玻璃幕墻直射站內(nèi)的檢票閘機(jī)，會(huì)降低設(shè)備人臉識(shí)別性能，甚至造成旅客無(wú)法檢票的問題，給旅客出行帶來(lái)不便。針對(duì)此問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)運(yùn)用BIM+GIS技術(shù)進(jìn)行科研創(chuàng)新探索，精確模擬出京張高鐵車站全年時(shí)間中太陽(yáng)的運(yùn)行軌跡，以及光照經(jīng)站房玻璃幕墻透射進(jìn)站內(nèi)的仿真情況，從而為車站運(yùn)營(yíng)單位制定解決檢票閘機(jī)設(shè)備避免光照影響方案提供參考依據(jù)（見圖7）。

圖7 基于BIM+GIS的車站日照運(yùn)行軌跡動(dòng)態(tài)仿真模擬

4.6 基于BIM+VR的信息機(jī)房管理系統(tǒng)

研發(fā)應(yīng)用了京張高鐵信息機(jī)房BIM+VR管理系統(tǒng)。信息機(jī)房結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多專業(yè)交叉，設(shè)備數(shù)量龐大，管線規(guī)格繁雜且數(shù)量多、工期緊、施工難度大。本項(xiàng)目提出一種創(chuàng)新的技術(shù)管理模式及應(yīng)用系統(tǒng)，在信息機(jī)房工程施工作業(yè)前，施工技術(shù)人員基于本系統(tǒng)對(duì)機(jī)房設(shè)備安裝的總體布局、施工工藝、工序以及工法進(jìn)行三維模擬，可深入掌握施工方案及內(nèi)容，通過(guò)對(duì)比分析不同施工方案的可行性，提前熟悉和解決現(xiàn)場(chǎng)各階段工藝工序難點(diǎn)，使得施工班組做到心中有數(shù)。

在機(jī)房施工過(guò)程中運(yùn)用BIM技術(shù)及鐵路客服信息機(jī)房BIM管理系統(tǒng)輔助施工，將BIM技術(shù)應(yīng)用到信息機(jī)房“一體化”［6］建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)（見圖8）。

圖8 京張高鐵客服信息工程信息機(jī)房BIM模型

5 應(yīng)用效果

BIM技術(shù)對(duì)京張高鐵客服信息工程施工方案優(yōu)化前后對(duì)比見表2。

表2 BIM技術(shù)對(duì)京張高鐵客服信息工程施工方案優(yōu)化前后對(duì)比

6 結(jié)束語(yǔ)

京張高鐵客服信息工程BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)一步驗(yàn)證了智能建造在該專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，有效解決了客服信息工程建設(shè)過(guò)程中存在的一些難點(diǎn)，起到降低建設(shè)成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)、輔助指導(dǎo)施工、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理的重要作用，同時(shí)也提升了專業(yè)之間的協(xié)作能力。該技術(shù)方案為提升鐵路智能化建造技術(shù)，提高鐵路信息化建造水平提供參考［7］。