BIM技術在電氣化鐵路接觸網設計中的研究

中鐵第五勘察設計院集團有限公司 李 愛

接觸網是我國鐵路運輸系統之中最為重要的一項內容，同時也是鐵路網運輸控制的核心系統之一，對于電氣化行業的建設以及發展具有十分重大的意義。接觸網技術不僅有著數據處理速度快、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勢，對于相關問題的處理以及異常情況的應對都具有極其穩定的結構。但傳統的接觸網設計已經不能滿足現如今鐵路修建的要求，于是在近幾年的鐵路接觸網的設計與建設過程中，出現了一項智能化的數據信息集成處理的BIM技術（Building Information Model，建筑信息模型）。該技術在施工信息融合、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領域信息技術研究的焦點。尤其是在電氣化鐵路接觸網設計領域，更是大幅度地提升了整體的工作質量和效率技術的應用已經成為數字化鐵路建設的必然選擇。但我國鐵路行業設計與施工中，BIM技術的應用相對國外起步較晚，明顯落后于國外和國內工業與民用建筑行業。因此需要加強對BIM技術在鐵路行業中的應用，以此提高我國高鐵技術的國際水平。因此，對BIM技術在電氣化鐵路接觸網設計中的應用展開研究，在多項設計的基礎之上，重新設定接觸網的相關施工環節以及施工計劃，對相關的參數進行嚴格控制，進一步提升整體的應用水平，推動我國電氣化鐵路接觸網設計質量水平的逐步提高。

1 BIM技術在電氣化鐵路接觸網中的設計

1.1 接觸網碰撞檢查以及三維族庫設計

在進行BIM技術在電氣化鐵路接觸網中的設計前，需要對接觸網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據通過BIM技術進行獲取與匯總，完成相對應的整合，隨后，依據上述的數據信息，創建初始的接觸網運行檢測模型。在初始的模型建設之中，要考慮可能發生的各種情況，并依據情況的發生范圍，作出實際的碰撞檢查，但是需要注意的是，在設計的過程中，必須要從協同一致的標準出發，對接觸網設計中的各個細節進行仔細核對，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。而在檢查的過程中，需要嚴格依據對應的標準來進行，避免出現較大的碰撞檢查誤差，完成之后，將所得出的結果形成檢測報告，經過核對之后可以適當對其作出調整，以此來確保工程實施的穩定性。對于薄弱位置還需要重點檢測，防止產生關聯性的故障。

在此基礎之上，進行接觸網三維族庫的設計。利用BIM技術計算接觸網的運維范圍，并將相應的零部件以打包處理的形式導入三維族庫之中，對接觸網的腕臂進行計算，并實現可視化的層級裝配，以接觸網線路布置為基礎，擴大三維族庫的實際面積，并設立層級管理結構，再結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，實現接觸網三維族庫的設計。

1.2 創建BIM層級應用模型

完成接觸網碰撞檢查以及三維族庫的設計之后，接下來，需要構建BIM層級應用模型。選擇適用的接觸網設備，設定合理運行程序，明確層級結構，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，設立安全規范的施工規則，以及突發事件應急處理方法和專業封裝修改等應對策略，以此完成BIM層級應用模型的構建。如圖1所示。

圖1 BIM層級應用模型

完成對BIM層級應用模型的構建后，將BIM層級應用模型與接觸網裝配模型和項目模型相關聯，并根據線路的實際運行情況，完成對BIM三維場景的布置。

1.3 BIM數字化核驗法實現電氣化鐵路接觸網的設計

完成對BIM層級應用模型的創建之后，接下來，需要采用BIM數字化核驗法實現電氣化鐵路接觸網的設計。首先，需要明確BIM數字化核驗目標，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，必須根據當前政府的相關政策要求，整理工程施工材料文件，并在合理的范圍之內，運用BIM技術與循環數字移交的方式，將工程建設的數據上傳至運維系統中。建立更為智能化、數字化、信息化的鐵路接觸網。除此之外，完善接觸網設計，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，對已經發生的電氣化鐵路接觸網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，以此來建立高質量、高效率且實際應用效果較好的接觸網檢測和維修方式，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參考，有助于推動我國交通運輸規模的擴大，完善我國鐵路的基本建設。

2 方法測試

本次測試主要對BIM技術在電氣化鐵路接觸網中應用的效果進行驗證。測試共分為兩組，一組為傳統的應變關聯接觸網的設計方法，將其設定為傳統的應變關聯接觸網測試組；另一組為本文所研究的應用方法，將其設定為BIM接觸網測試組。對兩組測試得出的結果進行對比分析。

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接觸網設計的基礎之上，創建相應的測試模型。對接觸網相關的測試指標以及對應數值進行設定，具體如表1所示。

表1 接觸網測試指標及數值設定表

在此基礎上，將接觸網相關的測試指標添加在接觸網的總體結構之中，并添加對應的測試指標以及數值，最終完成對測試的準備。核查對應的測試設備，使其處于穩定的運行狀態，并確保不存在影響最終測試結果的外部因素，核查無誤后，開始測試。

2.2 測試過程及結果分析

在上述所搭建的測試環境之中，進行具體的測試，具體如圖2所示。

圖2 測試流程及結構圖

根據圖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果，對得出的結果進行對比分析，具體如表2所示。

表2 測試結果對比分析表

根據表2中的數據信息，最終可以完成對接觸網設計效果的評判：在相同的測試環境下，對比于傳統的應變關聯接觸網測試組，BIM接觸網測試組最終得出的荷載系數相對較高，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。

結束語：綜上所述，便是對BIM技術在電氣化鐵路接觸網設計中的研究。在當今社會飛速發展的背景下，BIM技術早已經成為鐵路工程接觸網設計以及電氣化工程施工的重要內容之一，對比于傳統的接觸網設計，BIM技術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的使用壽命也是一種保障。另外，BIM技術的應用一定程度上也提升了鐵路工程設計、施工、運維以及管理出現錯誤的可能性，并隨即減少了設計變化的次數，從整體上增強電氣化鐵路接觸網的設計效果。