鐵路信號工程中BIM技術的運用

摘要：將BIM技術應用至鐵路信號工程建設中，優化傳統二維信號工程建設的弊端，進一步實現可視化以及信息集成化鐵路信號工程建設，能夠促使技術人員清晰地掌握鐵路信號施工情況，降低出現錯、漏、交叉等問題的發生。基于BIM技術構建三維立體模型，結合模型開展鐵路信號工程建設，提升施工質量、效率的同時，壓縮鐵路信號工程施工成本消耗，促進鐵路信號工程施工水平提升。以鐵路信號工程建設以及BIM技術為分析對象，基于實際鐵路信號工程案例，構建鐵路信號運維管理平臺，通過平臺共享鐵路工程基本信息，提升鐵路信號工程建設管理質量。

關鍵詞：鐵路信號工程；BIM技術；優勢分析；實際應用分析；效果呈現

0 " 引言

傳統鐵路信號設計采用二維技術為基礎，不能實現統籌管理鐵路工程線路、隧道以及橋梁的目標，導致鐵路信號存在問題，嚴重影響我國鐵路工程的健康發展。基于BIM技術實現鐵路信號工程三維發展，構建三維模型數據庫，整合鐵路工程資源信息，有助于提升協同管理的效率。將鐵路信號工程設計、施工、交付等各個環節有機結合，有助于提升鐵路信號工程建設管理質量。

1 " BIM技術應用現狀

1.1 " 開發存在一定不足

2013年，中國鐵路集團正式將BIM技術投入鐵路信號工程建設中。經過十多年的發展，BIM技術雖然在項目建設中取得不小成績，但由于應用時間較短，技術人員技術水平不高，導致BIM技術在開發方面都存在一定不足，難以滿足時代發展需要。

1.2 " 系統信息交互效率低

鐵路信號工程建設內容較多，需要整合工程項目整體資源信息，才能保證項目穩定開展，信息交互占據著關鍵地位，高質量信息交互能夠保證各個部門，第一時間得到鐵路信號工程建設施工信息，為后續工程施工提供數據基礎。在此期間，需要鐵路信號工程項目各個部門團結協作，提升信息交互速度，保證鐵路信號工程施工質量。

但由于鐵路信號工程施工圖紙不夠規范，部門之間存在信息差異，導致BIM三維模型信息收集困難，可視化模型構建存在問題，施工企業管理人員難以從三維模型中得出科學決策數據基礎，不利于鐵路信號工程穩定發展。

2 " BIM技術在鐵路信號工程設計中應用價值

2.1 " 構建三維立體模型呈現可視化效果

當前鐵路信號工程設計主要以二維技術為主，構建鐵路信號平面設計圖，基于標注實現定點。采用傳統的二維信號設計方式難以感知鐵路信號邊線距離，導致設計時出現各式各樣的問題。從鐵路工程的實際情況看，基于BIM技術構建三維可視化模型，收集站場、線路、橋梁、隧道等詳細數據信息，基于勘察信息構建專屬三維模型，可將鐵路信號工程的實際情況展現出來。基于三維模型，觀測鐵路線路運行位置以及角度，可提前做出優化方案[1]。三維模型精確定位如圖1所示。

2.2 " 優化鐵路線路布局

傳統鐵路信號工程設計采用二維模式。二維模式將鐵路信號各個線路視為單獨個體，將基于個體布置鐵路管道線路，由此導致設計方案不能明確標注線路交叉點，集成設計圖存在一定問題。按此進行設計，不僅存在電力、通信、隧道遮擋現象，還可能出現鐵路管道、線路碰撞等問題[2]。

BIM技術基于鐵路信號工程的實際情況，將工程視為整體，構建三維立體模型，能夠及時發現鐵路線路布局情況，避免管道、線路遮擋、碰撞現象發生。同時基于BIM技術的設計能夠提升設計方案質量，降低鐵路信號工程后期設計變更的概率。

3 " BIM技術的實際應用分析

3.1 " 案例分析

M鐵路信號改造工程基于BIM技術構建三維可視化模型，如圖2所示。該工程基于BIM建模施工標準為施工文件，如《鐵路工程信息模型分類與編碼標準》、《鐵路工程信息模型統一標準》《鐵路工程信息模型施工階段實施標準》、《鐵路工程信息模型交付精度標準》等[3]。

3.2 " 三維模型構建

M鐵路信號改造工程不同時期的目標以及研究對象不同，對三維模型的觀測的側重點不同，為了滿足施工要求，基于M鐵路信號工程的實際情況，采用分段式構建BIM三維模型，如表1所示。將M鐵路信號劃分為站場、橋梁、房建以及信號，重視細節部位設計管理，以將其設計情況真實地展現出來。同時，基于BIM技術能夠結合工程的外形，保證模型與工程實際相吻合，提升施工管理工作質量[4]。

3.3 " 模型屬性信息添加

BIM三維立體模型中，將信號工程屬性信息分為兩個階段，即施工階段以及竣工運維管理階段。不同的階級屬性信息內容不同，施工階段分為5種模型信息，竣工階段分為3種模型信息。基于項目不同階段上傳信息至BIM系統中，提升信息項目交互速度，為項目穩定發展提供保證[5]。

3.4 " 構建GIS+BIM模型

地理信息系統是我國當前現代化測量技術手段之一，能夠將數據采集、儲存、數據管理以及分析融為一體。將GIS技術與BIM技術相結合，能夠實現微觀與宏觀有機結合，促使三維立體模型更加符合實際情況，實現模型空間布置與實際布置相同效果，進而提升項目工程信號設計水平[6]。

3.5 " 項目臺賬可視化管理

為了滿足鐵路信號建設臺賬管理需求，結合BIM技術，構建信息化臺賬管理系統。將系統與BIM模型相結合，基于模型中獲取數據參數，能夠打造出可視化臺賬管理模式。可視化臺賬管理系統包含鐵路信號機、軌道運行電源、電容等數據。將臺賬管理與BIM技術結合，臺賬管理系統能夠根據BIM模型數據變化而變化，實現數據實時更新，提升臺賬可視化系統管理作用。

為保證臺賬系統數據安全，開發出數據權限管理功能，員工基于自身權限控制鐵路信號設備。在設備維修工作中，針對不同的維修手段，及時將各種設備信息上傳至臺賬系統中，系統自動分類，便于后期數據追蹤[7]。

3.6 " 鐵路電纜線可視化管理

鐵路信號工程建設基于BIM三維立體模型，能夠可視化觀測地下電纜線設計。通過系統可實時掌握現場實際情況，不僅能了解到電纜線分布方向，還能獲取電纜線與信號設備之間的關系。基于系統將電纜線統一編號，記錄電纜線的基礎信息，再將電纜線與信號設備連接，便可實現鐵路電纜線可視化管理。可視化管理為電纜線維修人員開展工作提供數據支持，有利于提升電纜線維修的質量以及效率。

3.7 " 構建設備軌道可視化管理系統

該系統與BIM模型結合，可實現實時定位功能。基于設備可視化系統，技術人員能夠快速查詢鐵路運行的相關信息，實現設備運行故障精準定位，有助于提升鐵路工程穩定運行[8]。

3.8 " 鐵路信號工程信息集成系統

通過BIM技術構建鐵路信號設備智能化管理系統，通過集中監測管理的方式，整合數據信息資源，將鐵路信號設備維修養護的數據信息集成整理，上傳至系統中。集成系統能夠實現對信息自動整合分類，通過快捷查詢窗口功能，可實現精準化信息管理[9]。

4 " BIM技術在鐵路信號工程中的應用成果

4.1 " 實現工程竣工交付可視化

基于鐵路信號設備的特點，將設備與BIM技術相連接，構建信息化數據庫如圖3所示。基于數據庫能夠及時地調取鐵路信號工程三維立體模型，能夠有效提升鐵路工程信號工程設計水平。鐵路信號工程設計單位采用BIM三維立體模型方式，將設計方案轉移至施工單位，施工單位基于模型施工要求開展相關工作，可保證鐵路信號工程竣工質量與設計吻合。

實現鐵路信號工程交付可視化，能夠及時發現設計方案中存在的問題。及時對問題部位進行優化處理，有助于提升鐵路信號工程的施工質量、安全，降低后續返工的概率。另外，通過BIM技術構建鐵路信號設備智能化管理系統，能夠虛擬系統中顯示鐵路信號設備屬性 [10]。信號機模型庫如圖3所示。

4.2 " 實現碰撞綜合檢查

基于BIM技術構建三維立體模型，將鐵路信號工程中電氣設備以及線路分布情況真實展現出來。鐵路信號工程的真實情況展現在設計者面前，有利于設計者發現設計圖紙存在的重疊、碰撞問題。設計者運用BIM技術手段輔助進行設計，有利于優化鐵路信號工程施工設計方案，保證工程項目穩定開展。

5 " 結束語

綜上所述，智能化發展時代下，鐵路信號工程建設發展智能化已經成為必然趨勢，基于BIM技術手段，打造現代化、智能化、可視化、集成化管理系統，對鐵路信號工程建設施工開展全過程管理，有助于提升鐵路信號工程設計水平，提升鐵路信號工程施工質量以及效率，降低施工中發生信號設備碰撞、遮擋問題。

參考文獻

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