張延明

摘要：BIM技術現(xiàn)已廣泛地應用到工程的全生命周期中。利用BIM技術可以為鐵路通信信息設計提供諸多好處。文章介紹了鐵路通信信息設計基于BIM的模型建立、3D可視化、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計、仿真模擬等具體應用，并提出采用統(tǒng)一鐵路IFC數(shù)據(jù)存儲標準解決鐵路通信信息BIM設計面臨的問題。

關鍵詞：BIM技術;鐵路通信信息設計;IFC標準

引言

當今鐵路處于大發(fā)展階段，以調度指揮智能化、客貨營銷社會化、經(jīng)營管理現(xiàn)代化為重點的信息系統(tǒng)和行車自動化等高新科學技術的需求越來越高。隨著高速和準高速客運專線修建，以及電氣化改造力度加大，使得各種“弱電”設備處于一個高度不確定性甚至是十分惡劣的應用環(huán)境中。各種電子設備要在鐵路上生存和發(fā)展，必須重視與環(huán)境互動，與其所處的環(huán)境進行全方位的信息交換，才能隨時把握環(huán)境變化的信息，建立一種與周圍環(huán)境融洽的關系。任何一種實用技術與環(huán)境之間是相互聯(lián)系、相互作用的，環(huán)境不僅是通信信息系統(tǒng)建立的基礎，而且是它生存和發(fā)展乃至創(chuàng)新的必要條件，否則便面臨落后淘汰的命運。

1BIM技術的含義及其應用

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型基礎，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，是一種應用于工程設計、建設、管理的數(shù)據(jù)化工具。BIM可為設計團隊以及包括施工、運營單位在內的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期等方面發(fā)揮重要作用。二維技術制作的通信信號室內施工圖紙主要是由線段、線條、圖形、符號等元素組成，對于施工中線纜橋架的尺寸、安裝位置、線纜路徑的貫通情況、室內布線的碰撞情況都難以詳細明確，施工過程中主要依靠專業(yè)技術人員的經(jīng)驗指導室內綜合布線施工。由于施工環(huán)境或技術人員人為因素，線纜布線經(jīng)常會出現(xiàn)“錯、漏、交叉”等問題，造成大量返工和電纜材料的浪費，影響了整體的工藝美觀效果，不合理的布線也給后續(xù)的運營維護埋下隱患。

2BIM技術在鐵路通信信息設計中的應用

2.1模型的建立

BIM模型是由各式各樣的族組成的。族庫類似于二維施工圖中的塊，但是相對于塊來說，族庫更加真實的反映了設備實體的外觀。族庫的成熟度及豐富化程度直接影響后期模型設計的效率和完整性，因此建立完整的通信信息系統(tǒng)族庫模型是完成BIM設計的基礎。BIM技術不僅僅是三維立體模型設計，更重要的是在模型建設的同時賦予模型不同的參數(shù)信息，例如設備基本信息、幾何信息、技術信息、位置信息、環(huán)境要求信息、項目信息、生產(chǎn)信息、資產(chǎn)信息、運維信息等，這些信息構建了BIM模型的智慧實體。在鐵路通信信息系統(tǒng)設計中，參數(shù)化設計大大提高了設計的準確率和效率。由于鐵路通信信息專業(yè)族庫較多，各設計階段所用的到的族庫精度各不相同，我們可以建立族庫管理平臺對族庫進行管理，并對族庫進行完善和標準化。族庫管理平臺有效的解決了族文件的集中存儲、共享與調用，實現(xiàn)對族庫文件的規(guī)范化管理。

2.2通信設備布置BIM設計流程

通信專業(yè)充分發(fā)揮出了BIM技術的多種特性，廣泛涉及到了幾何學、地理信息等多層面內容，基于可視化的方式向工程人員以直觀的形態(tài)展現(xiàn)出來。在整個通信專業(yè)的構成中，諸如室內外的通信設備都可以做出相應的轉換，正好滿足了BIM設計與出圖的基本要求。尋找到特定的族文件，將其引入到項目文件庫中，便能以直觀化的方式將布置效果展現(xiàn)出來，并且操作人員可以將二維與三維進行切換，更便捷地尋找到相關效果圖，做到真正意義上的所見即所得。在展開通信設備BIM設計時，所涉及到的環(huán)節(jié)較多，其彼此間需要依據(jù)特定的流程而進行，具體為：選擇族樣板→定義原點及參照平面→設置族類型和基本族參數(shù)→檢查所建族是否合格（名稱、類型、參數(shù)等）→關聯(lián)材質→創(chuàng)建幾何形體→載入通信機房平面布置的項目文件→調整通信機柜在機房內的布置，確認布置合理→添加尺寸標注及必要的文字標注→創(chuàng)建圖紙、布置視圖→制作設備明細表。

2.3電磁環(huán)境

隨著鐵路電氣化里程逐年增長，沿線的電磁環(huán)境也不斷地惡化，各種干擾應運而生，常見的有：1.接觸網(wǎng)打火。本質上是一種高壓脈沖干擾（離散型），其特點是瞬間能量較大，足以擾亂敷設在鐵路沿線的通信信息系統(tǒng)中的編碼信號脈沖（約3V），對本屬于開放電磁場的無線列調系統(tǒng)，更是不能幸免。2.地電位升高。這在電氣化區(qū)段是一種比較常見且危害較大的干擾，輕則誤碼，重則燒壞設備（以集成電路和電源模塊居多），甚至經(jīng)常被誤判為雷擊損害或外接電源故障。存在2種情況：①相鄰設備所接的地線電阻值不相等，當機車通過對地泄流時，將直接抬高機房地排的地電位，使得與此地排相連的設備地電位升高，導致兩設備的電氣零點電位不相等，通過設備構成回路放電，形成干擾或損壞設備;②相鄰機房設備的地線間隔一段距離，由機車運行泄流時差引起的地電位不相等，即所謂的跨步電壓造成的干擾。3.感應縱電動勢（危險電壓）。由于感性耦合和容性耦合作用，使得沿線敷設的與接觸網(wǎng)平行接近的通信電纜芯線與地之間存在一定的電位差，其特點是沿著通信線長度縱向分布，并且當接觸網(wǎng)中流過的電流越大、通信線與接觸網(wǎng)的平行接近距離越小、接近長度越長、且當?shù)氐拇蟮貙щ娐试讲?，則感應縱電動勢越大，并隨電纜長度的增加和牽引電流的增大而增大，故稱為感應縱電動勢。

2.4碰撞檢查

在以往的施工過程中，利用傳統(tǒng)的二維施工圖紙進行施工經(jīng)常會出現(xiàn)大型設備布放空間不足，布放效果不美觀，各專業(yè)之間設備或管線碰撞造成返工的案例。BIM設計的可視化、協(xié)調性在設計階段很好的解決了這一類問題。利用BIM設計，設備均以接近實際尺寸按規(guī)定布放在站場、區(qū)間、站房內，相對于在平面布置圖上布放設備可以避免現(xiàn)場布放的時候空間位置不足，設備的位置、尺寸可以根據(jù)周圍的環(huán)境條件進行調整，保證了美觀。站房內各專業(yè)系統(tǒng)管線種類多，材質各異，大量管線交叉。除了通信信息系統(tǒng)溝槽管洞外，還有給排水、暖通、電力等專業(yè)管槽，因此，利用二維施工圖不容易找到碰撞點，造成施工過程中許多管線碰撞，需要返工。采用BIM技術進行管線綜合，可以在設計階段及時調整各專業(yè)管線的尺寸和位置，解決管線碰撞的問題，減少施工返工率。通過建立BIM模型，將設備機柜、走線架、線槽等布放在通信信息機房中，可以直觀檢查機房內空間關系，有效定位機房內設備布局，同時為建筑、結構專業(yè)提供準確的通信信息機房面積，避免機房面積過大或不足的情況發(fā)生。

結語

當前的鐵路發(fā)展正在逐步擺脫二維設計的束縛，實現(xiàn)對三維設計的轉變，鐵路工作者也紛紛加大力度展開了對BIM技術的研究工作，旨在深化其在鐵路工程中的應用水平。在圍繞鐵路試驗段展開探討時，重點圍繞族庫建設工作展開，經(jīng)過不懈的努力也取得了一定的成果。但需要明確的是，BIM依然無法實現(xiàn)對通信系統(tǒng)的全方位設計，因此這是今后需要重點努力的方向。

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