杜 杰

（晉能控股山西煤業(yè)股份有限公司塔山鐵路分公司，山西 大同 037000）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，綜合實(shí)力的不斷上升，城市的私人汽車擁有量也在不斷上升增加，隨之而來的交通堵塞和交通工具違章等狀況也愈發(fā)嚴(yán)重。目前解決交通問題的有效方法之一就是建設(shè)軌道交通，對(duì)于建設(shè)軌道交通，鐵路安全系統(tǒng)在建設(shè)的過程中尤為重要。我國(guó)從20世紀(jì)末就開始研究BIM技術(shù)，經(jīng)過這么多年的發(fā)展，BIM技術(shù)逐步在國(guó)內(nèi)得到認(rèn)可。2017年，德國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部發(fā)起13個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，德國(guó)鐵路股份有限公司將BIM技術(shù)運(yùn)用到鐵路安全系統(tǒng)規(guī)劃當(dāng)中，認(rèn)為該種技術(shù)將成為鐵路行業(yè)未來工作方法設(shè)計(jì)的主要輔助技術(shù)。自此，BIM技術(shù)成為鐵路行業(yè)基礎(chǔ)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃的核心技術(shù)之一，專家學(xué)者認(rèn)為可以在BIM技術(shù)的作用下構(gòu)建更加科學(xué)規(guī)范的鐵路信號(hào)與安全系統(tǒng)規(guī)劃可行性措施。本文將詳細(xì)討論BIM技術(shù)在鐵路信號(hào)與安全系統(tǒng)規(guī)劃中的具體應(yīng)用。

1 ProSig軟件系統(tǒng)概述

ProSig軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)是WSP Infrastructure Engineering GmbH公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一，根據(jù)BIM技術(shù)在鐵路安全方面所呈現(xiàn)出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)提出三個(gè)核心問題：一是如何通過業(yè)務(wù)規(guī)劃或者是流程規(guī)劃達(dá)到系統(tǒng)既定要求？二是利用哪些軟件系統(tǒng)作為專家數(shù)據(jù)生成的支持系統(tǒng)？三是利用哪種接口格式實(shí)現(xiàn)跨公司、跨領(lǐng)域接收數(shù)據(jù)流的目的？按照上述疑問，ProSig軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出解決方案。

如圖1所示為ProSig軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)借助BIM技術(shù)提出的鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)規(guī)劃流程，該圖是整個(gè)ProSig軟件系統(tǒng)的基本架構(gòu)。從圖中信息可以了解到，整個(gè)架構(gòu)被劃分為兩個(gè)部分，一部分屬于對(duì)象提供器，主要負(fù)責(zé)向軟件系統(tǒng)提供專業(yè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，支持一些專業(yè)性的規(guī)劃工作[1]。另一部分是對(duì)象收集器，主要在3D空間內(nèi)轉(zhuǎn)化專業(yè)對(duì)象，完成專業(yè)對(duì)象描述，為后續(xù)系統(tǒng)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)源。該種數(shù)據(jù)源屬于跨專業(yè)的數(shù)據(jù)源，能夠重新規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，做好跨專業(yè)對(duì)象的時(shí)間及數(shù)量評(píng)估。BIM技術(shù)可以在于該軟件系統(tǒng)結(jié)合以后，模擬出完整且真實(shí)的圖像。鐵路信號(hào)及安全系統(tǒng)屬于跨專業(yè)對(duì)象，歸屬于對(duì)象收集器，在BIM技術(shù)的作用下，鐵路信號(hào)及安全系統(tǒng)的完整圖像被刻畫出來。

2 2D技術(shù)到3D技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用

按照上述方案規(guī)劃，ProSig軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)又繼續(xù)提出被命名為“LST2BIM”的應(yīng)用程序，該程序可以將原本的2D對(duì)象經(jīng)過轉(zhuǎn)化形成處于虛擬空間的3D形象。將該軟件運(yùn)用到鐵路信號(hào)與安全系統(tǒng)規(guī)劃當(dāng)中以后，ProSig選擇一種相對(duì)靈活的方式來調(diào)整程序中的數(shù)據(jù)流[2]，具體如上圖1所示。首先，團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃期間，直接將鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)劃分為兩種格式不同的數(shù)據(jù)流，分別是使用PlanPro數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)以及使用3D交換格式的對(duì)象結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，兩種數(shù)據(jù)在內(nèi)容上不完全與鐵路信號(hào)和安全技術(shù)有直接關(guān)系。其次，在劃分?jǐn)?shù)據(jù)流以后，需要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行鏈接或整合，以此來滿足目標(biāo)系統(tǒng)在不同信息方面的需求[3]。先將數(shù)據(jù)從ProSig軟件中導(dǎo)出，形成兩個(gè)數(shù)據(jù)集，此時(shí)數(shù)據(jù)集中的IFC文件將借助唯一編碼被PlanPro數(shù)據(jù)所引用。最后，將數(shù)據(jù)流導(dǎo)入到目標(biāo)系統(tǒng)當(dāng)中，在系統(tǒng)中借助BIM技術(shù)進(jìn)行可視化處理，嚴(yán)格遵從信息需求，展現(xiàn)出不同應(yīng)用場(chǎng)景下的鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)規(guī)劃3D形象。

3 以ProSig軟件數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的BIM規(guī)劃

上文分析中ProSig軟件將數(shù)據(jù)劃分為兩個(gè)格式類別，原始數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出的關(guān)聯(lián)性并不強(qiáng)，但經(jīng)過數(shù)據(jù)流整合以后，能夠借助BIM技術(shù)展現(xiàn)出3D形象。然而，在ProSig軟件當(dāng)中，原始數(shù)據(jù)是否可靠直接關(guān)系到BIM技術(shù)支持下的鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)規(guī)劃效果[4]。如果原始數(shù)據(jù)本身不夠精確，BIM技術(shù)缺乏精確的地形信息作為基礎(chǔ)，此時(shí)所形成的3D形象無法呈現(xiàn)出鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的完整性，更加無法達(dá)到科學(xué)合理的效果。

在規(guī)劃鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)期間，需要借助BIM技術(shù)先準(zhǔn)確獲悉軌道位置，了解線路數(shù)據(jù)情況，明確坡度、軸線、里程數(shù)以及超高等數(shù)據(jù)參數(shù)，如此才能創(chuàng)建更加準(zhǔn)確的效果圖，具體如圖2所示。BIM技術(shù)成為鐵路信號(hào)和安全系統(tǒng)規(guī)劃的重要基礎(chǔ)，再獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息以后，將2D信息轉(zhuǎn)化為3D影像，此時(shí)置于虛擬空間中準(zhǔn)確模擬鐵路信號(hào)的位置，精確鐵路信號(hào)的范圍。

鑒于上述情況，在利用BIM技術(shù)模擬3D圖形過程中，除了將獲取的2D信息進(jìn)行優(yōu)化以外，也需要保證3D信息的準(zhǔn)確性。先借助激光掃描設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，如此所形成的3D虛擬圖形更具參考價(jià)值[5]。總而言之，BIM技術(shù)在鐵路信號(hào)與安全系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用需要遵從下述流程：一是借助PriSig軟件獲取3D點(diǎn)云中創(chuàng)建線路的具體位置，形成位置圖，必要時(shí)需要在圖形中標(biāo)記所有的對(duì)象位置。二是根據(jù)獲取的位置信息，在軟件中利用BIM技術(shù)創(chuàng)建3D模擬現(xiàn)狀圖。三是根據(jù)現(xiàn)有鐵路基礎(chǔ)項(xiàng)目施工條件，進(jìn)行線路設(shè)施規(guī)劃。四是利用LST2BIM獲取軟件當(dāng)中的對(duì)象信息，將信息導(dǎo)出以后，顯示到3D點(diǎn)云中，完成規(guī)劃?rùn)z查工作。

4 結(jié)語

將BIM技術(shù)用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃還處于起步階段，但已取得不少成果。究竟BIM技術(shù)最終將發(fā)展到何種程度，是僅局限于個(gè)別解決方案，還是成為包羅萬象的行動(dòng)框架，這取決于德國(guó)鐵路行業(yè)愿意且允許做出多大程度的改變。但無論如何，這種標(biāo)準(zhǔn)化舉措都帶來了創(chuàng)新的壓力，這對(duì)傳統(tǒng)工程師的工作產(chǎn)生了明顯影響。ProSig軟件系統(tǒng)在這種改變中得到了發(fā)展和完善。目前，DB已經(jīng)引入了新版本“ProSig7EPU”。與傳統(tǒng)的“繪圖驅(qū)動(dòng)”版本相比，這種最新版本可以為有針對(duì)性的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”流程提供更多支持。