劉昌錄

湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中國·湖南 衡陽 421200

1 傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)存在的問題

目前鐵路信號工程設(shè)計(jì)主要采取CAD繪圖軟件，而交付完成的成果則是以二維模式呈現(xiàn)出來。通過CAD繪圖軟件設(shè)計(jì)的成果就是平面圖紙并進(jìn)行相應(yīng)的文字說明。因此現(xiàn)階段的信號專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙只是能夠?qū)υO(shè)備的相對地理位置以及數(shù)據(jù)進(jìn)行填寫標(biāo)注，而對信號設(shè)備信號問題卻不能夠得到很好的體現(xiàn)。并且在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過程當(dāng)，由于人與人之間不論是在思維方式和專業(yè)化水平方面都不相同，很多設(shè)計(jì)人員只是憑借以往的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣有可能會(huì)在實(shí)際的施工過程中出現(xiàn)很多不確定性因素，從而造成嚴(yán)重的后果。比如信號設(shè)備布置的規(guī)范性，信號顯示在遮擋方面上的效果不理想。不論哪一類問題對于鐵路運(yùn)行的安全都會(huì)產(chǎn)生非常大的不利影響。并且二維圖紙不能夠?qū)⒊晒灾庇^的形式展現(xiàn)出來，這就造成在施工中一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就必須使整個(gè)工期全部停下來加以調(diào)整，甚至?xí)M(jìn)行設(shè)計(jì)返工。

在具體的鐵路信號工程設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，信號設(shè)備之間的連接方式主要是通過電纜、光纜等信號設(shè)備來連接，相應(yīng)的復(fù)雜性和要求會(huì)比較高。而且每一個(gè)設(shè)計(jì)站內(nèi)與區(qū)間的電纜排布徑路都會(huì)有繁重的工作量。實(shí)際的隧道與橋梁區(qū)段的站內(nèi)外電纜管線也很難嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。這些問題在二維設(shè)計(jì)圖紙上都不能得到很好的解決，因此就會(huì)造成管線徑路設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不相符，造成設(shè)計(jì)人員必須到施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，重新設(shè)計(jì)管線徑路，對施工進(jìn)度造成很大的影響。

2 BIM技術(shù)信號設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

2.1 可以實(shí)現(xiàn)三維可視化和精確的定位

通過BIM技術(shù)對鐵路信號工程的設(shè)計(jì)，不論是在施工的模擬以及具體的運(yùn)維過程中都具有非常明顯的優(yōu)勢。在BIM模型設(shè)計(jì)過程中，可以將不同種類，不同型號的設(shè)備分別建模，再結(jié)合具體的設(shè)計(jì)規(guī)范以及相關(guān)資料，可以將設(shè)備翻模轉(zhuǎn)換為三維空間模型，再通過BIM技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)三維可視化的設(shè)計(jì)[1]。因此，通過BIM技術(shù)在鐵路信號工程中的應(yīng)用，就可以實(shí)現(xiàn)三維可視化和精準(zhǔn)定位。以往傳統(tǒng)的二維鐵路信號工程設(shè)計(jì)對于鐵路信號設(shè)備以及光電纜的分布設(shè)置，只是通過二維平面的圖紙來進(jìn)行呈現(xiàn)。雖然通過二維圖紙可以標(biāo)明相應(yīng)的位置，以及進(jìn)行圖例的注釋。但是依然有很多細(xì)節(jié)之處無法標(biāo)識(shí)清楚，這樣必然會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際施工過程中出現(xiàn)誤差。但是通過BIM技術(shù)就可以消除這一誤差。BIM技術(shù)可以將信號設(shè)備的形狀構(gòu)建為立體模式，能夠?qū)€路、橋梁、隧道等進(jìn)行控制和呈現(xiàn)，使之形成一個(gè)三維空間的縮小體，從而以立體呈現(xiàn)的方式極大地減少了誤差，提高了精準(zhǔn)定位。同時(shí)，在傳統(tǒng)的二維鐵路信號設(shè)計(jì)中，由于二維設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)比較模糊，或者不夠精準(zhǔn)，導(dǎo)致在實(shí)際施工過程中就會(huì)造成很大的誤差。如圖1所示。

圖1 設(shè)備模型精確定位

2.2 可以實(shí)現(xiàn)碰撞、遮擋綜合檢查以及管線徑路的合理布置

在傳統(tǒng)的二維基礎(chǔ)圖紙當(dāng)中是不能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞、遮擋以及管線路徑選擇的。由于二維圖紙的局限性，使相應(yīng)的管道路線等都無法進(jìn)行明確的標(biāo)注，在內(nèi)容上所能夠反映出的設(shè)備以及管線情是無法體現(xiàn)與其他專業(yè)和系統(tǒng)之間的碰撞、遮擋關(guān)系，這樣必然會(huì)影響到在實(shí)際施工過程當(dāng)中遇到的相應(yīng)問題。而且在實(shí)際的通信、電力、橋梁、隧道等多個(gè)專業(yè)都是作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)單元，與信號設(shè)備之間有著非常多的聯(lián)系，在二維設(shè)計(jì)圖紙上是無法體現(xiàn)這些系統(tǒng)與信號設(shè)備之間的關(guān)系。但是BIM技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的模型化，通過BIM技術(shù)可以將設(shè)計(jì)成果與多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中的控制遮擋問題。并且BIM技術(shù)設(shè)計(jì)具有非常廣泛的靈活性。

3 BIM技術(shù)在鐵路信號工程應(yīng)用中的價(jià)值和意義

3.1 交付成果的可視化

BIM技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，首先需要對相應(yīng)的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行模型構(gòu)建。通過模型構(gòu)建可以將現(xiàn)實(shí)中存在的物體以模型的形式呈現(xiàn)出來，使人能夠從直觀上就能夠看到設(shè)計(jì)的效果。在模型構(gòu)建過程中，必須按照實(shí)際中的實(shí)物比例以及形態(tài)特點(diǎn)等進(jìn)行構(gòu)建，不能夠脫離客觀實(shí)際。這樣通過模型構(gòu)建，相關(guān)的設(shè)計(jì)單位就可以利用構(gòu)建的模型去指導(dǎo)實(shí)際工程的展開，中間省去了非常多的繁瑣工序，對節(jié)省人力和物力起到了非常重要的作用。而且設(shè)計(jì)單位可以根據(jù)模型的構(gòu)建，使交付的成果形成可視化，這樣更利于施工單位的理解，使施工單位能夠根據(jù)構(gòu)建的模型非常清晰直觀地了解到整個(gè)施工的具體情況、線路分布以及施工周圍的環(huán)境等等。設(shè)計(jì)單位通過三維成像的方式交付給施工單位，就可以使施工單位按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)展開施工。而且交付結(jié)果的可視化也便于不同部門之間展開工作交流和溝通，更有利于部門之間的協(xié)調(diào)工作，從而增加了施工結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過BIM技術(shù)完成的設(shè)計(jì)成果，可以在虛擬系統(tǒng)中使設(shè)備的特性與安裝清晰地呈現(xiàn)給施工人員。

3.2 碰撞、遮擋綜合檢查。

設(shè)備的碰撞、遮擋綜合檢查在鐵路信號工程中是至關(guān)重要的。檢查的主要內(nèi)容包括對內(nèi)部設(shè)備的碰撞檢查，專業(yè)之間的碰撞檢查，顯示設(shè)備的遮擋檢查以及電氣設(shè)備所處位置的安全凈距離檢查等[2]。碰撞檢查的主要內(nèi)容是檢查設(shè)備的設(shè)計(jì)位置是否存在重疊，或者因?yàn)槌叽鐔栴}而造成的利用空間不足等。遮擋檢查主要是針對信號及設(shè)備來進(jìn)行的一項(xiàng)專業(yè)化檢查。安全凈距離檢查主要考慮信號設(shè)備所處的位置是否能夠滿足電氣特征的要求。這一系列的綜合檢查如果能夠?qū)IM技術(shù)充分的應(yīng)用進(jìn)來，就能夠使鐵路信號工程當(dāng)中所使用的設(shè)備系統(tǒng)之間的碰撞遮擋現(xiàn)象得到大幅度減少。

3.3 通過BIM平臺(tái)指導(dǎo)和輔助施工。

在鐵路信號工程中，通過BIM平臺(tái)可以對相應(yīng)的信號工程進(jìn)行模擬施工，特別是對于隧道和橋梁的施工更為關(guān)鍵。BIM平臺(tái)的模型可以將可視化的安全技術(shù)呈現(xiàn)給施工人員，提高了施工人員工程安裝的成功率以及保障了施工人員的施工安全。并且通過BIM模型可以對鐵路信號設(shè)備進(jìn)行精確的查詢和定位，這樣就有利于掌握設(shè)備的相關(guān)參數(shù)以及準(zhǔn)確的位置。同時(shí)，施工后期的調(diào)試階段也可以通過BIM模型進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)畫模擬，提高了連鎖試驗(yàn)的精準(zhǔn)度以及試驗(yàn)的成功率[3]。

4 結(jié)語

總而言之，通過BIM技術(shù)解決了在傳統(tǒng)鐵路信號工程中許多難以解決的問題。因此，鐵路信號工程可以以BIM技術(shù)發(fā)展為核心，不斷進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，使鐵路信號工程施工效率得到進(jìn)一步的提高，減少不必要的資源浪費(fèi)，提高工程質(zhì)量，促進(jìn)鐵路信號工程的持續(xù)發(fā)展。