任建新，于訓(xùn)全，劉伍洲，顏 彬

（1.湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲 412006；2.中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司長沙電務(wù)段，湖南長沙 410000；3.中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司長沙高鐵工務(wù)段，湖南長沙 410000）

軌道交通是一個(gè)“車與車、動(dòng)與靜、弓與網(wǎng)、輪與軌、機(jī)與電”等多級(jí)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，具有沖擊性負(fù)荷極高、運(yùn)行工況十分復(fù)雜、作業(yè)工作環(huán)境難以仿真的技術(shù)特性。軌道交通行業(yè)職業(yè)技能訓(xùn)練難以在實(shí)際運(yùn)營環(huán)境中進(jìn)行，涉及行車設(shè)備養(yǎng)護(hù)專業(yè)的技能訓(xùn)練都是在一些高標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地完成。

建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）是先進(jìn)的信息化技術(shù)之一[1]，為整個(gè)建設(shè)工程提供了可行的全生命周期信息管理，軌道交通行業(yè)中采用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理、運(yùn)營維護(hù)的成功案例逐漸增多，川藏鐵路、雄安高鐵均可見到BIM元素[2]。作為人才培養(yǎng)單位，依托BIM技術(shù)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地建設(shè)的研究極少，信息化技術(shù)融合人才培養(yǎng)過程不強(qiáng)對(duì)建設(shè)新時(shí)代智慧型軌道交通不利。

1 職業(yè)技能培訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀研究及存在問題

1.1 職業(yè)技能培訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀研究

伴隨著軌道交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國在職業(yè)技能培訓(xùn)基地建設(shè)方面亦碩果累累，如被譽(yù)為“高鐵人才搖籃”的武漢高鐵職業(yè)技能訓(xùn)練段為我國高鐵高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)，職業(yè)技能培訓(xùn)基地也歷經(jīng)了從“練功房”到“實(shí)訓(xùn)基地”，再到如今的“實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地”三個(gè)階段的提升發(fā)展?，F(xiàn)如今，職業(yè)技能培訓(xùn)基地建設(shè)要突出兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)特點(diǎn)，一是預(yù)留實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（接口），二是重視生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)。廣鐵集團(tuán)在職業(yè)技能培訓(xùn)基地的建設(shè)成效走在了全路的前列，最近兩年相繼開通衡陽東綜合維修工區(qū)、長沙電務(wù)段長沙實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地。

1.2 存在的主要問題

（1）實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地服務(wù)能力低下。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地不同于真實(shí)的運(yùn)營現(xiàn)場，安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，但實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地承載著諸多培訓(xùn)項(xiàng)目，年均培訓(xùn)人次多，若不采用先進(jìn)的信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地服務(wù)的能力難以提升，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地難以成為服務(wù)行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)。

（2）信息化技術(shù)在軌道交通行業(yè)建設(shè)應(yīng)用不明確。先進(jìn)的信息化技術(shù)難以在軌道交通領(lǐng)域推進(jìn)和落地的原因，主要是因?yàn)闃I(yè)主需求不明確、建設(shè)部門參與度不足、新技術(shù)管理難度大、專用設(shè)備與先進(jìn)的信息化技術(shù)適應(yīng)性不強(qiáng)，使得當(dāng)前的BIM 應(yīng)用研究停留在理論層面[3]，縱使理論成果豐碩，但實(shí)際上卻停留在“建模型、放動(dòng)畫”的理論境地，新技術(shù)并未發(fā)揮全程指導(dǎo)軌道交通建設(shè)項(xiàng)目的作用[4]。

2 BIM在軌道交通信號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)中的應(yīng)用

BIM軌道交通信號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)用包含4個(gè)階段，分別是項(xiàng)目計(jì)劃階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工建設(shè)階段、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理階段，每階段包含的主要內(nèi)容如圖1所示。

圖1 BIM實(shí)施應(yīng)用過程

2.1 場地與人員需求

2.1.1 BIM實(shí)施軟硬件設(shè)施配置

BIM中心一般用地面積不小于15 m2，條件充足的可將BIM中心分隔為機(jī)房區(qū)域和辦公區(qū)域，并配置獨(dú)立空調(diào)，確保室內(nèi)溫度適宜，適合BIM服務(wù)器工作的環(huán)境和溫度需求。

2.1.2 BIM實(shí)施人員配置

BIM中心需配備1名BIM負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)本工程BIM模型的建模及日常維護(hù)工作（模型信息更新、錄入、統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出報(bào)表、系統(tǒng)維護(hù)）；負(fù)責(zé)人需熟練運(yùn)用Autodesk、Bentley、Dassault等BIM相關(guān)軟件，全面負(fù)責(zé)基于BIM技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)項(xiàng)目管理。

2.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)應(yīng)用研究

2.2.1 基于BIM模型的三維可視化展示

BIM技術(shù)具有強(qiáng)大的三維可視化功能，在三維環(huán)境中可以更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)項(xiàng)目效果展示，可以將軌道交通綜合實(shí)訓(xùn)基地各實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)模塊的模型整合到一起，掌握實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)項(xiàng)目的整體情況，從而提高與教學(xué)（建設(shè)）單位溝通效率，加快問題解決速度，圖2為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地室外BIM模型。

圖2 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地室外BIM模型

2.2.2 基于BIM模型的優(yōu)化性檢測(cè)碰撞

在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)過程中，通信和信號(hào)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模塊通常由教學(xué)單位的多位專業(yè)教師研討設(shè)計(jì)而成，從技術(shù)層面來看，通信提供的是通道，信號(hào)的作用在于安全控制，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的工程中必須要突出“高鐵”特色，突出基于通信的列車運(yùn)行控制[5]，因此，專業(yè)之間的碰撞、接口技術(shù)的協(xié)商難免少不了，同時(shí)往往受制于諸多客觀因素的限制，如施工圖紙的設(shè)計(jì)周期、現(xiàn)場協(xié)調(diào)等，初步設(shè)計(jì)只是進(jìn)行大體的空間分配，來不及對(duì)復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分，用軟件檢查和人工排查并行的方法，對(duì)綜合模型進(jìn)行碰撞檢查并出具報(bào)告，可以提前避免大部分的錯(cuò)誤產(chǎn)生。

檢測(cè)碰撞的具體做法是：將Revit文件導(dǎo)入Navisworks，通過軟件進(jìn)行碰撞檢測(cè)，對(duì)每層每個(gè)區(qū)域的板上下綜合模型分別進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，保存視點(diǎn)并批注，由實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室BIM中心負(fù)責(zé)人及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并導(dǎo)出碰撞報(bào)告，直觀地查看出碰撞點(diǎn)的對(duì)象和碰撞詳情。

2.2.3 基于BIM模型的協(xié)調(diào)性圖紙會(huì)審

當(dāng)基于BIM的三維模型建成之后，檢測(cè)碰撞完成之后，利用BIM模型的直觀性，可以清楚地看到每個(gè)碰撞點(diǎn)的詳細(xì)情況，對(duì)碰撞節(jié)點(diǎn)進(jìn)行問題記錄，再把記錄反饋到教學(xué)單位的通信和信號(hào)專業(yè)團(tuán)隊(duì)。這樣在圖紙會(huì)審時(shí)可以更有針對(duì)性地對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行討論，最終經(jīng)過實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)單位同意，得出最優(yōu)方案。

2.2.4 基于BIM模型完成4D虛擬建造

當(dāng)把實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)進(jìn)度計(jì)劃Project文件與三維模型中的教學(xué)實(shí)踐設(shè)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室主體結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來，以時(shí)間軸為推移，將會(huì)形成模擬施工的過程的展示文件，圖3為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地室內(nèi)BIM模型。

圖3 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地室內(nèi)BIM模型

2.2.5 基于BIM模型的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

二維碼是能存更多的信息，是大數(shù)據(jù)量化傳輸?shù)囊环N方法，它能表示更多的數(shù)據(jù)類型[6]，也可以為后期的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地信息化升級(jí)提供便利的接口，同時(shí)，采用二維碼來解決傳統(tǒng)工程管理方式中存在的設(shè)備、材料到貨進(jìn)度、質(zhì)量管理難題、隱蔽工程影像資料不全等諸多問題，并將其作為BIM技術(shù)在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)中的重要組成模塊。

（1）包含的信息。制作二維碼時(shí)，應(yīng)以“文本”形式錄入至少以下六項(xiàng)內(nèi)容：標(biāo)識(shí)信息、位置信息、設(shè)備名稱、設(shè)備編號(hào)、規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)廠商，每項(xiàng)信息單獨(dú)一行，如圖4所示：

圖4 二維碼信息

（2）二維碼安裝要求。室內(nèi)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備進(jìn)場時(shí)，需及時(shí)建立相應(yīng)的二維碼信息資料。室內(nèi)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備二維碼張貼于設(shè)備銘牌旁；室外實(shí)踐教學(xué)設(shè)備進(jìn)場時(shí)，也需及時(shí)建立相應(yīng)二維碼信息資料。室外實(shí)踐教學(xué)設(shè)備的二維碼貼附于設(shè)備箱盒側(cè)面。

2.2.6 基于BIM模型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目管理

（1）施工模型拆分與編碼錄入。教學(xué)單位的資產(chǎn)信息管理平臺(tái)對(duì)BIM提出了要求，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全、檔案資料等各項(xiàng)管理進(jìn)程都要在信息管理平臺(tái)中及時(shí)體現(xiàn)。因此，需要對(duì)模型按施工要求進(jìn)行拆分，使模型與總體進(jìn)度計(jì)劃、設(shè)備材料信息、施工信息、合同信息、檔案資料等各項(xiàng)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。每個(gè)模型構(gòu)件進(jìn)行唯一編碼，將該編碼作為模型構(gòu)件的唯一識(shí)別碼。

（2）基于BIM模型的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)派工應(yīng)用。建立起B(yǎng)IM模型與教學(xué)管理系統(tǒng)（下文稱“系統(tǒng)”）之間的有效接口，系統(tǒng)依據(jù)上一周下達(dá)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程表，自動(dòng)生成以實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師為標(biāo)題的派工單，提供全方位的實(shí)踐教學(xué)控制功能。首先，將實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師信息和實(shí)踐教學(xué)學(xué)員信息按身份證號(hào)實(shí)名制錄入信息模型管理平臺(tái)中，與平臺(tái)關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)自動(dòng)完成實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師信息教學(xué)資格審查，自動(dòng)完成參與實(shí)踐教學(xué)學(xué)員篩選；其次，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)派工應(yīng)用還可以進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)管理，派工應(yīng)用中體現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)所需工具、設(shè)備位置、設(shè)備標(biāo)識(shí)等，體現(xiàn)參與實(shí)踐教學(xué)成員的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。當(dāng)派工任務(wù)完成后，需要在平臺(tái)內(nèi)提交相應(yīng)的工具，并可在模型中顯示實(shí)踐教學(xué)的完成情況，從派工單中提取實(shí)際進(jìn)度數(shù)據(jù)，并與計(jì)劃進(jìn)度比較，分析實(shí)踐教學(xué)的情況。

（3）實(shí)踐教學(xué)安全圖釘應(yīng)用。為了輔助實(shí)踐教學(xué)管理老師的日常管理工作，系統(tǒng)需要提供任務(wù)單領(lǐng)取和填報(bào)記錄，對(duì)實(shí)踐教學(xué)中可能存在的不合格、設(shè)備恢復(fù)不到位等問題，進(jìn)行“按圖釘”標(biāo)識(shí)，通過在模型上直接標(biāo)識(shí)設(shè)備恢復(fù)不徹底問題，系統(tǒng)自動(dòng)激活設(shè)備恢復(fù)不徹底問題整改通知單，推送給實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師、實(shí)踐團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行整改，最后當(dāng)系統(tǒng)獲取整改反饋信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備恢復(fù)問題閉環(huán)流程監(jiān)測(cè)功能。

3 建設(shè)效果

3.1 BIM技術(shù)助推人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新

依托教學(xué)單位人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，緊跟先進(jìn)技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用步伐，將最新穎、較先進(jìn)的信息化技術(shù)應(yīng)用在人才培養(yǎng)單位，是從實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)模式角度去優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，優(yōu)化人才供給側(cè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，為復(fù)合型的高級(jí)技能型人才培養(yǎng)做了鋪墊。

3.2 提升實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地的服務(wù)能力

有效合理地使用以BIM技術(shù)[7]為代表的先進(jìn)信息化技術(shù)，建設(shè)功能集約、資源共享、開放充分、運(yùn)作高效的高水平實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地，如本研究依托單位已建成的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地長期開展鐵路內(nèi)部專業(yè)培訓(xùn)、技能比武等各類業(yè)務(wù)，先后多次被國鐵集團(tuán)（原鐵道部）、湖南省教育廳選為全國信號(hào)工技能比武主賽場和國家級(jí)職業(yè)技能大賽集訓(xùn)點(diǎn)。

3.3 解決長期存在的資源同質(zhì)性問題

鐵道通信信號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)以專用實(shí)踐設(shè)備為主，以先進(jìn)的信息化技術(shù)為輔[8]。以BIM技術(shù)為代表的先進(jìn)信息化技術(shù)是可以解決專用設(shè)備購買昂貴、建設(shè)同質(zhì)性嚴(yán)重的問題，如本研究依托單位已經(jīng)建有先進(jìn)的高鐵信號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地，同時(shí)依托單位采用BIM技術(shù)，全方位地開展了基于BIM技術(shù)的建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)管理等實(shí)踐，為校企合作其他單位和本市同類院校實(shí)踐教學(xué)提供了諸多便利。

4 結(jié)語

隨著2020年《新時(shí)代交通強(qiáng)國鐵路先行規(guī)劃綱要》和《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)布和實(shí)施，以BIM技術(shù)為代表的一系列先進(jìn)的信息化技術(shù)在軌道交通行業(yè)中的研究與應(yīng)用已逐步展開，研究依托單位第一次嘗試建立高鐵信號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室BIM大數(shù)據(jù)庫[9]，推動(dòng)建設(shè)管理的精細(xì)化和信息化，并取得了一定的成效，總結(jié)如下：

從專業(yè)角度來看，BIM技術(shù)優(yōu)化了信號(hào)專業(yè)施工設(shè)計(jì)，對(duì)每一道工序進(jìn)行可視化推演，模擬施工全過程，論證及優(yōu)化施工方案；BIM技術(shù)推動(dòng)了信號(hào)施工工廠化、智能化建造，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)物料，實(shí)現(xiàn)物資材料數(shù)量精確提報(bào)；BIM技術(shù)推動(dòng)了建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)、管理一體化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)的全生命周期信息共享。

從職業(yè)教育改革實(shí)施層面來看，采用BIM技術(shù)有助于提前進(jìn)行立標(biāo)打樣；結(jié)合行業(yè)創(chuàng)新鏈條的動(dòng)態(tài)發(fā)展，推動(dòng)課程內(nèi)容與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[10]、生產(chǎn)流程、項(xiàng)目開發(fā)等產(chǎn)業(yè)需求科學(xué)對(duì)接，建設(shè)一批高質(zhì)量校企合作課程、教材和工程案例集，從源頭上保障復(fù)合型高級(jí)技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量，從實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)層面落實(shí)國務(wù)院職業(yè)教育改革實(shí)施方案。