万方毅

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)

1 BIM技术概述

铁路通信信息和铁路建设质量之间联系十分密切,BIM技术通常表现为协调性、优化性、可视化、可出图性和模拟性等几种特征。BIM技术是利用CAD技术,以CAD技术为基础所发展的一项新兴技术,已经在多个领域中得到了广泛运用,并在铁路工程和建筑行业领域发挥了重大优势。通过BIM技术,可以充分挖掘出铁路通信信息设计中的缺陷,以促进项目设计质量提升。可以将BIM技术在铁路通信工程中的运用概括为4个主要流程:第一,基础设计工作阶段;第二,全面系统地收集铁路通信工程信息;第三,针对初期的设计成果,利用三维技术展开对设计成果的优化;第四,以直观的图形形式为人们展现整体设计成果。通过BIM技术,可以有效避免因数据过于重复而造成的误差,减少因重复数据而导致的信息浪费,以促进铁路通信工程项目设计效率提升[1]。在铁路通信信息系统中运用BIM技术具有如下优势:

首先,可以借助BIM软件构建系统化的信息管理平台,为系统设备提供充足的信息依据;其次,通过BIM技术可以以可视化和立体化的形式展现系统设备和管线,让施工图可以由二维变成多维的形式,以提升施工图的直观性;再次,借助BIM模型展开碰撞检查,以确保可以在施工开始前发现问题并做及时调整,在最大程度上规避传统二维施工中的常见错误;第四,展开对工程量的精准统计,借助BIM技术进行人工工程量计算,以提升设计投资的核算质量;第五,实现三维出图,让系统设备和项目信息管理平台、管线模型和数据信息库得到妥善管理;第六,充分发挥BIM技术的模拟仿真作用,在真实环境中进行有序模拟,并展开对设计的优化调整,以促进工程设计的适应性提升[2]。

2 在铁路通信工程中应用BIM技术的作用

将BIM技术应用于铁路通信工程项目之中,可以构建系统化的信息三维模型,让技术可以在项目建设的各个阶段得到有效利用,以降低传统铁路通信工程设计中所存在的各类问题,提升施工的直观性。在应用BIM技术时,首先要求保障工程项目信息的一致性。三维模型是以基础项目信息为基础搭建的,如果不同的铁路建设单位拥有对铁路通信的不同需求,就可以在已有的三维模型上进行调整和补充,既可以避免因重复建立三维模型而带来困扰,还可以切实提升不同单位在铁路通信工程中所得信息的一致化程度,以免因信息不一致而带来难以挽回的损失。第二,通过BIM技术所搭建的三维模型中往往包含大量的几何尺寸信息和结构信息,这些信息通常和铁路通信工程联系密切,通过此类信息可以让整体铁路通信工程项目信息的完备性得到切实提升。第三,不同对象在三维模型之中的关系是彼此独立的,可以进行相互识别,并据此展开对某一内容信息的修改和调整,以实现对空间组成结构中变化信息的有效观察[3]。

3 BIM技术在铁路通信信息设计中的实际应用

3.1 模型建立

BIM技术在关注三维立体模型设计的基础上为模型提供了更为丰富的参数信息,包括项目信息、运维信息、基本信息、位置信息、生产信息和几何信息等,上述信息共同构建了一个实体化的BIM模型。在进行铁路通信信息系统设计时,通过参数化设计可以让设计的效率和准确性得到切实提升。在铁路通信信息专业中包含了丰富的库组,不同设计阶段所使用的族库的精准度存在一定差异,可以通过构建系统化族库管理平台的方式予以管理,并针对族库进行完善和标准化处理。通过族库管理平台可以让族文件得到集中存储,以实现对族库文件的规范化管理[4]。

3.2 3D可视化

可以将铁路土建模型导入到通信信息库之中,按照设计原则和设计规范在土建模型的相应位置设置通信信息系统设备和管线,以便建立对不同设备及管线布置效果的直观认知。借助三维立体的形式展示不同的通信信息系统设备和管线,可以建立对于系统更加直观化的认识。在设计通信信息、审查施工图内容时,需要全面展示建设单位、审查单位、咨询单位和运营维护单位中的BIM模型,以便建立对于设计问题的直观认知,让各个单位可以针对设计中存在的问题予以灵活调整。同时,可以借助BIM模型进行设计交底,以提升交底工作的直观性和形象性,便于施工单位理解,也可以有效避免施工错误和返工问题。由上述内容可以发现,利用BIM技术的可视化特点可以为项目设计、项目施工和项目审查工作提供充足的管理决策依据,以促进项目设计、施工质量的提升。

3.3 碰撞检查

在过去的施工过程中通常采用传统的二维施工图纸进行施工,导致大型设备无处布放,且布放效果不美观或因碰撞导致不同专业设备及管线返工的状况时有发生,利用BIM设计协调性和可视化的优势可以有效解决此类问题。在BIM设计背景下,将设备按比例还原到站房、站场及区间的相应位置,可以展现出更好的调节性,并结合周围的实际环境展开对设备位置和尺寸的调整,以有效避免现场存放时空间位置不足的问题,能够保证工程的可实施性。

站房中各专业的管线种类通常比较丰富,且管线的材质存在一定差异,存在许多管线彼此交叉的情况。在通信信息系统的沟槽管洞、电缆桥架之外还存在电力、排水及暖通专业管槽等设施,如果使用二维施工图,一般较难发现其中的碰撞点,容易导致严重的管线碰撞,存在返工的风险。而使用BIM技术进行管线综合,在管线设计时就可以展开对专业管线尺寸及位置的灵活调整,而且可以参考其他专业的设计文件,实现综合管线的碰撞检查,及时、准确的发现问题并实施修改。

利用BIM模型,在通信信息机房中布放设备机柜、线槽和走线架等设施,可以实现对机房内空间关系的直观检查,有利于定位机房中的设备布局,也可以为结构和建筑专业提供丰富准确的通信信息,以便确定机房面积,有效避免面积过大或过小的情形。

3.4 工程量统计

工程量统计是借助BIM模型展开对通信信息系统设备数目和管线长度的统计,运用BIM软件确定相应的工程量,以得到设备和管线的具体数据。通过BIM模型中的数据信息,可以为工程算量赋予充足的参考和辅助依据,借助BIM模型实现对管线长度和设备数量的精准计算,以提升工程设计投资计算过程的合理性,为施工资源的高效分配提供重要参考。充分利用BIM模型中的工程量指标展开对物资采购和进场材料的预控,可以让物资成本得到有效控制。

3.5 图纸及文件生成

以往的工程设计中通常使用CAD施工图纸进行交付,不能让工程得到可视化表达,也不能展开对于不同专业的空间模拟。例如,在绘制二维施工图时,通常使用示意图标表示通信信息系统的设备和管线,此类图标中一般不含有设备及管线的相关信息,难以据此确定管线的实际外观和尺寸。然而,在进行BIM设计时,可以针对铁路通信信息设计的整体效果图和管线及机房设计的三维视图予以交付,并针对数据资料库、系统设备及管线模型和项目信息管理平台等信息进行移交。

3.6 模拟仿真

BIM的模拟性既包括了模拟通信信息系统的设备管线模型,也包括了对通信信息系统性能的模拟仿真处理。针对铁路通信信息中包含某些特定系统的性能予以仿真处理,可以实现对系统的修正和调整。例如,可以在进行铁路通信信息设计时运用BIM模型展开对摄像机覆盖范围的检查,针对摄像头的角度、类型和位置予以及时调整,通过模拟分析的方式,让摄像机可以在场景中实现良好的图像识别和覆盖效果。同时,可以针对站房中的客运广播声场效果和无线场强覆盖效果进行仿真处理,以提升设计的有效性[5]。

4 将BIM设计应用于铁路通信信息设计中的问题及应对措施

4.1 不同专业之间信息交互复杂,数据交互繁琐

铁路BIM设计是在全专业背景下实现的,在通信和信息系统中运用BIM设计需要有其他专业数据做支撑,并在设计中进行大量的数据交换。然而,因为不同专业所使用的BIM软件存在一定的差异,且模型的参数有所区分,为信息在不同软件和专业之间的交互带来了一定困难。制定铁路IFC标准,可以有效推动铁路中不同专业各类软件的发展,实现对同一数据源的有效共享,让数据的共享和交互作用得到充分保障。由此可见,通过工业基础类标准可以让不同专业间数据交互困难、信息交互繁琐的问题得到妥善解决。

4.2 未能建立统一的交付标准

在设计二维施工图纸时,通常需要交付施工图纸、工程投资预算及设计说明等文件材料。针对二维施工图的文件交付和出图标准可以设置明确的参考规范,然而,目前的铁路通信信息专业中尚未设定统一的BIM设计交付标准,在BIM领域中,这一标准被称作IDM,也即信息交付手册。为了让这一问题得到有效解决,需要编制信息交付手册,并针对设计全程不同阶段的问题予以精准划分,确定不同节点的参与人员在各个设计阶段所应传递的信息,以确定其在每个阶段所应完成的任务。在研究IFC铁路标准时,必须明确这一标准中通信信息数据的实际需求,并结合具体的数据需求展开对铁路通信信息的数据定义。

4.3 BIM设计工作较为繁琐

BIM设计工作和二维施工图相比,其具有更加艰巨的工作量。因此,这也就需要针对通信信息专业BIM设计软件实施有针对性的二次开发。以铁路通信基站标准化设计为例,可以结合结构专业所提供的基站模型进行通信机房的设施布置,并在通信机房内进行自动化配线,在室外的铁塔位置布设自动配线。同时,需要在站房内的信息系统线缆位置进行自动布放,借助定位信息确定信息系统设备终端和机房机柜的实际位置,以实现对信息系统主干沟槽管洞的自动布放。在软件开发时需要依赖统一化的数据结构定义,利用IFC数据格式,让二次开发软件的数据格式可以得到有效统一,以免因重复定义而带来数据冲突,为专业内的数据交换带来困难[6]。

5 BIM技术在铁路通信工程中的应用总结

将BIM技术应用于铁路通信工程之中,相较于传统cad设计具有一定的优越性。应用BIM技术的前提在于专业族库创建,优化并完善专业族库,在项目文件之中进行族文件的渗透,可以让后期的设计得到有效优化,让专业族库可以在二维效果和三维效果之间得到有效转换,以达到良好的三维展现效果。同时,不断强化不同运算软件之间的结合,以推动铁路通信工程设计的发展。目前由于铁路工程相较其他建筑工程采用BIM技术较少,导致四电方面的模型还不够完善,在实际使用过程中需要进行二次开发,自己建立所需模型及模型库。随着相关软件的二次开发及相关模型的不断完善,BIM软件的使用将大大提高设计、施工的效率,并可以有效的节约成本。

6 结语

本文针对BIM技术在铁路通信工程设计中的应用展开了探讨,通过BIM技术,可以有效减少因二维施工图所造成的一系列施工安全隐患,让铁路通信信息工程设计的质量得到切实提升。基于此,为了促进BIM技术在工作实践中的应用,要求铁路工作者提高对BIM技术的关注,不断提升自身的BIM技术应用能力,争取为国家创造出更多的经济效益。