摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，铁路工程建设越来越多。铁路信号工程具有多子系统、设备离散布置、系统网络连接、信号集中控制、表达抽象及逻辑制约关系复杂等特点。围绕基于BIM技术实现多源异构系统之间的信息交换这一核心目的，分析当前铁路信号工程领域BIM相关技术标准及建设现状，从铁路信号工程设计的信息交换维度出发，探讨信号专业参与协同平台研发的必要性和需要解决的实际问题，提出信息化辅助设计方案，并通过二维可视化辅助设计软件进行验证。研究表明:对于铁路信号工程设计的BIM应用，不能照搬现有的技术，需要结合本专业的设计特点，以信息交换为核心进行相应的辅助设计软件开发，提升铁路信号工程设计的信息化水平和设计效率。
关键词：铁路信号;工程设计;BIM技术;信息化
引言
建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）通过三维模型以数字化的方式表达项目建设的工程信息，并以工业基础类（Industry Foundation Class，IFC）为通用信息交换标准实现工程信息共享，在铁路信号系统设计中广泛应用。铁路信号线缆是信号系统的重要组成部分，数量巨大，应用线缆三维模型进行安全交底，可以提高施工效率，统一全线工艺标准同时有效解决传统安装工艺用料计划不准、线缆施工交叉、工艺不美观等问题。因此，实现高效准确的三维布线是目前铁路信号系统BIM建模研究的热点。
1BIM技术及其应用特点
BIM（建筑信息化模型）是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便工程各参与方的使用。BIM不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，可以用于设计、建造、管理的数字化方法。BIM能够利用创建好的模型提升设计质量，减少设计错误，获取、分析工程量成本数据，并为施工建造全过程提供技术支撑。
2铁路信号工程设计特点分析
(1)子系统多。铁路信号工程设计涉及列车调度指挥及调度集中系统(TDCS/CTC)、列车控制系统、闭塞系统、车站联锁系统、驼峰信号及编组站自动化系统、信号集中监测系统、电源系统、道岔融雪系统、其它信号系统(如动车段/所控制集中系统、调车防护、无线调车机车信号和监控)等。各子系统功能相对独立，但系统间又具有数据接口、信息互通等相互依赖与制约的关系。(2)设备布置离散。铁路信号基础设备主要包括信号继电器、信号机及信号表示器、轨道电路、道岔转换与锁闭设备等。其中，继电器作为关键逻辑元件，主要集中设置于信号机械室内，以构成控制电路;信号机及信号表示器用于构成信号显示，指示列车运行和调车作业，须根据需要分布于车站站场及区间线路的不同位置;轨道电路主要用于监督列车对轨道的占用和行车信息的传递，一般利用钢轨作为传输通道，其送、受电设备沿钢轨分布;道岔转换与锁闭设备主要用于道岔的转换和锁闭，其设备分布于站场各联锁道岔处。(3)系统网络连接、信号集中控制。信号系统终端设备的控制信号主要通过控制电缆传输，由信号机械室相应的控制系统进行集中控制。室内的控制系统与室外终端设备的连接由主干电缆、支线电缆构成。(4)设计表达抽象。从信号设备布放角度看，需要有全局视角，对所有设备的空间关系、显示关系及连接关系有直观的掌控，达到合理优化设备布放、精简线缆连接的目的。因此，在进行信号设备的平面设计时，宜采用示意图的方式，对相应的信号设备进行抽象，即以简单的符号替代实际设备，以直线代替铁路线路及设备连接电缆并辅以位置信息等标注。若直接采用建筑领域相关的三维辅助设计软件并以实际比例进行布放，则易产生对站前模型的依赖性。
3铁路信号信息化空间设计
3.1信息化标准建设
中国铁路BIM联盟(CＲBIM)参考国际、国内主要BIM标准体系，已初步构建了由“数据存储标准”、“信息语义标准”和“信息传递标准”构成的技术标准体系框架。其中，基于IFC4×1基础扩展制定的《铁路工程信息模型数据存储标准(1.0版)》尚未涵盖信号专业，而就其所涵盖与涉及到的相关铁路专业领域而言，尚未得到有关BIM软件的支持与验证。在建筑领域BIM实践中，IFC模型的输入输出过程中尚存在信息缺失的现象。因此，在信息化标准建设方面，尚需铁路信号工程各参与方加强以下几方面工作:①基于铁路行业的BIM标准框架体系，加快铁路信号专业的数据存储标准研究与制定;②研究数据存储标准验证和软件支持;③研究数据存储标准编制与落地空窗期的信息传递方案。
4.2数据流程
设计模块从外部接口获取二维机柜信息、组合排列信息、组合内部配线和侧面配线数据、初始族模型，并依次完成机柜布置、组合排列布置、组合内部配线和侧面配线建模后，即可实现BIM设计模型产品交付。同时设计模块通过内部接口，将机柜布置信息、组合排列、组合内部配线和侧面配线数据传递给运维模块；运维模块根据接收到的数据信息建立运维模型，为故障分析和诊断提供模型基础。一旦现场设备发生故障，故障信息将通过外部接口传递给运维模块，由运维模块进行故障诊断分析后，导出解决方案，传递给设备维护终端。
4.3信息化辅助设计软件开发
BIM理念的实现主要依靠软件，针对铁路信号设计各个环节的功能要求，需要开发相应的信息化辅助设计软件，以提高设计效率，实现本专业各环节之间、本专业与接口专业间的信息传递。在传统的铁路信号设计中，各类信息的传递完全依赖于设计人员对各类输入资料和设计图纸的读取、理解、转化。信息化辅助设计软件区别于传统辅助设计软件的主要意义在于由计算机软件代替设计人员对相关的信息进行处理。信息化辅助设计软件开发的关键在于信息交互、处理，在目前铁路信号IFC相关标准及应用尚未成熟的状况下，可对相关信息作结构化处理，并采用接口文件、数据库等方式作为信息交换的媒介。
4.4以原始数据为基础的BIM规划
原始数据的可靠性问题始终是使用BIM技术进行规划的大问题。没有精确地形信息作为基础，铁路设施规划便不能达到准确合理的效果。对于铁路信号和安全系统的规划，精确的轨道位置及相应的线路数据（线路里程、轴线、坡度、超高）是创建有效现状图的前提，而线路设施规划以有效现状图为基础。BIM技术的应用进一步提高了对此类数据基础的要求，因为所有3D对象必须在虚拟空间中具有准确的位置和足够精确的范围，以便随后对其进行专业整合，从而实现结构评估（如碰撞检测）。
结语
综上所述，铁路信号工程设计具有与建筑工程迥异的自身特点，三维建模技术在铁路信号工程设计中具有诸多限制因素，铁路信号相关BIM技术标准也尚在编制中，距离其落地实施与应用还有较长的时间。因此，对于BIM技术的应用不能盲目照搬。信息交换是BIM技术的核心任务，也是铁路信号工程设计最应借鉴的理念。
参考文献
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