靳海涛
（中交机电工程局有限公司，北京 100088）
摘要：对于轨道交通接触网而言，为了能够提高其信息化与智能化管理能力，可在全生命周期运用BIM技术。为了提高轨道交通全生命周期的质量，本文对BIM技术进行了分析。
关键词：轨道交通；接触网；全生命周期；BIM技术
牵引供电系统是轨道交通建设的重要组成部分，主要由接触网组成，它能使电力机车运行获得所需的静电能[1]。既要提高牵引供电系统的设计水平，又要重视施工质量，为电气化轨道的顺利运行打下良好的基础。接触网是电气化轨道交通中受电弓的高压输电线路，承担着将变电所获得的电能传输给电动客车的任务。BIM技术可以应用于整个生命周期的各个方面，具有良好的应用前景。BIM技术可用于从支柱装配到悬臂安装和架线的可视化设计和施工。BIM可以在接触网项目的全生命周期中发挥作用，大大提高生产效率。对于牵引供电系统的设计，要注重其质量和进度，才能真正满足城市轨道交通运营的要求。BIM技术作为一种建筑信息模型技术，借助于三维理论，可以使轨道交通建设更加安全稳定。
一、基于 BIM 的接触网全寿命周期应用价值
分析建筑全生命周期BIM建模可知，主要是建筑生命周期工程数据的积累、扩展、集成以及应用，在建立子模型后能够形成完整的BIM[2]。基于BIM的接触网全寿命周期应用价值表现在以下几点：首先，模型化价值。对接触网设计成果、施工过程、竣工交付和运营维护等，主要以三维模型的方式进行表达，在BIM模型构建后能够达到可视化信息交互的目的。其次，参数化价值。主要采取模型数据关联的方式，对接触网进行全面统计与准确计算，为接触网工程投资管理精细化水平的提升奠定良好基础。第三，模拟化价值。通过对BIM模拟技术的应用，能够达到模拟接触网工程核心功能的目的，同时也体现对施工与运维等环节的模拟，实现接触网工程质量的提升。
轨道交通接触网全生命周期中BIM技术的应用
（一）设计阶段
一般来说，接触网的布局和设计结果都是基于传统的二维设计和装配图。CAD图纸不直观，非专业人员难以理解，无法反映接触网设备与周围环境的复杂关系。发现极限侵入或绝缘失效等问题难以满足要求。此外，接触网与道路、桥梁、隧道等的接口检查困难，设计之间的冲突也很难发现。这些问题往往出现在施工阶段，容易引起设计变更，浪费资源和工期，甚至带来质量风险。
BIM设计平台为CATIA软件，在BIM技术支持下接触网专业设计流程范围为三维模型建立、上下序信息确认、骨架设计、接触网设备模型布置、设计验证以及设计发布等[3]。在架设接触网设备的过程中，一般会沿线路进行，此时要充分考虑到桥梁、隧道等因素，并结合掌握到的线路中心线、墩台信息以及隧道轮廓信息等，通过CATIA软件的Knowledge?Pattern，可以顺利生成接触网骨架。应用CATAIA软件平台和BIM技术，有利于提升接触网设计水平，将其各项设施、桥梁和路基等信息充分呈现出来。不同于传统二维设计，精确性与直观度有了显著提升，为接触网设备位置、型号等选择创造了有利条件。
对二维设计来说，桥梁需要有接触网支柱预留位置，桥梁墩台则自主设计，施工期间不能让预留基础与桥边缘过近，否则会导致接触网支柱和桥梁发生冲突。设计者一般根据自身经验确定线路中心线和声屏障的距离，这容易引起接触网支柱与声屏障干涉碰撞的现象，借助BIM设计的方式，能够快速找出不同专业间引起的碰撞冲突情况，从而更好的进行协同配合与设计更改，避免在施工期间发生局部损失、返工等现象。
（二）施工阶段
1、施工方案管理及虚拟施工
接触网项目建设前，应根据各项目接触网项目的特点、组织方式、工期等要求，编制接触网项目BIM实施方案。方案管理系统以信息BIM模型为基础，展示人、机、物等资源，确定各项目对资源的需求，结合方案内容，科学合理地配置资源，并自动形成方案各方面的资源图和约束条件，为方案管理创造了有利条件，特别是对有方案支持的特大型施工，完成了特大型设备入口的路径模拟。
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图1：某轨道腕臂虚拟安装分画面
接触网通常结构复杂，施工人员应能准确掌握施工图，为施工提供直观的指导。三维模型施工完成后，结合施工要求，对关键设备和特殊地段的安装施工进行现场模拟，找出方案中的缺陷，更好地把握施工各环节的要求，提高建设水平，具体如图2所示。
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图2 某轨道下锚柱虚拟施工
2、物料工器具追踪管理
接触网的结构非常复杂，有许多部件，如支撑部件、悬挂部件、连接部件、锚固部件、补偿部件和电气连接部件。悬链线设备由支柱基础、支柱、悬臂、定位装置、接触线、信使电缆、滴管、附加导体等组成，空间结构复杂，涉及电气、结构、机械等领域。因此，需要一种参数化的快速建模方法来实现悬臂梁的装配设计和排样。编码应根据接触网零件的实际情况完成，包括型号、规格、生产厂家等信息。编码应反映在施工BIM中。结合建筑材料的二维码标签，可为施工现场的材料配置提供相关依据，为物料管理和物料跟踪打下良好的基础。
3、施工质量监管
首先，应用BIM技术可以提高三维设计水平，体现工程质量的规定，包括建筑色彩、材料和设备的规定，保证质量控制目标的顺利实现。其次，在BIM设计过程中，图纸是数字化的，可以在计算机上快速完成检索、判别和数据处理。对于监理工程师的项目经理和承包人来说，在简单的设计功能的支持下，可以准确、快速地获取建筑构件的特征信息，包括钢筋的布置、设备预留孔的位置等，以及构件的尺寸等，并能在现场完成规定的放行。第三，借助BIM模型和施工方案，完成虚拟环境数据的集成，实现建设项目可施工性的仿真实验，提前发现质量缺陷。第四，在三维设备信息管理中添加所有部件具体安装信息，确定安装、验收等流程，让分部工程、分项工程和单位工程验收中形成的信息输入BIM模型数据库内。
（三）运营维修阶段
运营单位为掌握接触网情况，主要参考设计、施工资料，以及运营维护期的检查、检测和监测数据，不够直观，难以发现潜在故障，不利于形成合理的维修计划。对标时，在时间和空间上也有一定的要求，有利于了解接触网的运行状况。一般情况下，工作人员在现场掌握接触网的运行状态需要较长的时间。引入BIM技术后，是解决接触网人员和经验不足等问题的有效手段。在三维模型中，它可以展现接触网的各个方面，通过日常检查掌握接触网以前的运行状态和维护信息。这样就可以从维修计划入手，提前模拟维修过程，使刀具配置更加准确，提高维修效率，降低成本。
结语：BIM技术在各个行业中具有越来越明显的优势和作用。目前，轨道交通接触网全生命周期BIM技术的研究相对滞后，还有许多环节有待突破。通过多方努力，逐步构建轨道交通接触网全生命周期信息化管理的可视化平台。BIM技术将通过轨道交通各专业的研究和探索，在轨道交通各专业中得到应用。只有这样，才能不断提高我国轨道交通接触网的智能化和信息化水平，保证轨道交通接触网的建设质量。
参考文献
[1]侯娜.BIM技术在郑阜高铁接触网工程中的应用研究[J].建筑技术开发，2020，47（20）：89—90.
[2]杨凯镜.刚性接触网BIM技术应用研究[J].电气化铁道，2020，31（S1）：56—59.
[3]吴波.接触网BIM三维建模技术研究[J].建筑技术开发，2019，46（13）：7—8.
[4]刘红良，王万齐，王辉麟，刘红峰，鲍榴，杨威.BIM技术在高速铁路接触网工程中的应用研究[J].铁路计算机应用，2019，28（06）：54—58.
作者简介：靳海涛（1983），男，工程师，本科，研究方向：轨道交通机电工程