中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津 300308
摘要：经过十几年的发展，BIM技术在国内得到了广泛的认识，并逐渐应用到各行各业中。2018年，我国推广BIM技术在交通类工程中的应用，并发布了《城市轨道交通工程BIM应用指南》。目前，北京、上海、广州、深圳等城市轨道交通项目已开始应用BIM技术，但从应用上来看，主要集中在利用BIM技术进行可视化效果展示、管线综合设计等方面，还没有形成整体化的应用。因此BIM技术在轨道交通行业的应用还处于起步阶段。在铁路信号设计与施工中的应用领域几乎处于空白，随着计算机的快速发展，BIM技术在铁路信号专业的工程设计和施工必将成为一种趋势。
关键词：BIM技术；铁路信号；应用设计；施工
引言
铁路施工相比于普通公路施工而言施工环境更加艰难，施工地点一般都在城镇郊区或者山岭周围，因此在进行施工之前需要对山体结构、土壤性质等进行必要的勘探和考察。随着科学信息技术的不断发展，我国已经在铁路施工管理中应用了BIM等技术，从而很大程度上提高了铁路施工的管理水平，保障了铁路施工的质量。
1BIM技术应用于铁路信号中的优势
BIM技术是一种建筑信息仿真模型技术。采用BIM技术在布置信号设备时直观看到模型与线路的关系，避免了设备的侵限问题。在设计的时候可以会同多专业协同设计，及时发现设计过程中的碰撞、遮挡问题。信号设备之间的碰撞也就是专业内部的问题，专业内部的问题主要考虑信号设备之间是否存在重叠、因尺寸问题导致的空间不足等；但专业之间的碰撞问题主要考虑信号设备与其他专业设备之间是否发生碰撞。上海铁路局集团公司利用BIM技术对施工作业进行模拟计算，提前发现了100多处碰撞点，有效地避免了事故的发生。BIM的技术优势具体体现在以下几个方面。
1.1设计成果可视化
现有铁路信号工程设计交付成果主要是二维的信号平面布置图和双线图等，在设计初期误差不明显，由于信号设备室内布置比较繁琐、室外电缆敷设强弱电交叉点多，在施工阶段就会发现设计结果误差较多。BIM技术可以有效地解决传统设计带来的一些问题，有效解决施工中的“交叉、错、漏”等问题，将设计以可视化的三维立体模型呈现给施工人员，既可以保证设计图的美观，施工的时候可以直观地看到模型与线路的位置、角度等之间的关系，避免了设备侵限的问题、优化了设计，又可以通过三维处理把施工完成后的整体效果呈现出来。
1.2布局协调合理化
目前，我国铁路各专业间协调的工作模式还属于传统的模式，专业间的协同设计并没有明确的集成图纸，专业间的协调仍然是在施工设计图纸制作完成之后才开始的。这样施工阶段经常会出现专业之间、系统之间的碰撞和遮挡。比如信号和通信、供电、工务等多专业都可能有碰撞和遮挡。利用BIM技术对施工设计图纸建立三维模型，让各专业来共同协作、判断、发现设计过程中的碰撞、遮挡问题。如果图纸缺乏合理性则可以立即进行修改，保证了最后交付的成果设计合理性和准确性，确保施工安全和顺利进行，减少了设计返工、降低设计成本、节约设计人员工作量和时间，提高设计效率，有效避免了施工工期的延误。
2BIM应用现状
从铁路工程设计的应用来说，BIM技术的三维化、可视化特性能够有效满足铁路工程多专业协同设计的需求，同时实现自动规范性检测以及工程量、定额等计算。但在建模过程中存在采用间接的翻模方式、建模效率低等现象，仍需要探索高效可行的建模模式。
铁路行业对BIM技术的探索仍处于初步阶段且各专业发展程度参差不齐。BIM在车站站房设计应用较多，而车站站房设计仅是铁路工程设计的一部分，大量的设计图纸包含桥梁、隧道以及铁路通信、信号、电力变电、接触网等专业。对于铁路其他专业，BIM设计的大量成果尚基于二维图纸的翻模方式，设计人员根据二维设计图纸重复绘制各种铁路设备的三维模型，无法发挥BIM技术的各项优势。
在“建筑工业化背景下BIM应用障碍分析”中指出，BIM设计过度精确、束缚创造力是阻碍BIM在工程设计行业中的应用障碍之一。
特定的三维建模平台不能满足铁路所有专业设计的需求。BIM在建筑领域基本形成较完整的技术体系，以Revit平台为代表，该平台集成了建筑结构设计所需的基本框架，并提供了丰富的族库方便设计人员选用，但参数化定制建模的灵活性不足，几何基础平台可操作性较弱。Microstation平台提供了较基础的建模平台，在三维形态设计上给予用户更多的灵活性，然而在专业基础应用单元的聚合程度却不足，用户使用过程中缺口较大，学习成本较高。Rhino[20]在异形建筑上能够实现独特的异形结构和参数化建模的需求，能够弥补特殊的建模需求。同时在一些工程应用中还需要两种甚至三种以上建模软件的结合应用，这导致在格式转换过程中难以避免数据损失。目前，所有BIM软件公司都不是从事铁路行业软件开发的软件商，不能很好地适用于铁路工程，必须要做铁路行业的定制和专用模块。
3BIM技术在铁路信号的应用
3.1交付成果可视化
BIM技术在实际的应用过程中，第一步就是进行各项设备的模型构建，即将现实存在的物体进行模型的呈现，使之能够被人直观的看到，这个过程叫做“翻模”，翻模必须按照实物实际中的形态以及特点进行，不能脱离实际主观臆造。进行翻模的目的在于，在实际工程开展的过程中，设计单位可以方便的调用模型，省去了重复构造的过程，节省了大量的人力物力；同时，模型的构建增强了交付结果的可理解度，设计单位可以根据模型进行实际施工方案的实际，施工单位也可以根据模型准确清楚地掌握整体的构建情况、线路分布、周围施工环境等等。进行翻模以后，设计单位则根据周围的线路分布以及奇特系统的影响情况开展实际的设计工作，再将设计结果以三维成像的方式交付物给具体的施工单位，施工单位按照统一的交付标准接收，继而开展施工。
3.2用BIM平台指导和辅助施工
通过BIM平台的模型，可以进行信号工程的模拟施工，尤其是在隧道和桥梁等特殊地段更加重要，并可对施工人员进行可视化的技术和安全交底，确保了工程的一次安装成功和施工的安全。在施工过程中通过BIM模型可对信号设备进行准确的查询和定位，掌握每个设备的准确位置和相关参数。在后期的施工调试阶段，可应用BIM模型对联锁进路导通进行动画模拟，提高联锁试验的准确性和试验效率。
3.3碰撞、遮档综合检查
在铁路信号工程中，设备的碰撞、遮档检查尤为重要，主要包括对专业内部设备的碰撞检查、专业之间的碰撞检查、显示设备的遮档检查、电气设备所处位置的安全净距离检查等。专业内部的碰撞检查主要考虑信号专业自身设备在设计中，其设计位置是否存在重叠或因尺寸问题造成空间不足等问题；专业之间的碰撞检查主要考虑信号专业设备是否与其他专业设备设施发生碰撞；信号显示设备遮档检查主要针对信号机设备；信号专业电气设备安全净距离检查则是考虑信号设备所处位置是否满足电气特性要求的安全净距离。BIM技术在铁路信号工程中的使用，使得设备之间、系统之间的碰撞遮挡现象显著减少，在实际设计和施工的过程中减少了很大的安全隐患。
结语
综上所述，BIM技术的应用解决了传统铁路信号设计和施工中的“错、漏、交叉”等问题，利用三维技术建模，优化了设计、避免了施工中不必要的争议，降低了安全隐患、提高了工作效率。但现阶段BIM技术主要运用于建筑行业，适用范围较小，同时需要获得从业资格证书的BIM技术人员较少，而且还需要相关软件的支持。为了促进BIM技术在铁路信号设计与施工中的应用，需要从软件性能提高、从业人员的素质等方面发展。BIM技术的在铁路信号的发展处于起步阶段，还需一定时期的发展壮大。
参考文献：
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