中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司济南分公司 山东济南市 250000
摘要：铁路信号工程中，最终交付的设计成果是以图纸的方式，按二维图像的形式呈现出来的。即通过符号、线条、图标等形态来描述工程设计内容。这种方法虽然能在直观感受上使工作人员明白工程的重点，但因为用二维画面描述三维工程实际情况的特点，会使细节出现一定的偏差。随着科技水平的提高，工程设计的方式及采用的工具已经有了很大的提升。目前一般使用CAD软件计算机辅助绘图进行设计，使设计人员不用手工绘图。但因为二维画面描述三维工程实际情况的缺点始终存在，设计图纸与工程实际在某些细节方面无法相互对应，对铁路工程建设的施工过程造成了一定影响。
关键词：BIM技术；铁路信号；应用
引言
我国从20世纪末开始逐渐研究BIM理论和技术，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。
1BIM技术应用意义
1.1可视化
BIM的可视化优势能够使施工的管理层人员在项目准备施工前提前预测工程情况，获得更直观的三维协调效果图。通过对项目数据的整合，提高施工时间和作业空间的协调利用率，预先在施工前确定设计中存在的问题与冲突，特别是有交叉作业面的项目和需要共同作业的设备，如通信的光缆布置等。
1.2数字化施工
BIM技术能够支持项目从设计到施工的整个过程，包括施工中的过程控制。施工前期在BIM应用模型的基础上，利用3D模拟技术及施工工艺的模拟技术，把传统的文字和二维图纸转换为三维立体的建造过程进行模拟，使施工管理方在施工前就作出合理的安排，优化施工工程的进度，找出问题并提前协调、解决，提高了施工安全管理水平和专业间的协调水平。
2BIM技术在铁路信号工程施工中的应用
2.1三维立体模型建立
BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型是在建设工程及设施生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并以此设计、施工、运营的过程和结果的总称。此项技术起源于美国，在建筑领域广泛应用，其具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，在铁路工程领域有着非常广阔的应用前景。应用BIM技术，首先要建立符合工程应用的三维立体模型。铁路工程涉及专业众多，除建筑专业已具备完备的模型和设计平台外，其余专业都需要在设计阶段重新建模。信号专业需要根据本专业工程的特点制作模型，涉及种类繁多的设备材料。室外设备包括：各类信号机、各类转辙机、各类方向盒、各类终端盒、各类应答器、钢轨绝缘节、空心线圈、调谐匹配单元、补偿电容、各类设备基础和平台、各类连接线缆等；室内设备包括：联锁机柜、监测机柜、电源屏、三相电源防雷箱、外电网监测箱、移频柜、综合柜、组合柜、接口柜、防雷分线柜、轨道柜、各类继电器、隔离变压器、各类断路器、移频发送器、移频检测器、采集处理器、各类连接线缆等。模型需要具备信息完备性，不仅包含厂家、型号、生产日期、使用说明、重量、体积、寿命等基本信息；还应包含如相别、端口号、端口类型（光、电）、带宽等端子逻辑信息。模型具备可视化，满足几何尺寸相对误差小于1%，同时满足《铁路工程信息模型交付标准》对不同工程阶段的详细要求。建模时采集的几何数据，应满足绘制图纸的精度要求；应全面反映零件、设备、设施的几何特性（包括形状、尺寸、结构等），确保无遗漏、无缺失；最小单元应为不可分割的构件或零件、材料。
几何数据采集的方式，在条件允许时应从设计图纸中采集几何数据；无图纸时可采用三维激光扫描技术，根据被测物体的距离远近，获取米级、厘米级、毫米级精度的几何数据。建模时示意纹理采用对象的材质、颜色信息。材质信息应表达出与采集对象实体相同或类似的材质。纹理数据采集的方式，包括摄影和计算机模拟制作。摄影是三维模型中纹理数据获取的主要方式，可为后期模型制作提供真实有效的纹理；而计算机模拟制作纹理可方便、快捷地获取简单纹理。
2.2线路布置设计
信号专业利用BIM技术，进行室内布线设计。先由信号设计人员根据本工程所使用的信号设备，向建筑专业提出本专业的房屋需求（例如：信号设备机房、继电器室、电源室、防雷分线室和电缆引入室等信号设备房屋的面积、净空和整体分布），然后由建筑专业提供满足要求的信号设备房屋的BIM模型，再由信号设计人员根据《信号室内设备布置图》布置室内机柜，并核对信号设备房屋的BIM设计模型是否满足需求。根据《电源环线图》《组合侧面配线图》和机柜的摆放位置，以线缆路径最短为原则，确定各机柜间电缆走向、电缆槽安装位置；最后利用各型电缆、各种设备端子的BIM模型完成布线设计。
2.3碰撞检查
传统设计以二维图纸为主，由各专业独立开展设计。设计过程中仅以互提资料的方式进行沟通，难以避免各系统、各专业之间的设备相互重叠。利用BIM技术的可视性、可协调性有效解决以上碰撞问题，使得各个设备之间因为二维图纸的缺点而产生的碰撞、覆盖现象大大减少，各种设备之间的穿插设计更加直观简洁，提高了设计质量。信号专业做好和各专业之间接口细部设计的同时，在以下几个方面进行碰撞检查和设备布置优化：
（1）设备模型之间是否出现重叠的情况；
（2）设备模型之间的空间是否满足各专业规范要求；
（3）设备布置是否存在优化设计的空间，便于之后的施工和运营维护。
2.4辅助施工
在施工前，施工人员拿到传统的二维设计图纸，再辅助以BIM技术制作的三维图纸，能更直观地了解工程的各个方面，制定有针对性的施工方案，从而保证了最终施工成果的质量。利用BIM技术，进行机房设备、线缆的整理布局与规划，避免线缆交叉，一线施工人员依据BIM图纸进行施工。施工前基于设计图纸和定测数据，应用BIM建模技术，进一步规划室外设备安装及线缆的敷设等，指导整体施工。根据工程的规模、需要采用的工艺，可以进行合理的资源配置。在施工前期，对多方面因素的统筹考虑，大大提升了施工管理水平并有力地控制了施工成本。BIM技术的使用，可以在工程建造初期进行模拟施工，对施工工艺达不到或现场施工困难的情况，预先与设计人员沟通，对设计进行优化，使最终的施工图纸更加周密。这大大减少了由于设计不合理产生的工作量，有效地节约了工程资源，加快了工程进度，使工程的经济效益得到提高。
结语
BIM技术为铁路信号施工带来长远的效益，是铁路信号施工管理发展的必然要求。精确度是BIM技术运用的高标准，数据累计是BIM技术运用的基础，因此下一步将积累信号工程数据，增加数据的模块化存储，提高BIM技术的模型精度，并进一步引入3D的全新视点，全面解决在信号施工过程中经常出现单位之间协作的效率差问题，大幅度提高施工的质量和施工进度，为铁路建设提供了技术平台和技术支撑。
参考文献：
[1]杨明华.浅析BIM技术在铁路信号工程中的有效应用[J].科学技术创新，2019（30）：108-109.
[2]林昌瑞.BIM技术在铁路信号工程施工中的应用[J].工程技术研究，2018（12）：53-54.
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