萬方毅

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

1 BIM技術(shù)概述

鐵路通信信息和鐵路建設(shè)質(zhì)量之間聯(lián)系十分密切,BIM技術(shù)通常表現(xiàn)為協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可視化、可出圖性和模擬性等幾種特征。BIM技術(shù)是利用CAD技術(shù),以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)所發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù),已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛運(yùn)用,并在鐵路工程和建筑行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了重大優(yōu)勢(shì)。通過BIM技術(shù),可以充分挖掘出鐵路通信信息設(shè)計(jì)中的缺陷,以促進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量提升?？梢詫IM技術(shù)在鐵路通信工程中的運(yùn)用概括為4個(gè)主要流程:第一,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作階段;第二,全面系統(tǒng)地收集鐵路通信工程信息;第三,針對(duì)初期的設(shè)計(jì)成果,利用三維技術(shù)展開對(duì)設(shè)計(jì)成果的優(yōu)化;第四,以直觀的圖形形式為人們展現(xiàn)整體設(shè)計(jì)成果。通過BIM技術(shù),可以有效避免因數(shù)據(jù)過于重復(fù)而造成的誤差,減少因重復(fù)數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的信息浪費(fèi),以促進(jìn)鐵路通信工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率提升[1]。在鐵路通信信息系統(tǒng)中運(yùn)用BIM技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì):

首先,可以借助BIM軟件構(gòu)建系統(tǒng)化的信息管理平臺(tái),為系統(tǒng)設(shè)備提供充足的信息依據(jù);其次,通過BIM技術(shù)可以以可視化和立體化的形式展現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備和管線,讓施工圖可以由二維變成多維的形式,以提升施工圖的直觀性;再次,借助BIM模型展開碰撞檢查,以確保可以在施工開始前發(fā)現(xiàn)問題并做及時(shí)調(diào)整,在最大程度上規(guī)避傳統(tǒng)二維施工中的常見錯(cuò)誤;第四,展開對(duì)工程量的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì),借助BIM技術(shù)進(jìn)行人工工程量計(jì)算,以提升設(shè)計(jì)投資的核算質(zhì)量;第五,實(shí)現(xiàn)三維出圖,讓系統(tǒng)設(shè)備和項(xiàng)目信息管理平臺(tái)、管線模型和數(shù)據(jù)信息庫得到妥善管理;第六,充分發(fā)揮BIM技術(shù)的模擬仿真作用,在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行有序模擬,并展開對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化調(diào)整,以促進(jìn)工程設(shè)計(jì)的適應(yīng)性提升[2]。

2 在鐵路通信工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的作用

將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路通信工程項(xiàng)目之中,可以構(gòu)建系統(tǒng)化的信息三維模型,讓技術(shù)可以在項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段得到有效利用,以降低傳統(tǒng)鐵路通信工程設(shè)計(jì)中所存在的各類問題,提升施工的直觀性。在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí),首先要求保障工程項(xiàng)目信息的一致性。三維模型是以基礎(chǔ)項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)搭建的,如果不同的鐵路建設(shè)單位擁有對(duì)鐵路通信的不同需求,就可以在已有的三維模型上進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充,既可以避免因重復(fù)建立三維模型而帶來困擾,還可以切實(shí)提升不同單位在鐵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帶來難以挽回的損失。第二,通過BIM技術(shù)所搭建的三維模型中往往包含大量的幾何尺寸信息和結(jié)構(gòu)信息,這些信息通常和鐵路通信工程聯(lián)系密切,通過此類信息可以讓整體鐵路通信工程項(xiàng)目信息的完備性得到切實(shí)提升。第三,不同對(duì)象在三維模型之中的關(guān)系是彼此獨(dú)立的,可以進(jìn)行相互識(shí)別,并據(jù)此展開對(duì)某一內(nèi)容信息的修改和調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間組成結(jié)構(gòu)中變化信息的有效觀察[3]。

3 BIM技術(shù)在鐵路通信信息設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 模型建立

BIM技術(shù)在關(guān)注三維立體模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上為模型提供了更為豐富的參數(shù)信息,包括項(xiàng)目信息、運(yùn)維信息、基本信息、位置信息、生產(chǎn)信息和幾何信息等,上述信息共同構(gòu)建了一個(gè)實(shí)體化的BIM模型。在進(jìn)行鐵路通信信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),通過參數(shù)化設(shè)計(jì)可以讓設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性得到切實(shí)提升。在鐵路通信信息專業(yè)中包含了豐富的庫組,不同設(shè)計(jì)階段所使用的族庫的精準(zhǔn)度存在一定差異,可以通過構(gòu)建系統(tǒng)化族庫管理平臺(tái)的方式予以管理,并針對(duì)族庫進(jìn)行完善和標(biāo)準(zhǔn)化處理。通過族庫管理平臺(tái)可以讓族文件得到集中存儲(chǔ),以實(shí)現(xiàn)對(duì)族庫文件的規(guī)范化管理[4]。

3.2 3D可視化

可以將鐵路土建模型導(dǎo)入到通信信息庫之中,按照設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)規(guī)范在土建模型的相應(yīng)位置設(shè)置通信信息系統(tǒng)設(shè)備和管線,以便建立對(duì)不同設(shè)備及管線布置效果的直觀認(rèn)知。借助三維立體的形式展示不同的通信信息系統(tǒng)設(shè)備和管線,可以建立對(duì)于系統(tǒng)更加直觀化的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)通信信息、審查施工圖內(nèi)容時(shí),需要全面展示建設(shè)單位、審查單位、咨詢單位和運(yùn)營維護(hù)單位中的BIM模型,以便建立對(duì)于設(shè)計(jì)問題的直觀認(rèn)知,讓各個(gè)單位可以針對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題予以靈活調(diào)整。同時(shí),可以借助BIM模型進(jìn)行設(shè)計(jì)交底,以提升交底工作的直觀性和形象性,便于施工單位理解,也可以有效避免施工錯(cuò)誤和返工問題。由上述內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn),利用BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)可以為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工和項(xiàng)目審查工作提供充足的管理決策依據(jù),以促進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量的提升。

3.3 碰撞檢查

在過去的施工過程中通常采用傳統(tǒng)的二維施工圖紙進(jìn)行施工,導(dǎo)致大型設(shè)備無處布放,且布放效果不美觀或因碰撞導(dǎo)致不同專業(yè)設(shè)備及管線返工的狀況時(shí)有發(fā)生,利用BIM設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性和可視化的優(yōu)勢(shì)可以有效解決此類問題。在BIM設(shè)計(jì)背景下,將設(shè)備按比例還原到站房、站場(chǎng)及區(qū)間的相應(yīng)位置,可以展現(xiàn)出更好的調(diào)節(jié)性,并結(jié)合周圍的實(shí)際環(huán)境展開對(duì)設(shè)備位置和尺寸的調(diào)整,以有效避免現(xiàn)場(chǎng)存放時(shí)空間位置不足的問題,能夠保證工程的可實(shí)施性。

站房中各專業(yè)的管線種類通常比較豐富,且管線的材質(zhì)存在一定差異,存在許多管線彼此交叉的情況。在通信信息系統(tǒng)的溝槽管洞、電纜橋架之外還存在電力、排水及暖通專業(yè)管槽等設(shè)施,如果使用二維施工圖,一般較難發(fā)現(xiàn)其中的碰撞點(diǎn),容易導(dǎo)致嚴(yán)重的管線碰撞,存在返工的風(fēng)險(xiǎn)。而使用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合,在管線設(shè)計(jì)時(shí)就可以展開對(duì)專業(yè)管線尺寸及位置的靈活調(diào)整,而且可以參考其他專業(yè)的設(shè)計(jì)文件,實(shí)現(xiàn)綜合管線的碰撞檢查,及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題并實(shí)施修改。

利用BIM模型,在通信信息機(jī)房中布放設(shè)備機(jī)柜、線槽和走線架等設(shè)施,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房內(nèi)空間關(guān)系的直觀檢查,有利于定位機(jī)房中的設(shè)備布局,也可以為結(jié)構(gòu)和建筑專業(yè)提供豐富準(zhǔn)確的通信信息,以便確定機(jī)房面積,有效避免面積過大或過小的情形。

3.4 工程量統(tǒng)計(jì)

工程量統(tǒng)計(jì)是借助BIM模型展開對(duì)通信信息系統(tǒng)設(shè)備數(shù)目和管線長度的統(tǒng)計(jì),運(yùn)用BIM軟件確定相應(yīng)的工程量,以得到設(shè)備和管線的具體數(shù)據(jù)。通過BIM模型中的數(shù)據(jù)信息,可以為工程算量賦予充足的參考和輔助依據(jù),借助BIM模型實(shí)現(xiàn)對(duì)管線長度和設(shè)備數(shù)量的精準(zhǔn)計(jì)算,以提升工程設(shè)計(jì)投資計(jì)算過程的合理性,為施工資源的高效分配提供重要參考。充分利用BIM模型中的工程量指標(biāo)展開對(duì)物資采購和進(jìn)場(chǎng)材料的預(yù)控,可以讓物資成本得到有效控制。

3.5 圖紙及文件生成

以往的工程設(shè)計(jì)中通常使用CAD施工圖紙進(jìn)行交付,不能讓工程得到可視化表達(dá),也不能展開對(duì)于不同專業(yè)的空間模擬。例如,在繪制二維施工圖時(shí),通常使用示意圖標(biāo)表示通信信息系統(tǒng)的設(shè)備和管線,此類圖標(biāo)中一般不含有設(shè)備及管線的相關(guān)信息,難以據(jù)此確定管線的實(shí)際外觀和尺寸。然而,在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)時(shí),可以針對(duì)鐵路通信信息設(shè)計(jì)的整體效果圖和管線及機(jī)房設(shè)計(jì)的三維視圖予以交付,并針對(duì)數(shù)據(jù)資料庫、系統(tǒng)設(shè)備及管線模型和項(xiàng)目信息管理平臺(tái)等信息進(jìn)行移交。

3.6 模擬仿真

BIM的模擬性既包括了模擬通信信息系統(tǒng)的設(shè)備管線模型,也包括了對(duì)通信信息系統(tǒng)性能的模擬仿真處理。針對(duì)鐵路通信信息中包含某些特定系統(tǒng)的性能予以仿真處理,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的修正和調(diào)整。例如,可以在進(jìn)行鐵路通信信息設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用BIM模型展開對(duì)攝像機(jī)覆蓋范圍的檢查,針對(duì)攝像頭的角度、類型和位置予以及時(shí)調(diào)整,通過模擬分析的方式,讓攝像機(jī)可以在場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)良好的圖像識(shí)別和覆蓋效果。同時(shí),可以針對(duì)站房中的客運(yùn)廣播聲場(chǎng)效果和無線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋效果進(jìn)行仿真處理,以提升設(shè)計(jì)的有效性[5]。

4 將BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用于鐵路通信信息設(shè)計(jì)中的問題及應(yīng)對(duì)措施

4.1 不同專業(yè)之間信息交互復(fù)雜,數(shù)據(jù)交互繁瑣

鐵路BIM設(shè)計(jì)是在全專業(yè)背景下實(shí)現(xiàn)的,在通信和信息系統(tǒng)中運(yùn)用BIM設(shè)計(jì)需要有其他專業(yè)數(shù)據(jù)做支撐,并在設(shè)計(jì)中進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換。然而,因?yàn)椴煌瑢I(yè)所使用的BIM軟件存在一定的差異,且模型的參數(shù)有所區(qū)分,為信息在不同軟件和專業(yè)之間的交互帶來了一定困難。制定鐵路IFC標(biāo)準(zhǔn),可以有效推動(dòng)鐵路中不同專業(yè)各類軟件的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)對(duì)同一數(shù)據(jù)源的有效共享,讓數(shù)據(jù)的共享和交互作用得到充分保障。由此可見,通過工業(yè)基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)可以讓不同專業(yè)間數(shù)據(jù)交互困難、信息交互繁瑣的問題得到妥善解決。

4.2 未能建立統(tǒng)一的交付標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)二維施工圖紙時(shí),通常需要交付施工圖紙、工程投資預(yù)算及設(shè)計(jì)說明等文件材料。針對(duì)二維施工圖的文件交付和出圖標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)置明確的參考規(guī)范,然而,目前的鐵路通信信息專業(yè)中尚未設(shè)定統(tǒng)一的BIM設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn),在BIM領(lǐng)域中,這一標(biāo)準(zhǔn)被稱作IDM,也即信息交付手冊(cè)。為了讓這一問題得到有效解決,需要編制信息交付手冊(cè),并針對(duì)設(shè)計(jì)全程不同階段的問題予以精準(zhǔn)劃分,確定不同節(jié)點(diǎn)的參與人員在各個(gè)設(shè)計(jì)階段所應(yīng)傳遞的信息,以確定其在每個(gè)階段所應(yīng)完成的任務(wù)。在研究IFC鐵路標(biāo)準(zhǔn)時(shí),必須明確這一標(biāo)準(zhǔn)中通信信息數(shù)據(jù)的實(shí)際需求,并結(jié)合具體的數(shù)據(jù)需求展開對(duì)鐵路通信信息的數(shù)據(jù)定義。

4.3 BIM設(shè)計(jì)工作較為繁瑣

BIM設(shè)計(jì)工作和二維施工圖相比,其具有更加艱巨的工作量。因此,這也就需要針對(duì)通信信息專業(yè)BIM設(shè)計(jì)軟件實(shí)施有針對(duì)性的二次開發(fā)。以鐵路通信基站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)為例,可以結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)所提供的基站模型進(jìn)行通信機(jī)房的設(shè)施布置,并在通信機(jī)房內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)化配線,在室外的鐵塔位置布設(shè)自動(dòng)配線。同時(shí),需要在站房內(nèi)的信息系統(tǒng)線纜位置進(jìn)行自動(dòng)布放,借助定位信息確定信息系統(tǒng)設(shè)備終端和機(jī)房機(jī)柜的實(shí)際位置,以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息系統(tǒng)主干溝槽管洞的自動(dòng)布放。在軟件開發(fā)時(shí)需要依賴統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義,利用IFC數(shù)據(jù)格式,讓二次開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)格式可以得到有效統(tǒng)一,以免因重復(fù)定義而帶來數(shù)據(jù)沖突,為專業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換帶來困難[6]。

5 BIM技術(shù)在鐵路通信工程中的應(yīng)用總結(jié)

將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路通信工程之中,相較于傳統(tǒng)cad設(shè)計(jì)具有一定的優(yōu)越性。應(yīng)用BIM技術(shù)的前提在于專業(yè)族庫創(chuàng)建,優(yōu)化并完善專業(yè)族庫,在項(xiàng)目文件之中進(jìn)行族文件的滲透,可以讓后期的設(shè)計(jì)得到有效優(yōu)化,讓專業(yè)族庫可以在二維效果和三維效果之間得到有效轉(zhuǎn)換,以達(dá)到良好的三維展現(xiàn)效果。同時(shí),不斷強(qiáng)化不同運(yùn)算軟件之間的結(jié)合,以推動(dòng)鐵路通信工程設(shè)計(jì)的發(fā)展。目前由于鐵路工程相較其他建筑工程采用BIM技術(shù)較少,導(dǎo)致四電方面的模型還不夠完善,在實(shí)際使用過程中需要進(jìn)行二次開發(fā),自己建立所需模型及模型庫。隨著相關(guān)軟件的二次開發(fā)及相關(guān)模型的不斷完善,BIM軟件的使用將大大提高設(shè)計(jì)、施工的效率,并可以有效的節(jié)約成本。

6 結(jié)語

本文針對(duì)BIM技術(shù)在鐵路通信工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開了探討,通過BIM技術(shù),可以有效減少因二維施工圖所造成的一系列施工安全隱患,讓鐵路通信信息工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到切實(shí)提升。基于此,為了促進(jìn)BIM技術(shù)在工作實(shí)踐中的應(yīng)用,要求鐵路工作者提高對(duì)BIM技術(shù)的關(guān)注,不斷提升自身的BIM技術(shù)應(yīng)用能力,爭(zhēng)取為國家創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。