BIM技術(shù)在城市軌道交通剛性接觸網(wǎng)中的應(yīng)用分析

馬登峰

（中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司，成都610041）

1 引言

在城市軌道交通建設(shè)中，接觸網(wǎng)是構(gòu)成牽引供電系統(tǒng)的最主要部分之一，肩負著為電力機車提供持續(xù)穩(wěn)定的靜電能的責任。牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計和施工是保證整個電氣化鐵路正常穩(wěn)定運行的重要前提。在設(shè)計牽引供電系統(tǒng)時，必須確保其具有高質(zhì)量和高精度，以充分滿足城市軌道交通運營的需要。BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)，其三維設(shè)計理論可以為城市軌道交通建設(shè)的穩(wěn)定性和安全性提供重要的理論保障和支持。

2 當前BIM 技術(shù)應(yīng)用方式的不足

隨著近年來我國鐵路軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展，相應(yīng)的BIM 技術(shù)也得到了飛速的應(yīng)用和提升，在建筑領(lǐng)域掀起了一股熱潮。國家和政府也逐漸重視起B(yǎng)IM 技術(shù)的應(yīng)用，并重視對BIM 技術(shù)的提升。在城市軌道交通建設(shè)中，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)可視化，克服原有二維設(shè)計理論難以表達出來的內(nèi)容，從根源上提高設(shè)計質(zhì)量。目前，BIM 技術(shù)已應(yīng)用于鐵路建設(shè)，相關(guān)公司也開發(fā)了基于數(shù)字地圖系統(tǒng)的鐵路三維空間選擇系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)基于BIM 技術(shù)的規(guī)劃設(shè)計，線路選線以及方案對比。有利于相關(guān)工作人員能夠充分認識到鐵路建設(shè)過程中的現(xiàn)狀和問題，合理安排設(shè)計內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)計方案，提升設(shè)計質(zhì)量[1]。

從當前絕大多數(shù)城市軌道交通剛性接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來看，接觸網(wǎng)的設(shè)計主要采用二維的方式來進行，設(shè)計成果也是通過二維設(shè)計圖來體現(xiàn)。實際人員主要使用基于CAD 平臺的二次開發(fā)軟件進行聯(lián)絡(luò)網(wǎng)平面布置工作，并應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)附帶的相關(guān)計算程序計算繪圖參數(shù)，自動化設(shè)計在一定程度上實現(xiàn)，提高了設(shè)計效率。但是，隨著城市軌道交通項目需求的不斷增加，相應(yīng)的信息量逐漸增加。相關(guān)單位對工程設(shè)計以及相關(guān)建設(shè)運營的要求也越來越高，傳統(tǒng)的二維CAD 是幾何方案，已經(jīng)不能夠滿足當前工程項目建設(shè)的需要[2]。首先，二維設(shè)計無法為施工人員體現(xiàn)三維的復雜的空間關(guān)系，容易出現(xiàn)施工的誤差而造成項目不必要的返工情況，導致生產(chǎn)成本的提升。二維設(shè)計方式也難以對接觸網(wǎng)工程的外部環(huán)境進行全面改制和直觀的認識，對于一些特殊復雜的施工，需要實際人員進行現(xiàn)場勘察才能夠確定方案。設(shè)計人員的工作量急劇增加，導致設(shè)計時間更長，效率更低。

同時，目前剛性接觸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計缺乏共同的設(shè)計平臺，專業(yè)人員之間的合作程度不高，難以及時實現(xiàn)相關(guān)接口數(shù)據(jù)的共享，從而不能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計之間的沖突，而這將對工程產(chǎn)生不利的影響。在進行城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計過程中，需要明確運行環(huán)境與接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間的關(guān)系，實現(xiàn)機電系統(tǒng)的復合構(gòu)造。與3D 設(shè)計相比，2D 設(shè)計具有有限的信息量，設(shè)計文件和設(shè)計圖紙之間的相關(guān)性很弱，沒有完全反映相關(guān)接觸網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)施之間的連接和相互作用，也沒有辦法反映系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的關(guān)系。相關(guān)二維設(shè)計圖紙只能單一地反映出某方面的問題，施工人員在施工過程中容易出現(xiàn)歧義，進而造成整體施工效果偏差，降低施工效率。

3 接觸網(wǎng)BIM 設(shè)計的相關(guān)進展

BIM 技術(shù)起源于美國，到目前為止在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用和研究，國際上相應(yīng)的BIM 數(shù)據(jù)的標準也趨于成熟。BIM 設(shè)計理論和技術(shù)的應(yīng)用，為相關(guān)建筑行業(yè)提供了更為有效的設(shè)計形式，促進設(shè)計圖紙朝向立體化和三維化的方向發(fā)展。當前BIM 技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，相關(guān)的應(yīng)用價值也得到了廣泛的認同，我國BIM 技術(shù)起步較晚，然而，近年來其也取得了快速發(fā)展，為建筑業(yè)注入了新的動力和活力。國家相關(guān)單位和科研團隊逐漸重視起B(yǎng)IM 技術(shù)的作用，業(yè)主對BIM 技術(shù)的認識也不斷提升。我國當前很多建設(shè)工程項目已經(jīng)開始應(yīng)用BIM 技術(shù)，如上海迪士尼、上海中心大廈、北京奧運會奧運村以及香港地鐵項目等，都使用了空間規(guī)劃BIM 技術(shù)。分析建筑領(lǐng)域的發(fā)展方向，我們可以發(fā)現(xiàn)BIM 技術(shù)是未來工程項目發(fā)展的必然趨勢。

在軌道化交通設(shè)施建設(shè)過程中，根據(jù)BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計和應(yīng)用經(jīng)驗，積極推進軌道鐵路系統(tǒng)BIM 技術(shù)的應(yīng)用和研究。在城市軌道交通中應(yīng)用BIM 技術(shù)開展設(shè)計工作，可以有效克服傳統(tǒng)二維設(shè)計中的不足之處，提升設(shè)計的質(zhì)量。中鐵第一勘察設(shè)計院有限公司采用BIM 技術(shù)進行試點研究，并在相關(guān)軟件平臺的技術(shù)支持下完成隧道模型和施工模擬工作的建設(shè)，它有效提高了整體施工效率，降低了施工成本，縮短了施工周期。

4 接觸網(wǎng)BIM 設(shè)計工作

4.1 建立BIM 模型

在建立城市軌道交通專業(yè)的BIM 模型的時候，第一步就是要創(chuàng)建一個連接網(wǎng)絡(luò)的BIM 模型，而且還可以對接觸網(wǎng)系統(tǒng)工程中的相關(guān)設(shè)計原則和設(shè)計參數(shù)進行表征，并通過專業(yè)的軟件進行參數(shù)的封裝。三維模型的構(gòu)建可以更好地實現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字化和參數(shù)化，結(jié)合城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計的要點和需求，創(chuàng)建專業(yè)性的接觸網(wǎng)設(shè)備設(shè)計，有針對性地構(gòu)建相關(guān)BIM 模型，包括接觸網(wǎng)模型和非接觸模型。聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員進行BIM 建模的準確性需要滿足一定的標準和精確的幾何要求。軌道交通接觸網(wǎng)絡(luò)包括各種組件，在聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)項目的BIM設(shè)計工作之前，首先需要完成聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)組件模型的創(chuàng)建，包括組件、支柱、設(shè)備模型和基本模型。將相關(guān)模型存儲在軟件中以進行統(tǒng)一部署和管理。其次需要做的是構(gòu)建懸鏈線組件模型，包括額外的懸架，組裝和腕部組裝工作。減少接觸網(wǎng)設(shè)計工作的工作任務(wù)，進一步提高設(shè)計效率。最后還需要完成接觸網(wǎng)上模型的設(shè)計，該模型設(shè)計是根據(jù)具體的城市軌道交通線路情況，把相關(guān)設(shè)計原則應(yīng)用到三維場景之中，進行模型的構(gòu)造和運行工作。

4.2 BIM 設(shè)計分析工作

使用BIM 組件的模型，可以檢查城市軌道交通接觸網(wǎng)絡(luò)的安裝合理性，并查看是否存在沖突，包括絕緣距離的檢測和限界的檢測。檢查合格之后進行施工圖的生成工作，利用BIM模型創(chuàng)建各種立面、平面、剖面圖，從而能夠更直觀地觀察到相應(yīng)的設(shè)計情況。在BIM 模型中畫出接觸網(wǎng)的施工平面圖，并可在設(shè)計變更時隨時進行更改，提高了接觸網(wǎng)的設(shè)計工作效率，縮短了設(shè)計時間，降低了施工工藝的成本。在生成設(shè)計圖之后，通過使用相關(guān)程序?qū)β?lián)系網(wǎng)的BIM 模型進行統(tǒng)計工作，并且可以獲得零部件列表和各種零部件的類型。利用系統(tǒng)進行工程數(shù)量表的自動創(chuàng)建工作，并實現(xiàn)同步模型的更新。聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)BIM 模型包括有關(guān)各種零部件及其零部件的幾何形狀，安裝和材料的信息，可通過數(shù)據(jù)接口導出以進行分析和計算。如果將基礎(chǔ)和支柱相關(guān)的安裝數(shù)據(jù)導入結(jié)構(gòu)分析軟件，則可以執(zhí)行支柱和基礎(chǔ)負荷計算和檢查。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)在城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計中具有極大的優(yōu)勢，利用BIM 技術(shù)可以完善接觸網(wǎng)設(shè)計的相關(guān)方案，實現(xiàn)技術(shù)操作的可視化。利用BIM 技術(shù)實現(xiàn)可視化，信息完整性，信息協(xié)調(diào)和信息交互的優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)二維設(shè)計的獨立互補合作模式，提升了接觸網(wǎng)設(shè)計的水平和效率。隨著BIM 技術(shù)的不斷發(fā)展和在城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計中應(yīng)用的逐漸深化，將會進一步改善城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計工作的不足之處，它可以改善整體設(shè)計進度，確保城市軌道建設(shè)項目的有效發(fā)展。