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

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通技術(shù)獲得了極大提升，為城市緩解交通堵塞壓力，便利人們的出行具有至關(guān)重要的作用。論文主要分析了BIM技術(shù)在城市軌道交通剛性接觸網(wǎng)中的應(yīng)用，并指出BIM技術(shù)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和相應(yīng)系統(tǒng)核心的關(guān)鍵技術(shù)，為相關(guān)的BIM設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了一定的參考。

【Abstract】 With the continuous development of science and technology， the urban rail transit technology has been greatly improved， which plays a vital role in alleviating the traffic congestion pressure and facilitating people's travel. The paper mainly analyzes the application of BIM technology in rigid catenary of urban rail transit， and points out the realization goal of connecting BIM technology with network design and the key technology of corresponding systems. It can provide some reference for the relevant BIM design system.

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；城市軌道交通；剛性接觸網(wǎng)

【Keywords】 BIM technology； urban rail transit； rigid catenary

【中圖分類(lèi)號(hào)】U491.2+27 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）03-0139-02

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(fù)著為電力機(jī)車(chē)提供持續(xù)穩(wěn)定的靜電能的責(zé)任。牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工是保證整個(gè)電氣化鐵路正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。在設(shè)計(jì)牽引供電系統(tǒng)時(shí)，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(yùn)營(yíng)的需要。BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)，其三維設(shè)計(jì)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(dāng)前BIM技術(shù)應(yīng)用方式的不足

隨著近年來(lái)我國(guó)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(guó)家和政府也逐漸重視起 BIM技術(shù)的應(yīng)用，并重視對(duì) 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(shí)現(xiàn)可視化，克服原有二維設(shè)計(jì)理論難以表達(dá)出來(lái)的內(nèi)容，從根源上提高設(shè)計(jì)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(kāi)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(jì)，線路選線以及方案對(duì)比。有利于相關(guān)工作人員能夠充分認(rèn)識(shí)到鐵路建設(shè)過(guò)程中的現(xiàn)狀和問(wèn)題，合理安排設(shè)計(jì)內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量[1]。

從當(dāng)前絕大多數(shù)城市軌道交通剛性接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)主要采用二維的方式來(lái)進(jìn)行，設(shè)計(jì)成果也是通過(guò)二維設(shè)計(jì)圖來(lái)體現(xiàn)。實(shí)際人員主要使用基于 CAD平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)網(wǎng)平面布置工作，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)附帶的相關(guān)計(jì)算程序計(jì)算繪圖參數(shù)，自動(dòng)化設(shè)計(jì)在一定程度上實(shí)現(xiàn)，提高了設(shè)計(jì)效率。但是，隨著城市軌道交通項(xiàng)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(duì)工程設(shè)計(jì)以及相關(guān)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的二維CAD是幾何方案，已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前工程項(xiàng)目建設(shè)的需要[2]。首先，二維設(shè)計(jì)無(wú)法為施工人員體現(xiàn)三維的復(fù)雜的空間關(guān)系，容易出現(xiàn)施工的誤差而造成項(xiàng)目不必要的返工情況，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提升。二維設(shè)計(jì)方式也難以對(duì)接觸網(wǎng)工程的外部環(huán)境進(jìn)行全面改制和直觀的認(rèn)識(shí)，對(duì)于一些特殊復(fù)雜的施工，需要實(shí)際人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察才能夠確定方案。設(shè)計(jì)人員的工作量急劇增加，導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)間更長(zhǎng)，效率更低。

同時(shí)，目前剛性接觸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺乏共同的設(shè)計(jì)平臺(tái)，專(zhuān)業(yè)人員之間的合作程度不高，難以及時(shí)實(shí)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(jì)之間的沖突，而這將對(duì)工程產(chǎn)生不利的影響。在進(jìn)行城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要明確運(yùn)行環(huán)境與接觸網(wǎng)系統(tǒng)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)合構(gòu)造。與3D設(shè)計(jì)相比，2D設(shè)計(jì)具有有限的信息量，設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)圖紙之間的相關(guān)性很弱，沒(méi)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(méi)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(jì)圖紙只能單一地反映出某方面的問(wèn)題，施工人員在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)歧義，進(jìn)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(jì)的相關(guān)進(jìn)展

BIM技術(shù)起源于美國(guó)，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(guó)際上相應(yīng)的BIM數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)也趨于成熟。BIM設(shè)計(jì)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(jì)形式，促進(jìn)設(shè)計(jì)圖紙朝向立體化和三維化的方向發(fā)展。當(dāng)前 BIM技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，相關(guān)的應(yīng)用價(jià)值也得到了廣泛的認(rèn)同，我國(guó) BIM技術(shù)起步較晚，然而，近年來(lái)其也取得了快速發(fā)展，為建筑業(yè)注入了新的動(dòng)力和活力。國(guó)家相關(guān)單位和科研團(tuán)隊(duì)逐漸重視起B(yǎng)IM技術(shù)的作用，業(yè)主對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)也不斷提升。我國(guó)當(dāng)前很多建設(shè)工程項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用 BIM技術(shù)，如上海迪士尼、上海中心大廈、北京奧運(yùn)會(huì)奧運(yùn)村以及香港地鐵項(xiàng)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(lái)工程項(xiàng)目發(fā)展的必然趨勢(shì)。

在軌道化交通設(shè)施建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計(jì)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，積極推進(jìn)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(kāi)展設(shè)計(jì)工作，可以有效克服傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中的不足之處，提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量。中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院有限公司采用BIM技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)研究，并在相關(guān)軟件平臺(tái)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(jì)工作

4.1 建立BIM模型

在建立城市軌道交通專(zhuān)業(yè)的BIM模型的時(shí)候，第一步就是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)連接網(wǎng)絡(luò)的BIM模型，而且還可以對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)工程中的相關(guān)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行表征，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)的軟件進(jìn)行參數(shù)的封裝。三維模型的構(gòu)建可以更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)的要點(diǎn)和需求，創(chuàng)建專(zhuān)業(yè)性的接觸網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)，有針對(duì)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(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行BIM建模的準(zhǔn)確性需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)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(chǔ)在軟件中以進(jìn)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(jì)工作的工作任務(wù)，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效率。最后還需要完成接觸網(wǎng)上模型的設(shè)計(jì)，該模型設(shè)計(jì)是根據(jù)具體的城市軌道交通線路情況，把相關(guān)設(shè)計(jì)原則應(yīng)用到三維場(chǎng)景之中，進(jìn)行模型的構(gòu)造和運(yùn)行工作。

4.2 BIM設(shè)計(jì)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(cè)和限界的檢測(cè)。檢查合格之后進(jìn)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(jì)情況。在BIM模型中畫(huà)出接觸網(wǎng)的施工平面圖，并可在設(shè)計(jì)變更時(shí)隨時(shí)進(jìn)行更改，提高了接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作效率，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了施工工藝的成本。在生成設(shè)計(jì)圖之后，通過(guò)使用相關(guān)程序?qū)β?lián)系網(wǎng)的BIM模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作，并且可以獲得零部件列表和各種零部件的類(lèi)型。利用系統(tǒng)進(jìn)行工程數(shù)量表的自動(dòng)創(chuàng)建工作，并實(shí)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(guò)數(shù)據(jù)接口導(dǎo)出以進(jìn)行分析和計(jì)算。如果將基礎(chǔ)和支柱相關(guān)的安裝數(shù)據(jù)導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析軟件，則可以執(zhí)行支柱和基礎(chǔ)負(fù)荷計(jì)算和檢查。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中具有極大的優(yōu)勢(shì)，利用BIM技術(shù)可以完善接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的相關(guān)方案，實(shí)現(xiàn)技術(shù)操作的可視化。利用BIM技術(shù)實(shí)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(shì)，打破傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的獨(dú)立互補(bǔ)合作模式，提升了接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)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(jì)中應(yīng)用的逐漸深化，將會(huì)進(jìn)一步改善城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)工作的不足之處，它可以改善整體設(shè)計(jì)進(jìn)度，確保城市軌道建設(shè)項(xiàng)目的有效發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】黎仕強(qiáng).接觸網(wǎng)BIM設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015（3）：63-65.

【2】張平.BIM技術(shù)在鐵路接觸網(wǎng)全生命周期的應(yīng)用探討[J].鐵道建筑技術(shù)，2016（4）：118-121.