BIM技术在城市轨道交通刚性接触网中的应用分析

马登峰

（中国铁建电气化局集团第五工程有限公司，成都610041）

1 引言

在城市轨道交通建设中，接触网是构成牵引供电系统的最主要部分之一，肩负着为电力机车提供持续稳定的静电能的责任。牵引供电系统的设计和施工是保证整个电气化铁路正常稳定运行的重要前提。在设计牵引供电系统时，必须确保其具有高质量和高精度，以充分满足城市轨道交通运营的需要。BIM技术是建筑信息模型技术，其三维设计理论可以为城市轨道交通建设的稳定性和安全性提供重要的理论保障和支持。

2 当前BIM 技术应用方式的不足

随着近年来我国铁路轨道交通建设的不断发展，相应的BIM 技术也得到了飞速的应用和提升，在建筑领域掀起了一股热潮。国家和政府也逐渐重视起BIM 技术的应用，并重视对BIM 技术的提升。在城市轨道交通建设中，应用BIM 技术可以实现可视化，克服原有二维设计理论难以表达出来的内容，从根源上提高设计质量。目前，BIM 技术已应用于铁路建设，相关公司也开发了基于数字地图系统的铁路三维空间选择系统。能够实现基于BIM 技术的规划设计，线路选线以及方案对比。有利于相关工作人员能够充分认识到铁路建设过程中的现状和问题，合理安排设计内容，优化设计方案，提升设计质量[1]。

从当前绝大多数城市轨道交通刚性接触网网络来看，接触网的设计主要采用二维的方式来进行，设计成果也是通过二维设计图来体现。实际人员主要使用基于CAD 平台的二次开发软件进行联络网平面布置工作，并应用计算机网络附带的相关计算程序计算绘图参数，自动化设计在一定程度上实现，提高了设计效率。但是，随着城市轨道交通项目需求的不断增加，相应的信息量逐渐增加。相关单位对工程设计以及相关建设运营的要求也越来越高，传统的二维CAD 是几何方案，已经不能够满足当前工程项目建设的需要[2]。首先，二维设计无法为施工人员体现三维的复杂的空间关系，容易出现施工的误差而造成项目不必要的返工情况，导致生产成本的提升。二维设计方式也难以对接触网工程的外部环境进行全面改制和直观的认识，对于一些特殊复杂的施工，需要实际人员进行现场勘察才能够确定方案。设计人员的工作量急剧增加，导致设计时间更长，效率更低。

同时，目前刚性接触网络设计缺乏共同的设计平台，专业人员之间的合作程度不高，难以及时实现相关接口数据的共享，从而不能够发现设计之间的冲突，而这将对工程产生不利的影响。在进行城市轨道交通接触网设计过程中，需要明确运行环境与接触网系统之间的关系，实现机电系统的复合构造。与3D 设计相比，2D 设计具有有限的信息量，设计文件和设计图纸之间的相关性很弱，没有完全反映相关接触网系统设备和设施之间的连接和相互作用，也没有办法反映系统与外部环境之间的关系。相关二维设计图纸只能单一地反映出某方面的问题，施工人员在施工过程中容易出现歧义，进而造成整体施工效果偏差，降低施工效率。

3 接触网BIM 设计的相关进展

BIM 技术起源于美国，到目前为止在世界范围内获得了广泛的应用和研究，国际上相应的BIM 数据的标准也趋于成熟。BIM 设计理论和技术的应用，为相关建筑行业提供了更为有效的设计形式，促进设计图纸朝向立体化和三维化的方向发展。当前BIM 技术在发达国家已经得到了广泛应用，相关的应用价值也得到了广泛的认同，我国BIM 技术起步较晚，然而，近年来其也取得了快速发展，为建筑业注入了新的动力和活力。国家相关单位和科研团队逐渐重视起BIM 技术的作用，业主对BIM 技术的认识也不断提升。我国当前很多建设工程项目已经开始应用BIM 技术，如上海迪士尼、上海中心大厦、北京奥运会奥运村以及香港地铁项目等，都使用了空间规划BIM 技术。分析建筑领域的发展方向，我们可以发现BIM 技术是未来工程项目发展的必然趋势。

在轨道化交通设施建设过程中，根据BIM 技术在建筑领域的相关设计和应用经验，积极推进轨道铁路系统BIM 技术的应用和研究。在城市轨道交通中应用BIM 技术开展设计工作，可以有效克服传统二维设计中的不足之处，提升设计的质量。中铁第一勘察设计院有限公司采用BIM 技术进行试点研究，并在相关软件平台的技术支持下完成隧道模型和施工模拟工作的建设，它有效提高了整体施工效率，降低了施工成本，缩短了施工周期。

4 接触网BIM 设计工作

4.1 建立BIM 模型

在建立城市轨道交通专业的BIM 模型的时候，第一步就是要创建一个连接网络的BIM 模型，而且还可以对接触网系统工程中的相关设计原则和设计参数进行表征，并通过专业的软件进行参数的封装。三维模型的构建可以更好地实现设计的数字化和参数化，结合城市轨道交通接触网设计的要点和需求，创建专业性的接触网设备设计，有针对性地构建相关BIM 模型，包括接触网模型和非接触模型。联系网络专业人员进行BIM 建模的准确性需要满足一定的标准和精确的几何要求。轨道交通接触网络包括各种组件，在联系网络项目的BIM设计工作之前，首先需要完成联系网络组件模型的创建，包括组件、支柱、设备模型和基本模型。将相关模型存储在软件中以进行统一部署和管理。其次需要做的是构建悬链线组件模型，包括额外的悬架，组装和腕部组装工作。减少接触网设计工作的工作任务，进一步提高设计效率。最后还需要完成接触网上模型的设计，该模型设计是根据具体的城市轨道交通线路情况，把相关设计原则应用到三维场景之中，进行模型的构造和运行工作。

4.2 BIM 设计分析工作

使用BIM 组件的模型，可以检查城市轨道交通接触网络的安装合理性，并查看是否存在冲突，包括绝缘距离的检测和限界的检测。检查合格之后进行施工图的生成工作，利用BIM模型创建各种立面、平面、剖面图，从而能够更直观地观察到相应的设计情况。在BIM 模型中画出接触网的施工平面图，并可在设计变更时随时进行更改，提高了接触网的设计工作效率，缩短了设计时间，降低了施工工艺的成本。在生成设计图之后，通过使用相关程序对联系网的BIM 模型进行统计工作，并且可以获得零部件列表和各种零部件的类型。利用系统进行工程数量表的自动创建工作，并实现同步模型的更新。联系网络BIM 模型包括有关各种零部件及其零部件的几何形状，安装和材料的信息，可通过数据接口导出以进行分析和计算。如果将基础和支柱相关的安装数据导入结构分析软件，则可以执行支柱和基础负荷计算和检查。

5 结语

综上所述，BIM 技术在城市轨道交通接触网设计中具有极大的优势，利用BIM 技术可以完善接触网设计的相关方案，实现技术操作的可视化。利用BIM 技术实现可视化，信息完整性，信息协调和信息交互的优势，打破传统二维设计的独立互补合作模式，提升了接触网设计的水平和效率。随着BIM 技术的不断发展和在城市轨道交通接触网设计中应用的逐渐深化，将会进一步改善城市轨道交通接触网设计工作的不足之处，它可以改善整体设计进度，确保城市轨道建设项目的有效发展。