浅谈BIM技术在铁路电力工程中的应用

王丹丹

北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 北京 100070

1 BIM简介

Building Information Modeling 简称 BIM，中文为建筑信息模型。最初是1975年由佐治亚理工大学建筑与计算学院教授，CharlesEastman率先提出的。建筑信息模型是工程建造史上的一场划时代的革命！总结起来其最突出的特点有三：直观、数据并行、终身管理。

1.1 直观

能够直观的观察到现实或虚拟待建的建筑物的几何形状、空间大小、地形地貌等结构情况。BIM的最大贡献是将二维的平面图纸变成真正的三维立体图形。因为它是基于平面三视图的合成图形，所以，直观且没有像差。这就是BIM克服了平面地图靠等高线描述高差和普通立体图形纵深描述不清的弱点。在BIM图纸上看到的所有线段都有相应的数据描述和支持，不用对直观的一些错觉产生怀疑[1]。

1.2 数据并行

围绕在BIM各种数据都可以并行添加。包括技术数据、时间数据、建筑材料数据、施工数据、管理数据、维修数据等等。只要是跟此有关是所有数据都可以并行添加到BIM中。不但可以按需求不断扩展维度还可以根据需要对任何点、线、面、体进行现实情况描述。

1.3 终身管理

数据并行使BIM建立了无限的扩展空间。这些信息通过三个阶段（即设计阶段、建造阶段、管理运营阶段）的不断补充完善，构成了完整的建筑原件的所有信息。这些信息对建筑元件的运营管理将起到不可估量的作用和意义。

2 BIM在铁路电力工程设计施工的应用前景

BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性、一体化性、参数化性和信息完备性的特点。

现阶段各企业在建设工程项目中往往集勘察、设计、施工为一体，也为BIM技术的应用提供了很好的契机。电力工程综合性强、投资大、建设周期长、工程进展过程中不确定因素多，参与方多，管理难。传统的铁路电力工程各参与方之间信息沟通渠道不畅通，勘察、设计、施工、运营之间相对独立，信息传递基本依靠CAD图纸，信息不能及时反馈到需要的各参与方，各自为战，各工程建设阶段中信息发生变化，就很容易造成各参与方的经济效益损失。而BIM技术优势明显，各方均可参与项目的全生命周期，从设计到施工再到运营，优化方案。

3 举例分析BIM体系软件应用

3.1 架空线路的设计

以PLS-CADD和PLS-POLE为例：目前架空线路的设计以人工测量为主，对线路所经地形地貌、建筑、植被等情况掌握的很不全面。覆冰、风、气温对架空线路导线的张力、弧垂的影响，使得线路对地、对跨越物、对周围物体间的电气安全距离发生变化的实时情况，运维人员通过人工巡视是无法随时掌握，为线路的安全稳定运行埋下隐患。

现场各种情况的数据收集尤为重要。PLS-CADD通过激光、全球定位系统和传统导航系统相结合的数据采集方法，和POLE结合，将各种气象条件下的数据进行处理和分类，为CADD三维模型做好充分准备。根据导线型号、截面、规格、重量、张力、弹性系数、膨胀系数等物理特性，设立不同的导线模型，将现场实际参数输入，就可以模拟现场导线的实际状态，通过CADD强大的工程分析计算能力对各种工况下的危险点进行智能检测、分析，通过分析的结果指导运维人员对潜在的危险点进行有针对性的现场巡视，这样就能大大降低工作难度和工作量[2]。CADD能很好的对AutoCAD软件兼容，使二维向三维的转化变得更为顺畅。

线路三维模型包括地形地貌、所有结构、所有绝缘子以及所有电缆等等，建立模型需要非常大量的数据，各种初始数据的收集、录入等工作非常艰巨，可一旦建立了一个线路模型，生成或确认设计通常需要完成的所有工程计算就可以通过鼠标点击完成。PLS-CADD大大提高了所有参与线路设计的专业人员工作效率。它同时也是很好的培训新员工的教学工具，用它还可以清楚地了解设计构思。

3.2 变电站的设计

以Bentley公司软件为例：变电站的设计需要多专业协作，以避免在紧凑的综合建筑中出现冲突。采用三维数字化设计方案进行跨多个领域的总体规划和设计，显著提高了设计质量和准确性。对电缆的布局进行优化，有助于确保变电站的稳定运营。同时对周围的建筑物进行实景建模，实现了变电站位置的合理化，降低了对环境的影响。

Bentley公司运用了参数化的模型创建技术，大大方便了模型的创建和修改，提高了工作效率。Bentley的集成建模功能可模拟地质条件、精确计算工程设计和材料数量、分析复杂的管道网络，在施工前提供技术解决方案。它的ProjectWise软件可用作共享和管理信息的通用平台，并同时使用移动应用程序来帮助指导现场施工。简化了协调，将施工时间缩短。

在3D设计和工程模型设计检视、碰撞检查以及施工安装进行精细模拟的过程中，为管理者和项目组成员提供了协同工作的平台，他们可以在不修改原始设计模型的情况下，添加自己的注释和标注信息。还能进行检查碰撞，让项目参与方在建造前期做建造模拟，尽早发现施工过程中的不当之处，避免重复劳动并优化施工进度。在虚拟环境下检查项目设计和施工合理性[3]。

4 结语

各专业BIM的应用都是以建筑专业为依托，利用适合本专业的技术材料和软件大量建模。根据前文所阐述的对BIM的论点，设计、施工和运营管理各阶段都不是相对独立的存在，是一个整体有机结合的系统工程。使用BIM技术，可以在设计、施工过程中不断优化方案、缩短工期、减少不必要的重复和额外支出从而降低整个建设成本，增加企业经济和社会效益。从社会发展的整体趋势来说：精准、功效是主旋律，相信很快BIM技术将会在铁路工程建设项目中大展拳脚！