基于铁道信号施工BIM数据库建设方案

马瑞 张建平

摘要：本文主要针对铁路信号存储BIM标准相关研究，包括对信号部件的分解模式、属性要求、应用案例和IDM等的研究;参考大量资料文献中对铁路信号施工BIM数据库建设研究，提出了实现铁路信号施工BIM数据库建设方法，并依据不同研究下，BIM仍然存在的相关问题提出相应的解决方法。经过实践研究表明，BIM数据库储存不仅可以应用到铁道信号施工之中，也可以应用到铁路的其它工程领域。为制定铁道工程BIM数据库实施标准，将有效促铁路BIM软件的开发以及为今后对铁路BIM数据库的应用研究提供参考。

Abstract： This paper mainly focuses on the research on BIM standard of railway signal storage， including the decomposition mode of signal components， attribute requirements， application cases and IDM. Referring to the research on BIM database construction of railway signal construction in a large number of documents， this paper puts forward the construction method of BIM database for railway signal construction， and puts forward the corresponding suggestions according to the related problems of BIM under different studies. The practice shows that BIM database storage can not only be applied to railway signal construction， but also to other engineering fields of railway. In order to formulate the implementation standard of BIM database for railway engineering， it will effectively promote the development of railway BIM software and provide reference for the application research of railway BIM database in the future.

關键词：铁道信号;BIM数据库;建设方案

Key words： railway signal;BIM database;construction scheme

中图分类号：U231                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0187-02

0  引言

随着BIM技术的不断发展，国内外建筑行业已经开始满足各种BIM技术标准。与建筑行业相比，BIM技术在铁路行业起步较晚。目前，大部分与铁路有关的BIM技术标准仍在研究制定中。典型的BIM标准是工业基础类（IFC）国际标准和BIM系列标准，由铁路BIM联盟（CRBIM）IFC制定和发布，是BIM数据存储和交换标准化的综合国际标准。基于这种情况，国内外铁路信号BIM技术专家，介绍了铁路信号BIM存储标准的定义，提出了铁路信号BIM存储标准缺失的基本解决方案，以保证铁路技术全生命周期信息交换的集成性和完整性。

1  铁路信号BIM数据存储标准的研究内容与原则

依据我国制定的“铁路信号BIM存储标准”中的相关内容：信号部件的分离、属性要求、应用案例和信息供应手册（IDM）。在现有铁道施工标准和站前专业标准的基础之中，对铁道信号领域的相关内容进行扩充和完善;铁路信号BIM标准的测试和开发应遵循七个基本原则：可移植性、可扩展性、兼容性、选择性、抽象性、可重复性和用户友好性[1]。

2  铁路信号构件分解研究

2.1 分解模式

拆除铁路构件有三种方式：系统拆除、实体拆除和空间规划。空间分解主要用于建筑施工。轨道信号主要用于在地下场地基础上安装不同的系统和电缆布置，并没有突出线路的空间布置。因此，信号技术主要采用系统与实体分离相结合的方法，将铁道信号系统细分成为若干个子系统，然后在设备级对各子系统的各个组成部分进行分解。

2.2 共享构件

在铁路系统的信号部件中，有些部件可分为其他铁路专业，如电缆、标志、电源、管道、机柜、立柱等，这些部件不仅可用于信号技术，也可以应用在铁道工程其它方面。这些组件在数据定义过程中成为“共享组件”，尽可能利用现有的数据结构，实现“最小扩展”，所有专业领域首先对各自专业的划分部分进行分类，然后将其放在其他专业领域。

2.3 铁路信号BIM数据存储标准的研究与制定

在部件设计中，信号技术中常用的部件被列为“系统子系统设备”，但部件和部件（或概念与概念、类与类）间相互关联。现行的统一建模语言（UML）主要用于铁路标准BIM的制定，铁路信号专业的UML模型中每个组件都可以定义为“类”，信号子系统的结构可以用“关联、聚合、组合、泛化、依赖”的比率来定义，“实现”所表示的铁路信号分配和中央定位系统的UML模型如图1所示。

3  铁路信号属性需求研究

屬性要求是BIM标准的核心内容之一。应要求列车信号属性根据部件转换到：定义的结果分配每种类型部件的属性。需要注意组间的重复定义，在图1之中就是组合不同子系统的相同组件，然后在合并后为每种类型的组件定义属性，并在每个属性集中定义具体的属性[2]。每个组件类型一些与大多数组件相同的属性类型具有组件标识属性、几何属性、材料属性等，为了有效避免对不同子系统的重复定义，首先要对铁道信号的系统集进行统一整理，然后对每种类型的不同组件的具体属性进行定义[3]。这些属性都是依据不同组间的不同技术属性进行区分的，对每个组件都是分开定义的。无论是公共属性还是专有属性，其组件都包含基本描述和相关信息。属性需求列表如表1所示。基本描述包括组件编号、类型、属性集、属性、描述和值类型。关联信息定义组件贡献的共同或共同性质。组件的类型主要是由于属性加点存在的集存类型，其必须在单独的表中列出。

4  铁路信号用例及IDM研究

铁路信号IDM的目标是规范在整个生命周期的某个阶段，向软件供应商提供交互需求，最终提供实现铁路信号机BIM存储标准的解决方案。通过对应用实例的定义和分析，可以明确定义每个应用主体之间信息交互的目的。在铁路信号IDM的实际开发过程中，涉及多种信息的使用情况。程序的应用应当实施依据用户的需求进行制定的，其主要是突出应用案例的真实性。铁道信号系统的设计就是将一个IDM的交互实例进行信息交互需求的描述作用，并对其运行阶段以及内容进行描述。

交互需求可以更精确地描述流程图中的数据对象，并根据实际需要调整交互表的格式和内容。铁路信号系统第一规划阶段的交互要求（部分）见表2，其中，该计划的第一阶段是由于铁路信号系统的交互要求，特别是在信息交换过程中，包括发送者和接收者;交换过程的目的和内容以及应用的相关领域，这些属性集也是IDM的一部分。在IDM中，属性集可以直接使用属性需求中定义的属性信息。

5  结束语

本文主要描述了铁道信号BIM建设的相关标准和内容，以及对信号组件的分解、属性要求、应用案例和IDM的研究，通过上述内容的研究，能进一步对交通BIM、铁路BIM软件开发和铁路BIM应用研究提供方向与发展标准，需要指出的是，BIM标准化还需要相关人员不断研究与实践，因为现行的铁路信号BIM数据存储标准仍然存在一些不足之处，不能全面、完美地诠释整个BIM数据库储存的标准，因此，研究内容并不是最终结论。

参考文献：

[1]李迎九.智能建造技术在铁路建设管理中的应用探索[J].中国铁路，2018（5）：7-13.

[2]王峰.我国高速铁路智能建造技术发展实践与展望[J].中国铁路，2019（4）：1-8.

[3]铁路BIM联盟.铁路工程信息模型数据存储标准（1.0版）[J].铁路技术创新，2016（1）：5-177.

作者简介：马瑞（1988-），女，回族，宁夏固原人，本科，讲师，研究方向为铁道信号教学管理;张建平（1987-），男，甘肃陇南人，本科，讲师，从事铁道信号教学研究。