智能建造在鲁南高铁菏泽至曲阜段四电及接口工程中的研究应用

齐跃鹏

一、项目研究概况

（一）研究背景

鲁南高速铁路菏泽至曲阜段（以下简称菏曲段），位于山东省西南部西部经济隆起带的临枣济菏发展轴，西起菏泽，东向济宁，全线新设曲阜南站、兖州南站、济宁北站、嘉祥北站、巨野北站、菏泽东站6个车站。正线设计里程全长160.75km，设计行车速度350km/h，采用CTCS-3列车运行自动控制系统。

菏曲段建设之初，在国铁集团关于工程质量管理、技术交底管理等多个方面倡导利用BIM技术的精神引领下，为充分提升鲁南高铁菏泽至曲阜段项目信息化管理水平，同时应用BIM技术助力打造鲁南高铁精品绿色工程，指挥部在项目建设中大力推进信息化平台建设并在站前、四电、站房全专业应用BIM技术辅助建设管理，尤其是站前预留四电接口工程中大力应用BIM技术，通过优化设计、可视化交底等手段，增强各参建方的沟通效率，实现各专业整合，实现接口工程精细化管理的应用目标。

（二）研究方式

BIM信息化技术从组织协同、目标协同、全过程协同三方面进行优化配置各类资源，将铁路工程建设管理实践与集成化管理相结合，实现铁路工程建设的整体效益。进而提升组织内部协同效率、达成总体目标与局部目标的协同、提高各参建方的工作效率，推动智能铁路的建设，为铁路建设提供现代化管理手段，实现全生命周期精细化管理。

二、BIM技术应用研究

（一） BIM导则规划及实施标准构建

鲁南高铁菏曲段项目中，同时存在体量大、地形地质环境复杂、跨既有线工点多、涉及专业多、参建单位多、施工组织协调难度大、技术要求高等诸多重难点。

在其建设管理过程中，为适应项目一体化战略发展要求，提升项目管理信息化水平及BIM应用水平，同时为约定各参建方在各实施阶段的工作职责划分，指挥部编制了鲁南高铁菏曲段BIM技术应用实施导则、模型创建与交付标准、模型应用技术标准、模型构件创建标准、模型构件分类与编码标准等，以保障鲁南高铁工程BIM技术应用的顺利进行。

（二）设计阶段BIM技术应用

1.专业接口间的碰撞优化

传统工程设计是基于CAD软件的二维平面形式。随着高铁建设技术水平、要求迅猛发展提升，二维平面承载的信息量渐渐无法满足目前大数据融合、信息综合应用的趋势。且由于各專业图纸是分专业出具，亦是分属不同设计师绘制，不可避免存在不同专业之间的碰撞。

利用BIM技术，将各专业图纸进行三位化同时进行模型融合、图纸碰撞，在进行全专业模型整合过程中，能及时暴露图纸设计过程中的部分专业接口问题。如图1所示。

2.方案三维可视化分析

项目基于BIM技术的可视化特性及可模拟特性，对建设过程中的施工方案进行三维可视化分析，增强各参建方协调沟通效率。例如在本项目四电工程建设中，通过BIM技术提前进行了曲阜南、兖州南、小北山线路所等道岔梁设转辙机处进行加宽的方案模拟，结合建设、维护经验，提出了更为优化的方案，同时基于BIM进行了三维可视化方案比选分析，最终选择了优化后方案。如图2所示。

3.设计深化

基于 BIM 模型结合现场情况，在施工前对关键点的方案进行模拟，对其多种可能性通过模型进行仿真模拟并自动优选，可有效减少返工。BIM引进铁路四电专业最大优势就是可以提前优化电缆路由和敷设顺序后，实现电缆一次布放整齐、平顺无交叉。将对缩短工期和成本节约提供有力技术支撑。

（三） 施工阶段BIM技术应用

1.BIM+GIS技术应用

高速铁路四电工程和传统建筑工程存在着明显的差异：一方面，四电工程在建设过程中表现出了比较明显的线状、跨度大和工程点复杂的特点；另一方面，BIM技术在三维信息模型的大尺度表达、一致性分析和管理方面存在着明显的不足。在高速铁路工程的信息化建设中，可引入以空间分析和空间数据库以及三维可视化为核心的GIS技术。

2.三维设计交底

利用BIM可以根据现场需求，制作重难点工程的三维技术交底，能够形象的展示施工细节、施工工艺以及施工效果。例如通过BIM 技术做出电缆敷设的三维交底方案，第一，还原了真实现场，各专业整合，有效避免各专业的相互干扰；第二，最优路径在三维效果中一目了然；第三，电缆的优化方案，更加准确的反应真实的工程用量。

（四） 运维阶段BIM技术应用

设备管理在铁路四电在运维阶段的占很大比例。设备履历表包含设备全生命周期的信息。基于 BIM 的运维管理，是根据运维需求段承接设计、施工阶段的信息，增加工程阶段的设备信息和运维计划等其他相关信息，结合二维图纸和 BIM 模型，可直观查看铁路四电设备分布情况及隐蔽工程，能快速定位，为设备查询提供了极大的便利，实现了信息化运维，提高运维智能化。

三、总结

在鲁南高速铁路菏泽至曲阜段四电及接口工程建设管理的BIM技术应用过程中，探索出了适用于高速铁路全生命周期的技术路线。通过设计深化、三维可视化方案比选等手段解决各专业协同问题、增强各参建方沟通效率；同时通过BIM和GIS的结合实现精细化、一体化管理；利用虚拟仿真技术提前对施工过程和进度进行模拟，提前预测施工过程中可能存在的问题和风险，有针对性地对四电工程的模型和施工计划进行调整，提高了高铁建设技术支撑。

BIM技术在鲁南高速铁路菏泽到曲阜段四电工程的深度应用探索了高速铁路四电工程建设管理的新模式，达到了提升设计质量、提高施工效率、缩短建设工期和节约工程投资、创新模式探索的BIM技术应用目标，助推BIM技术应用在铁路四电领域的发展。

作者单位：中国铁路济南局集团有限公司鲁南高铁工程建设指挥部