BIM技术在铁路通信信号室内施工的应用分析

习家宁

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710000）

改革开放以来，我国的铁路工程不断建设，尤其是进入21世纪以来，铁路运输已经成为了当前人们出行、物流运输的一种常用方式，特别是高速铁路的不断普及与发展，铁路工程建设事业也得到了快速发展。从目前的铁路工程项目建设实际情况看，我国每年都会建设大量的铁路项目，而且很多项目工程时间紧、任务重、对施工工艺的要求十分高，施工单位面临着巨大的压力。从细节来看，铁路工程施工中通信信号室内施工是非常重要的组成部分之一，由于传统信息技术水平的限制，该部分的施工往往会存在着施工返工的情况，而随着信息技术的不断发展，BIM技术开始应用于铁路施工工程，尤其是在通信信号室内施工中有着很好的应用效果，在应用过程中，该技术能够对室内施工的相关流程进行优化，能够通过三维动画的模式将通信信号的室内设备安装以及布线的情况进行模拟，帮助施工人员更好地了解施工过程中存在的问题，对存在的固有问题进行分析与解决，从整体上来说，BIM技术的应用显著地提升了铁路通信信号室内施工的质量与工艺，因此研究BIM技术在该施工领域中的应用对于铁路工程质量的提升有着非常重要的意义。

1 BIM技术的概念以及应用分析

BIM是建筑信息模型（building information modeling）的缩写，该模型的应用是以建筑工程项目中的各类基础性信息为数据来源，通过数学建模的方式来仿真模拟出建筑物所具有的真实信息，该技术主要是依托于当前先进的计算机进行发展的，目前已经广泛应用于工程管理、数据设计、建设工程规划等方面，成为了建筑工程中不可或缺的一种数据化工具[1]。同时，BIM技术在应用过程中可以为建筑工程的设计团队以及施工团队、运营团队等各方建筑主体提供相互协作交流的信息，为各个部门的联合高效工作提供了可靠的依据，从整体上来说，BIM技术的应用可以显著地提升建筑工程的施工效率，同时实现了成本的节约以及工期缩短等方面的效果，是符合当前现代化建筑理念的重要技术。

在铁路工程的通信信号室内施工中，传统的信号室内施工图纸主要是由符号、线条、图形以及线段等基本设计元素组成，这些基础元素对施工过程中所涉及到的安装位置、线缆的路径特点、线缆架桥的尺寸、室内布线的碰撞情况都难以清晰地体现出来，在施工过程中，这些方面的施工主要依据相关技术操作人员的实践经验进行，同时凭着施工人员对室内管线的认识来进行室内综合布线的施工，这种施工过程具有很鲜明的经验主义色彩，同时也会受到施工环境以及技术人员的一些不可控因素的影响，所以在缆线布线的过程中会频频地出现“错、交叉、漏”等问题[2]，导致工程的大量返工以及各类电缆材料的浪费，不但降低了施工的总体效率，而且还影响了铁路工程施工的整体工艺美观，此外，这种不合理的布线方式会为铁路工程的后续运营埋下不稳定的因素。

2 BIM技术在铁路通信信号室内施工的应用分析

2.1 模拟构建房屋的建筑模型

在铁路通信信号室内施工的过程中，房屋建筑的模型构建是所有施工开始的基础，而BIM技术的应用则可以将房屋模型直观地展现在人们的眼前，从而为后续的各类室内施工设计提供有力的支持。在施工开始之前，相关的设计单位会根据施工的总体要求以及环境的特点来设计CAD图纸，而BIM技术则可以根据CAD图纸来构建房屋建筑的模型。在初步的模型构建中，需要达到项目所规定的精度，而且BIM技术可以为房屋的建设过程提供更加精确的工程量统计数据、施工材料的测算、施工进度的模拟、施工进度计划的相关规划与安全、装修效果的展示等方面的内容[3]，同时也会对设计人员的相关技术思路进行指导，在BIM技术的应用过程中，各个不同设计专业的工程师可以依据房屋的建筑模型做好沟通与协调的工作，结合施工环境的具体特点做好管线的预埋设、接地系统的设计、过墙洞设计、沟槽设计等方面的内容，同时对于上述重点的设计领域，设计人员还可以再次利用BIM技术对其中存在的细节内容进行进一步的优化设计。

2.2 机柜模型的安装以及线缆路径的优化设计

在建筑工程中，铁路通信信号工程的设计具有特异性，其专业设备相对其他专业有着特殊性，所以是需要通过BIM技术进行单独建模的。在日常的工作过程中，需要根据物资招标后设备厂家所提供的机柜尺寸以及照片等基础资料，利用BIM技术对所需要的设备建立相应的标准构件族，这样可以实现BIM模型与实际设备相互一致的特点。在设计的过程中，该技术可以根据室内设备的平面布置图将各个机柜族的模具摆放到位，然后通过BIM技术中的三维可视化技术将整体概貌清晰地展现在人们的眼前，同时可以直观地向人们展现机柜现场安装的具体情况[4]。在机柜安装完毕之后，工作人员就需要根据房间内的布局情况以及其他设备的规划位置来统筹设计静电地板的铺设方案，该工作中需要遵循静电地板尽量减少切割的原则，从而实现良好的经济成本控制目的。在具体的设计中，应当根据组合设计侧面的相关内容进行配线表设计，并且通过上下部走线的原则来对线路的路径进行合理的设计，根据目前的设计经验来看，静电地板的铺设方案是应当与机柜的放置位置结合起来设计的，一般而言，静电地板应当走下部的走线架路径，从而使得走线架能够正好处在静电地板的正下方，这种位置设计可以有效地避免与静电地板的支柱产生碰撞现象，从而保证整体设计更加具有合理性。需要我们注意的是，在建模的过程中一定要符合施工的具体情况，尤其是线路设计要具备可行性的原则，柜体与柜体之间、底座、线缆桥架之间还要做好绝缘化的处理，而且这种绝缘化的设计也需要在模型中具体体现出来。

2.3 室内线缆铺设的优化设计分析

在传统的室内线路铺设过程中，由于信息化技术水平的落后，大多数技术人员都是按照自己的经验以及业内的相关固定模式进行设计的，但是随着我国铁路工程的高速发展，这种固定化的设计模式已经不能够适应当前铁路工程的发展情况，因此我们必须使用BIM技术对室内线缆的铺设情况进行综合化设计，但是该过程我们必须遵循以下几个方面的原则。第一，在组合柜电源线路的设计与铺设过程中，组合柜的电源线应当紧邻走线架前部最下层进行铺设，而移频柜电源线则主要是依靠走线架后部最下层进行铺设，在铺设的过程中需要按照上述的要求进行有秩序的铺设，从而保证整个线路设计更加合理。第二，在室内计算机组的设计过程中，计算机监测的线缆应当设置在电源线的另外一端，如果该信号室内的线路设计比较多，那么我们就可以按照顺序以及重要性将这些线缆依次地铺设在上方的两侧之中。第三，在设计的过程中，设备机柜间线缆应当布置在中间位置，然后根据各个设备功能性以及重要性的不同按照由近及远的顺序从内往外依次排列，如果线缆较多的时候就应当使得其近端在最下层，其远端控制在最上层。第四，轨道线路的设计也需要按照相关的设计要求来依次进行，其中轨道电路屏蔽线电缆应当按照从移频柜左侧引出发送线缆、右侧引入接收线缆的顺序进行设置，而其他有关的线缆则是按照配线的内容与种类依次向上来进行铺设。第五，若在线路设计的过程中出现了道岔的情况，那么道岔引入线缆应当依靠走线架的前部以及信号机引入线缆靠走线架后部依次布放在上方，但是在该部分的设计过程中，需要根据工作中各个线缆的具体要求进行综合性设计，并且在BIM技术中体现出来。第六，在通信信号室内的电源部分设计中，电源屏引出至机械室机柜线缆靠近机柜侧进行放置，而电源屏的正常工作需要牵涉到方方面面的内容，电源屏会引出联锁、CTC、集中监测、缺口监测、ZPW-2000轨道监测、列控等内容，这些内容在位置设计的过程中应当保证其电源线放置在电源屏的另外一侧，同时对于一些关键性部位的设计，例如列控驱采缆、联锁等内容是需要单独设置走线架的，而且还需要两侧分别的布放。第七，在以往的工作中，ZPW-2000的轨道电路维护以及监测柜至移频柜线缆与信号集中监测至组合柜监测线缆独立设置走线架[5]，从而使得整个线路设计更为合理，避免出现重大的安全事故。

从整体上来看，铁路通信信号室内施工与设计是一个相对比较复杂、对工作人员技能要求较高的工作，不但要遵循行业内的相关设计原则，还需要设计人员从自身的布线经验入手，利用BIM技术将线缆设计中的各个细节描绘在BIM技术之中，并且按照当前行业内要求的布线原则来做好分层工作。从另外一个角度来看，通过BIM技术将线缆的设计内容绘制在系统之中，可以有效地解决传统布线设计中漏、交叉、错线等方面的问题，从而保证施工的效率进一步提升。BIM技术模拟设计不但可以通过3D动画的模式让每一位工作人员更加直观地了解到线路布设的原理以及布设的总体概貌[6]，同时对线缆的走向等情况进行整体上的把控。不仅如此，BIM技术不但可以将线缆布设的相关设计思路展现在人们的眼前，而且还可以通过彩色的方式了解到各类线缆的型号、颜色等各类基础性的信息，同时还能够对线缆的具体长度进行直观观察，对其所对应的端子情况进行分析。

2.4 对现场施工工作进行有效地指导

利用BIM技术将上述几个方面的内容设计布置完毕之后，就基本上完成了对建立的模型进行时间轴的设定。具体来说，在接下来的工作环节中，可以利用BIM技术实现施工的安装预演画面展示，工作人员可以对该画面进行仔细的学习与研究，并且按照上述动画所展示的内容来进行设备的安装。从整体上来说，铁路通信信号室内设备的线路布置是非常复杂而且工作量极大的工作，而利用BIM模型设计可以依托信息化技术来设置出线路布设总体图以及电缆路径的断面图，这样工作人员就可以非常直观地了解到设计的总体要求，在施工设计的过程中目的性和针对性更强，大大减少了返工现象的发生，同时也遏制了材料的大量浪费。除此之外，BIM技术的应用同时也可以将模型中的详细信息转化为计算机中的电子文本，这样操作设计人员可以更加便利地通过电脑系统来调取相关设备的电子信息，有效地降低了工作人员的手工录入、统计的工作量，也避免了传统二维图纸中的差错遗漏现象，从而更好地实现材料的成本控制原则。

2.5 实现对设备的全生命周期管理

在上述所有的工序完成之后，我们还可以利用BIM技术来实现对铁路通信信号室内设备的运行维护工作，能够实现对铁路通信信号室内设备进行全生命周期的维护，在BIM技术中可以将各类信号设备的生产厂家、设备的具体型号、设备的生产日期、安装调试的具体日期、维修日期、更换日期以及报废等方面的信息进行参数化的设计[7]，同时利用BIM技术中数据信息库的相关内容实现对设备信息的精准化统计，可以利用该技术中的数据生成模块将这些基础性信息以报表的形式输出，这样更方便运营商通过电脑终端系统来进行数据信息的查阅，实现对设备全生命周期管理，符合当前现代化施工的主要流程。

3 结束语

随着我国铁路工程的不断完善与发展，铁路工程的建设数量也在不断增多，铁路工程的施工质量也受到了社会各界人士的广泛关注，将BIM技术应用到铁路通信信号室内施工中已经得到了众多使用者的好评，该技术手段主要是以三维模型为技术依托，利用计算机技术对施工过程的相关细节内容进行更加深入的分析，从整体上来说，BIM技术的应用显著地提升了施工的总体效率，而且大大避免了返工现象以及材料浪费现象的发生，这对于工程质量的提高、工期的缩短以及成本的压缩都起到了非常积极的作用，在未来的铁路工程发展过程中，BIM技术还可以与铁路工程的各方面内容深度结合，从而推动我国铁路建设工程领域的不断前进与发展。