铁路信号与安全系统规划中BIM技术的应用

杜 杰

（晋能控股山西煤业股份有限公司塔山铁路分公司，山西 大同 037000）

引言

随着国民经济的高速发展，综合实力的不断上升，城市的私人汽车拥有量也在不断上升增加，随之而来的交通堵塞和交通工具违章等状况也愈发严重。目前解决交通问题的有效方法之一就是建设轨道交通，对于建设轨道交通，铁路安全系统在建设的过程中尤为重要。我国从20世纪末就开始研究BIM技术，经过这么多年的发展，BIM技术逐步在国内得到认可。2017年，德国联邦运输和数字基础设施部发起13个试点项目，德国铁路股份有限公司将BIM技术运用到铁路安全系统规划当中，认为该种技术将成为铁路行业未来工作方法设计的主要辅助技术。自此，BIM技术成为铁路行业基础项目建设规划的核心技术之一，专家学者认为可以在BIM技术的作用下构建更加科学规范的铁路信号与安全系统规划可行性措施。本文将详细讨论BIM技术在铁路信号与安全系统规划中的具体应用。

1 ProSig软件系统概述

ProSig软件研发团队是WSP Infrastructure Engineering GmbH公司的研发团队之一，根据BIM技术在铁路安全方面所呈现出的应用优势，团队提出三个核心问题：一是如何通过业务规划或者是流程规划达到系统既定要求？二是利用哪些软件系统作为专家数据生成的支持系统？三是利用哪种接口格式实现跨公司、跨领域接收数据流的目的？按照上述疑问，ProSig软件研发团队提出解决方案。

如图1所示为ProSig软件研发团队借助BIM技术提出的铁路信号和安全系统规划流程，该图是整个ProSig软件系统的基本架构。从图中信息可以了解到，整个架构被划分为两个部分，一部分属于对象提供器，主要负责向软件系统提供专业对象的数据，支持一些专业性的规划工作[1]。另一部分是对象收集器，主要在3D空间内转化专业对象，完成专业对象描述，为后续系统规划提供数据源。该种数据源属于跨专业的数据源，能够重新规划基础设施项目结构，做好跨专业对象的时间及数量评估。BIM技术可以在于该软件系统结合以后，模拟出完整且真实的图像。铁路信号及安全系统属于跨专业对象，归属于对象收集器，在BIM技术的作用下，铁路信号及安全系统的完整图像被刻画出来。

2 2D技术到3D技术的发展与运用

按照上述方案规划，ProSig软件研发团队又继续提出被命名为“LST2BIM”的应用程序，该程序可以将原本的2D对象经过转化形成处于虚拟空间的3D形象。将该软件运用到铁路信号与安全系统规划当中以后，ProSig选择一种相对灵活的方式来调整程序中的数据流[2]，具体如上图1所示。首先，团队在进行项目规划期间，直接将铁路信号和安全系统划分为两种格式不同的数据流，分别是使用PlanPro数据接口的数据以及使用3D交换格式的对象结构数据，两种数据在内容上不完全与铁路信号和安全技术有直接关系。其次，在划分数据流以后，需要对数据流进行链接或整合，以此来满足目标系统在不同信息方面的需求[3]。先将数据从ProSig软件中导出，形成两个数据集，此时数据集中的IFC文件将借助唯一编码被PlanPro数据所引用。最后，将数据流导入到目标系统当中，在系统中借助BIM技术进行可视化处理，严格遵从信息需求，展现出不同应用场景下的铁路信号和安全系统规划3D形象。

3 以ProSig软件数据为基础的BIM规划

上文分析中ProSig软件将数据划分为两个格式类别，原始数据呈现出的关联性并不强，但经过数据流整合以后，能够借助BIM技术展现出3D形象。然而，在ProSig软件当中，原始数据是否可靠直接关系到BIM技术支持下的铁路信号和安全系统规划效果[4]。如果原始数据本身不够精确，BIM技术缺乏精确的地形信息作为基础，此时所形成的3D形象无法呈现出铁路基础设施的完整性，更加无法达到科学合理的效果。

在规划铁路信号和安全系统期间，需要借助BIM技术先准确获悉轨道位置，了解线路数据情况，明确坡度、轴线、里程数以及超高等数据参数，如此才能创建更加准确的效果图，具体如图2所示。BIM技术成为铁路信号和安全系统规划的重要基础，再获取准确数据信息以后，将2D信息转化为3D影像，此时置于虚拟空间中准确模拟铁路信号的位置，精确铁路信号的范围。

鉴于上述情况，在利用BIM技术模拟3D图形过程中，除了将获取的2D信息进行优化以外，也需要保证3D信息的准确性。先借助激光扫描设备进行数据记录，保证数据的准确性和可靠性，如此所形成的3D虚拟图形更具参考价值[5]。总而言之，BIM技术在铁路信号与安全系统规划中的应用需要遵从下述流程：一是借助PriSig软件获取3D点云中创建线路的具体位置，形成位置图，必要时需要在图形中标记所有的对象位置。二是根据获取的位置信息，在软件中利用BIM技术创建3D模拟现状图。三是根据现有铁路基础项目施工条件，进行线路设施规划。四是利用LST2BIM获取软件当中的对象信息，将信息导出以后，显示到3D点云中，完成规划检查工作。

4 结语

将BIM技术用于铁路基础设施规划还处于起步阶段，但已取得不少成果。究竟BIM技术最终将发展到何种程度，是仅局限于个别解决方案，还是成为包罗万象的行动框架，这取决于德国铁路行业愿意且允许做出多大程度的改变。但无论如何，这种标准化举措都带来了创新的压力，这对传统工程师的工作产生了明显影响。ProSig软件系统在这种改变中得到了发展和完善。目前，DB已经引入了新版本“ProSig7EPU”。与传统的“绘图驱动”版本相比，这种最新版本可以为有针对性的“数据驱动”流程提供更多支持。