BIM技术在电气化铁路接触网设计中的研究

中铁第五勘察设计院集团有限公司 李 爱

接触网是我国铁路运输系统之中最为重要的一项内容，同时也是铁路网运输控制的核心系统之一，对于电气化行业的建设以及发展具有十分重大的意义。接触网技术不仅有着数据处理速度快、精密度高的特征，同时还具有涉及项目众多、设计工作量巨大等优势，对于相关问题的处理以及异常情况的应对都具有极其稳定的结构。但传统的接触网设计已经不能满足现如今铁路修建的要求，于是在近几年的铁路接触网的设计与建设过程中，出现了一项智能化的数据信息集成处理的BIM技术（Building Information Model，建筑信息模型）。该技术在施工信息融合、建筑工程的全寿命周期管理等方面具有巨大的实际应用价值，并取得了相对较多的成果，因此逐渐成为各个行业领域信息技术研究的焦点。尤其是在电气化铁路接触网设计领域，更是大幅度地提升了整体的工作质量和效率技术的应用已经成为数字化铁路建设的必然选择。但我国铁路行业设计与施工中，BIM技术的应用相对国外起步较晚，明显落后于国外和国内工业与民用建筑行业。因此需要加强对BIM技术在铁路行业中的应用，以此提高我国高铁技术的国际水平。因此，对BIM技术在电气化铁路接触网设计中的应用展开研究，在多项设计的基础之上，重新设定接触网的相关施工环节以及施工计划，对相关的参数进行严格控制，进一步提升整体的应用水平，推动我国电气化铁路接触网设计质量水平的逐步提高。

1 BIM技术在电气化铁路接触网中的设计

1.1 接触网碰撞检查以及三维族库设计

在进行BIM技术在电气化铁路接触网中的设计前，需要对接触网相对应的碰撞检查以及三维族库进行设计。首先，可以先将电气化铁路建设中的各项数据通过BIM技术进行获取与汇总，完成相对应的整合，随后，依据上述的数据信息，创建初始的接触网运行检测模型。在初始的模型建设之中，要考虑可能发生的各种情况，并依据情况的发生范围，作出实际的碰撞检查，但是需要注意的是，在设计的过程中，必须要从协同一致的标准出发，对接触网设计中的各个细节进行仔细核对，大致可以划分为以下几部分：路基、支撑柱、隧道、屏障以及跟随接触网。而在检查的过程中，需要严格依据对应的标准来进行，避免出现较大的碰撞检查误差，完成之后，将所得出的结果形成检测报告，经过核对之后可以适当对其作出调整，以此来确保工程实施的稳定性。对于薄弱位置还需要重点检测，防止产生关联性的故障。

在此基础之上，进行接触网三维族库的设计。利用BIM技术计算接触网的运维范围，并将相应的零部件以打包处理的形式导入三维族库之中，对接触网的腕臂进行计算，并实现可视化的层级装配，以接触网线路布置为基础，扩大三维族库的实际面积，并设立层级管理结构，再结合具体的功能与初始建模，添加必要的零件，完成碰撞检查之后，实现接触网三维族库的设计。

1.2 创建BIM层级应用模型

完成接触网碰撞检查以及三维族库的设计之后，接下来，需要构建BIM层级应用模型。选择适用的接触网设备，设定合理运行程序，明确层级结构，完善基础设施建设，制定针对电气化铁路建设工程的设计参数，设立安全规范的施工规则，以及突发事件应急处理方法和专业封装修改等应对策略，以此完成BIM层级应用模型的构建。如图1所示。

图1 BIM层级应用模型

完成对BIM层级应用模型的构建后，将BIM层级应用模型与接触网装配模型和项目模型相关联，并根据线路的实际运行情况，完成对BIM三维场景的布置。

1.3 BIM数字化核验法实现电气化铁路接触网的设计

完成对BIM层级应用模型的创建之后，接下来，需要采用BIM数字化核验法实现电气化铁路接触网的设计。首先，需要明确BIM数字化核验目标，并将对应的实施条件添加在应用模型之中，同时，在电气化铁路的建设期间，必须根据当前政府的相关政策要求，整理工程施工材料文件，并在合理的范围之内，运用BIM技术与循环数字移交的方式，将工程建设的数据上传至运维系统中。建立更为智能化、数字化、信息化的铁路接触网。除此之外，完善接触网设计，使其具备台账功能和履历维修管理功能。使其能够在建设铁路的过程中，对已经发生的电气化铁路接触网建设中的问题作出及时的处理与解决，对多层面各种不同类型的信息进行汇总，以此来建立高质量、高效率且实际应用效果较好的接触网检测和维修方式，有助于铁路设备运行中安全性的提升，为我国铁路设计以及建设提供技术参考，有助于推动我国交通运输规模的扩大，完善我国铁路的基本建设。

2 方法测试

本次测试主要对BIM技术在电气化铁路接触网中应用的效果进行验证。测试共分为两组，一组为传统的应变关联接触网的设计方法，将其设定为传统的应变关联接触网测试组；另一组为本文所研究的应用方法，将其设定为BIM接触网测试组。对两组测试得出的结果进行对比分析。

2.1 测试准备

选取一段铁路作为本次测试的实际目标对象，并在二维CAD接触网设计的基础之上，创建相应的测试模型。对接触网相关的测试指标以及对应数值进行设定，具体如表1所示。

表1 接触网测试指标及数值设定表

在此基础上，将接触网相关的测试指标添加在接触网的总体结构之中，并添加对应的测试指标以及数值，最终完成对测试的准备。核查对应的测试设备，使其处于稳定的运行状态，并确保不存在影响最终测试结果的外部因素，核查无误后，开始测试。

2.2 测试过程及结果分析

在上述所搭建的测试环境之中，进行具体的测试，具体如图2所示。

图2 测试流程及结构图

根据图2中测试的流程，进行两组测试，最终可以得出相应的测试结果，对得出的结果进行对比分析，具体如表2所示。

表2 测试结果对比分析表

根据表2中的数据信息，最终可以完成对接触网设计效果的评判：在相同的测试环境下，对比于传统的应变关联接触网测试组，BIM接触网测试组最终得出的荷载系数相对较高，表明其在设计中的应用效果更佳，具有更强的实际应用价值。

结束语：综上所述，便是对BIM技术在电气化铁路接触网设计中的研究。在当今社会飞速发展的背景下，BIM技术早已经成为铁路工程接触网设计以及电气化工程施工的重要内容之一，对比于传统的接触网设计，BIM技术辅助下的设计具有更强的灵活性，同时，对于不同情况的应变也存在极大的空间，这对于电气化铁路接触网的使用寿命也是一种保障。另外，BIM技术的应用一定程度上也提升了铁路工程设计、施工、运维以及管理出现错误的可能性，并随即减少了设计变化的次数，从整体上增强电气化铁路接触网的设计效果。