基于BIM的接触网一杆一档管理系统及应用

张 平

(北京中铁建电气化设计研究院有限公司 北京 100043)

1 引言

BIM即“Building Information Modeling”，中文翻译为“建筑信息模型”。它以三维数字技术为基础并集成建筑工程项目各种相关信息的工程基础数据模型，是对工程项目相关信息详尽的数字化表达[1]。BIM技术最大的特点是实现数据的集成和复用，进而带来生产组织模式和管理方式的变革，使BIM技术从技术手段上升为一种管理行为[2]。

最近几年来，BIM技术已经在一些铁路四电工程中获得了成功的研究与应用[3-10]。在接触网工程各阶段BIM实施过程中，创建的BIM模型应充分考虑到BIM模型在全生命周期各阶段的应用并应充分利用BIM模型所含有的信息进行协同工作，实现各阶段信息的有效传递[11]。

现今的铁路接触网信息管理，设计阶段的信息以图纸为主，施工和运维阶段的信息多以图片和文本为主。各阶段的资料信息以各自的方式移交给运营管理单位，运营管理单位会根据信息资料的内容存放在不同的地方。这就导致了同一个触网设施的信息查找会在不同的地方，会出现信息追溯繁琐且效率低下以及不直观的问题。如果相关信息能在一个平台中与每个支柱模型进行绑定，形成一杆一档。信息包括文本、图片、链接、图纸以及视频等。信息就会一目了然，建设过程中也可随时对信息查漏补缺，避免在完工后大量档案资料补填完善。

BIM(建筑信息模型)作为一种新型的主要应用于工程建设领域的重要计算机应用技术，使用数字建模软件，能够对接触网各阶段信息进行可视化模拟和管理，提升接触网一杆一档管理的效率和科学把控，给施工单位和运维单位带来极大的价值。

本文设计一种新的铁路接触网一杆一档管理系统，以克服现有铁路接触网管理方式的上述缺陷。

2 技术方案

2.1 系统硬件结构设计

基于BIM的铁路接触网一杆一档管理系统包括两台服务器，工作站若干台。其中，接触网一杆一档管理的Web发布使用其中一台服务器。SqlServer数据库软件使用另一台服务器，为日常接触网一杆一档提供管理及数据库存储服务。基于BIM的铁路接触网一杆一档管理系统硬件结构如图1所示。

图1 基于BIM的铁路接触网一杆一档管理系统硬件结构

(1)数据库服务器包括中心数据库、配置文件、BIM模型系统和接触网一杆一档管理系统。

(2)Web服务器用于接触网一杆一档管理的Web发布。

(3)操作人员通过授权的账号信息在工作站上访问服务器，进入铁路接触网一杆一档管理系统。

2.2 软件结构设计

接触网一杆一档管理系统软件结构如图2所示。

(1)数据层

接触网一杆一档管理数据库和配置文件构成了软件数据层。

(2)服务层

WebService和DAL数据访问层是服务层的主要构成部分[12]：

①DAL数据访问层：主要是对接触网一杆一档数据库中数据的增、删、改、查等操作，以及用来读取配置文件。

②WebService：为应用层的B/S页面提供Web API接口服务。

(3)应用层

功能包括：模型创建及编码、模型管理、二维码生成、基础数据维护、业务数据维护等。

3 工作原理

系统原理如图3所示。

图3 系统原理

基于铁路BIM联盟相关标准对工程实体进行编码，创建与工程实体对应的模型构件，再在BIM平台中利用模型构件生成对应的二维码。以此二维码作为接触网一杆一档信息的入口。通过扫描二维码，可以将设计、施工、运维各阶段的数据动态接入平台。最后形成以模型为载体，以二维码为入口，集成支柱相关的业务数据，实现了一杆一档数据的动态扩展。既可以在三维场景中通过模型交互查看一杆一档信息，也可以通过扫描现场支柱上粘贴的二维码快速查询相关信息。通过这种方式，当模型存在时，即自动形成了一杆一档。从设计到施工再到运维，甚至到最后报废，整个全寿命周期的数据都可以实现存档管理。

例如：某个区间工点需要进行一杆一档管理。首先根据铁路BIM联盟的标准结合工程实际BIM应用需求，制定出适用于一杆一档管理的编码体系。然后通过建模软件创建该区间的接触网模型并按编码规则对相关模型进行分类编码。再将模型轻量化导入至BIM平台中作为数据的可视化载体进行统一管理。接着利用平台生成各支柱模型对应的二维码，现场施工时打印安装。将二维码作为现场人员一杆一档数据交互的快速入口，通过扫描二维码可快速查询相关的设计、施工、运维数据，也可以将相关的施工、运维记录作为档案扩展到一杆一档中。

具体操作流程如下：

(1)登录平台网站。登录个人账户进入平台。

(2)左侧菜单栏找到【项目管理】，并在项目配置中配置相关的编码规则。

(3)左侧菜单栏找到【模型管理】，上传BIM模型。

(4)进入模块后点击【数据导入】，根据BIM联盟的信息交换模板，填相关数据，导入平台，将相关基础信息挂载到模型上。数据导入界面如图4所示。

图4 数据导入

(5)与模型相关的日志填报、物资管理等业务数据在业务交互的过程中，自动扩展一杆一档数据。

(6)现场通过扫描二维码，根据用户权限可直接交互一杆一档数据。

基于BIM的接触网一杆一档应用展示如图5所示。

图5 基于BIM的接触网一杆一档应用展示

4 系统特点

(1)实现从设计到施工再到运维全过程，整个全寿命周期的数据都可以实现基于BIM的存档管理。

(2)避免线下信息存储方式多样(纸质、图片、视频等)、信息追溯繁琐且效率低下的问题，可有效监控和追溯铁路接触网各阶段实施过程，提高接触网信息的监控质量和效率。

(3)以高精度的三维模型展示接触网；可以对接触网进行精细度高、信息全面的管理；直观形象地展示，对接触网的施工过程可以进行动态回溯。

5 结束语

BIM技术的应用就是一个创建、收集、管理、应用信息的过程[13]。利用三维BIM模型来承载一个包含铁路接触网相关信息的数据库，用三维模型作为项目接触网管理的信息载体，以直观的三维模型展示接触网，便于相关人员之间的信息交流和沟通，可以有效减少信息不全或者信息流失带来的损失，进而达到提高相关人员的工作效率的目的。所涉及到的人员通过平台进行接触网一杆一档管理信息共享，避免了人员频繁地查找纸质文档导致的信息不全、不准和效率低下的问题。