BI M技术在铁路四电工程全生命周期中的应用

鲁敏

（中铁电气化局集团有限公司，北京100036）

1 引言

BIM技术于2003年被引入中国建筑市场，在铁路行业的普遍应用始于2016年。历经十余年的发展，目前BIM技术在中国的应用依然处于初级阶段[1]。目前，“信息时代”已经来临，信息化在铁路四电工程项目的建设和管理过程中发挥着越来越重要的作用。科技的合理应用支撑并引领我国交通运输业全面提升了基础设施和运营管理的技术水平，极大地提高了我国交通运输业的核心竞争力和可持续发展的能力，有助于更好地服务国家战略[3]。

2 BI M技术在铁路四电工程各个阶段的应用

铁路四电专业主要包括通信、信号、电力、电气化，具有专业性强、接口复杂等特点。BIM在铁路四电工程项目全生命周期应用，即在项目的规划、勘察设计、生产制造、施工建造、运营维护和拆除及再利用各个阶段使得各参与方能在同一个数字化平台上实现信息共享和传递，并高效协同工作，从而提高项目的建设质量和效率。

2.1 在规划及勘察设计阶段的应用

在铁路四电工程项目规划、勘察设计阶段，由设计院建立施工图级别的三维信息模型。建立各专业构件库，结合工程设计信息进行参数化快速建模，有效提高建模效率和精度。现阶段受限于建模软件的功能，铁路四电专业建出的模型还不完美，但模型的可视化特点可以帮设计人员尽早发现专业内部和专业之间各种冲突检查、空间分析、预留校验等在二维图纸中很难发现的问题，能有效帮助设计人员尽早发现错误、优化方案，大幅度提高设计质量和效率。

2.2 在数字化制造过程中的应用

铁路四电工程项目所用的构件比较特殊，生产厂家也比较固定。BIM技术普及以后，在构件生产之前提前创建三维模型，打通数据接口，利用模型、结合各设计院现有的接触网计算软件计算构件信息，将信息导入数控机床，指导工厂化预制、驱动自动化生产线，从而实现基于BIM的数字化制造。

例如，京张高铁研发的腕臂自动化装配线：将现场测量的数据，导入腕臂计算软件，生成腕臂长度零配件位置等18个预配数据；然后将预配数据与BIM模型进行空间验证；校核无误后，将数据远程发布装配线启动加工；加工完成后将预配数据上传至管理平台归档存储，使其具有可追溯性。

2.3 在施工阶段的应用

铁路四电BIM模型应包含工程项目施工过程中所需要的进度、成本等信息。方便施工方利用这些信息对进度和成本进行预测，有效管控施工进度，减少返工，降低成本和不必要的开支，从而缩短工期、提高效率。

2.3.1 管理驾驶舱

可一目了然地看到项目的三维模型，动态查看施工进展、物料跟踪、安质管控等所有信息，为管理层有效管控项目和决策提供信息化支撑。

2.3.2 方案优化

基于BIM模型结合现场情况，在施工前对某些方案的各种可能性在电脑里进行仿真模拟并自动优选，可有效减少返工。例如，京张高铁从深化后的模型中导出电缆长度清单，精准提报生产计划，减少了电缆工艺余量50%；优化电缆路由和敷设顺序后，实现了电缆一次布放整齐、平顺无交叉。

2.3.3 物料管控

结合二维码等技术，对施工现场物料各环节进行管控，所有对物料的采购、进场、出库、安装、运维等操作都进行记录，方便管理人员追溯查询。基于BIM的设备管理缩短了移交时间，保证了数据的真实性、及时性和有效性。例如，在设备管理中建立数字化设备履历表，承接从设计阶段流传下来的设备信息，并将施工阶段对设备的操作信息按进度录入。设备履历表是设备各类信息的集合，包括设计参数、操作记录，设备图片、视频，如接触网专业的“一杆一档”。

2.3.4 进度管理

利用模型，能查看实际进度和计划进度的差异，便于及时找出问题并对施工方案进行调整，有效控制项目施工进度。

2.3.5 安全质量管理

基于BIM的安全质量管理具备安全问题的在线填报、处理、销项、存档的全过程闭环管理的功能。现场操作人员从手机端上报问题，系统立即自动将问题反馈给相关责任人，使问题得到及时处理，大大提高处理问题的及时性、准确性、智能性和便捷性。

2.3.6 资料管理

把工程项目的各类图图纸、文件、资料等在云端保存并共享，施工参与各方分权访问，不仅有效避免了重复录入，也避免了因重复录入而有可能造成的数据污染。

2.3.7 人员管理

安全帽和人脸识别技术保证了不在册的人员无法进场。BIM围栏技术的应用帮助有效实时控制施工人员只在自己当天负责的工作区域内活动，一旦超出当天的工区系统立即报警，便于施工现场管理人员有效控制现场施工作业。国内几家大的BIM服务商均提供基于云端的“智慧工地”软件平台。

2.3.8 竣工验收

BIM技术辅助竣工验收是在二维竣工图纸等资料的基础上，借助三维模型所含施工过程中的各类信息，为建设单位、施工单位、设计单位和监理单位提供准确的施工过程数据，模型的三维可视化直观地为验收工作的展开提供了极大的便利，方便验收人员理解，大大提高了验收质量。

2.4 在运维阶段应用

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，清洗不需要的数据，增加设备制造阶段的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。BIM技术的应用颠覆了传统运维的人海战术，结合二维码、云、大数据、物联网、人脸识别、自动控制和人工智能等技术，正在逐步打造智能化运维管理，对人员的需求将越来越少，相反运维服务的质量却逐步提升。随着信息化、自动控制、智能化技术的发展，运维系统不断升级，在对设备信息了如指掌的基础上，实现智能运维指日可待。

2.5 在项目拆除和再利用阶段的应用

未来，在铁路各工程项目拆除和再利用阶段，利用BIM技术提前在电脑里模拟拆除方案并进行优选，根据建筑材料本身的特点加以回收和再利用，积极响应国家打造绿色铁路、智能铁路的倡议。

3 结语

近年来，国家提出智能交通、立体交通的概念，随着科学技术的飞速发展，航空交通、水陆交通、公路交通和铁路交通实现联网，综合智能交通网络的发展进程突飞猛进。BIM技术在铁路四电工程项目全生命周期的应用将有效推动我国铁路行业的发展。铁路BIM联盟将中国的铁路BIM标准通过Building SMART推向全球以后，BIM技术将促进和增强国际竞争力方面的强推作用将发挥得淋漓尽致。