BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用分析

李雅美

（华设设计集团股份有限公司甘肃分公司，甘肃 兰州 730000）

BIM技术在很多领域都有广泛应用，在应用的各个环节发挥着重要作用。但是在铁路领域BIM技术的应用研究相对较少，因此铁路领域需强化对BIM技术的应用，通过模型构建及功能模块开发，提升BIM技术的应用效果。

1 BIM技术概述

BIM（Building Information Modeling）属于建筑信息模型，BIM技术的基础为三维数字技术，广泛应用与建筑行业。由于BIM技术在实际应用中具有模型性、可视化、协调性等多种优势，不仅能为建筑行业的现代化、数字化发展起到积极作用，还能在铁路信号设备数据管理中发挥重要价值。

2 BIM技术应用的意义

BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用具有重要意义。构建起三维信息模型，在信息模型中对铁路信号设备、铁路轨迹线路等进行描述，在整个设备数据管理中会涉及很多数据信息，可以在模型中集成各类信息，可视化分析施工、设计等各个环节的关键点。在实际应用中重要性体现为：（1）铁路信号设备显示可视化，能直接形象的反映各项信息，减少施工、设计等各个环节错误的出现；（2）能了解信号设备的历史信息，在二维码的应用下，简单便捷的掌握信号设备从出厂到实际应用全过程的信息；（3）对故障信息进行跟踪与反馈，了解故障问题原因，并能对故障的维修、处理方法等全过程进行了解与掌握。

3 铁路信号设备数据管理存在的问题

3.1 铁路信号设备运行状态无法可视化

由于铁路信号设备在设计中存在严重缺陷，使得一旦出现意外情况就会造成红灯区间信号机出现错误，比如在受到雷击之后，红灯区间信号发生错误，显示为绿灯。自闭轨道电路“闪红轨”曾使某段自闭设备故障率居高不下，无微监设备前无法弄清真实情况，也就很难找到闪红的主要原因。主要是由于铁路信号设备运行状态无法可视化，难以找到问题所在。

3.2 信号设备故障数据库不完整

目前铁路信号设备维护检修期间，由于维护检修管理制度存在问题，导致设备出现故障，无法确保铁路安全运行。维护检修管理未能实现精细化与现代化，使得维护检修效率较低。维护检修登记制度落实不到位，难以掌握设备维护检修全周期。

故障数据库中缺少道岔故障、轨道电路故障、信号电源屏故障及电缆故障等具体原因及相关的维修记录，由于数据库不完整，无法为信号设备的 的优化提供可靠服务。比如电缆故障 某信号工区，在一次“天窗修”前，用微机监测系统调阅有关设备测试数据，发现大部分信号电缆对地绝缘有为零的记录，但是数据库记录并不完整。

4 BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用

4.1 模型构建

（1）数据获取。铁路信号设备数据管理中对BIM技术的应用期间要构建模型，首先就要获取数据。BIM技术在应用中是否可靠与精准，数据的精准性是直接影响因素。在获取数据期间，要做好下面几项工作。

①建筑物数据的获取。在获取数据时可以使用激光扫描技术，在获取室外、室内数据时，通过激光扫描系统的应用，能对室外、室内结构数据进行高效获取。还可以通过卫星及航拍等获取影像数据，通过数字地铁等获取精准的二维数据。

②高程模型数据。站场、铁路轨道等位于三维空间地形中，在BIM系统点云技术的应用下，可以对数字高程模型进行构建，构建的关键在于地模数据的有效获取。影像数据、地形图、精密测量等是需要获取的各类信息，而且在获取期间要借助各类工具与技术，比如航拍结合激光扫描技术、全站仪、计算机等。

数字高程模型的构建，需使用ArcGIS命令。在计算平均高程时，需使用下面的公式：

式中，n、h（Pk）分别为计算单元格内栅格个数、k点的高程。

除此之外，还要计算出极值高程与高差，即：

（2）铁路信号设备BIM模型构建。铁路信号设备BIM模型构建主要包括下面几个内容。

①地质BIM模型。整合处理完毕的不同层级地质模型及该区域所存在的断层信息，然后形成地质模型。地质BIM模型构建期间，需了解数据属性。数据一般包括方位信息（坐标（X，Y）、方位角等）、土质属性（层深、地下水位、层底标高等）、力学参数（基本承载力、重度、粘聚力等）。最后在生成三维地形图时，需借助AutoCAD软件。

②铁路线路BIM模型。轨枕结构旁是安装铁路信号设备的位置，铁路线路空间由于具有点位变化多及空间线形复杂等情况，在对异形轨枕结构BIM模型构建时，需使用Catia软件，在对复杂线形铁路轨道结构建模期间，要坚持主线骨架加构件安装的理念。

③铁路信号设备BIM模型。现铁路信号设备信息模型在生成过程中，需使用Inventor软件，通过ipart技术的应用，能将智能零件库生成。

4.2 铁路信号设备BIM系统的功能模块开发

（1）可视化模块。在统一的BIM系统管理平台时，能对不同的模型进行整合，比如地质BIM模型、信号设备BIM模型等。在BIM可视化管理系统的应用下，能在信号设备数据库中，实现对模型数据的有效存储与查看等工作。在BIM模型中，能够实现多项功能，而且还可以对导航图及坐标等进行显示，准确了解三维场景，并对其进行模拟。720°无死角查看设备细部构造，避免安装位置偏差。

（2）计划与任务功能模块。在BIM系统中，计划与任务功能模块发挥着重要作用，是检修作业工作的重要组成部分，也是铁路信号设备在实际应用中，检修任务下达的主要模块。比如维修计划管理、维修项目管理等。铁路信号设备信息的统计与查询等工作开展期间，可以在该模块的应用下，及时上传与更新信息，并能对故障管理提供参考。

（3）距离测量功能模块。在定位故障点的严格控制是距离测量功能模块的原理，也就是在BIM软件管理系统中将点位坐标输入，整体轨道线路BIM模型系统是建立在空间位置关系上的，因此可以对维修车间及故障检修之间的距离进行快速确定，这样就能在对故障点检修期间，便于工作人员的处理。

（4）数据维护功能模块。BIM模型关联等不同的模块共同组成数据维护功能模块。这个模块能够实现资料浏览与上传等各项工作，便于工作的开展与管理。将关键字输入之后，能在信号设备数据库中进行查询，便于工作人员快速找到需要的资料。同时BIM模型还具有联动功能，可以与其他设备或者平台进行联动，发挥BIM模块的整体功能。设备管理、涂层管理及属性窗口是视图模块的重要组成部分，通过这三个部分工作人员在具体操作期间，能选择对应对象，然后可以通过分层显示的方法对这些内容进行显示。

（5）台账信息模块。信号设备数据库中台账模块、字典管理模块等是台账模块的几个重要部分。通过这些功能的应用，可以及时了解设备的属性及具体情况，然后针对具体情况进行更改。

在BIM系统中，丰富的功能下，能发挥其检索与查询等各项功能，工作人员在对三维图像信息进行查询时，能够更加的便捷与高效。在台账信息模块的运用下，能有效降低各项信息查询的时间。在对故障设备进行排查过程中，在查询模块的应用下，能快速查询设备是否存在故障。设备流程在查询期间的流程如图1所示。

图1 设备流程查询

5 结语

BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用具有重要的意义，是确保铁路信号设备数据管理可靠性的关键。通过BIM技术的应用，能为铁路运输的安全性与可靠性提供支持与帮助，降低铁路信号设备数据管理发生故障的概率，全面提升铁路运输的安全性。同时BIM技术的应用，也能实现铁路事业的现代化，促进铁路事业的可持续发展。