京张高铁客服信息工程BIM技术应用实践

肖彦峰

（中铁科（北京）信息工程设计咨询有限公司，北京 100081）

0 引言

智能高铁是将云计算、物联网、大数据、移动互联网、BIM等先进的现代化技术，运用到高铁的建设和运营中，推动铁路从数字化向智能化方向发展［1］。《新一代人工智能发展规划》《“互联网+”行动计划》等政策与需求驱动兴起一次新的工业革命浪潮，推动建筑业迈向由建筑信息模型（BIM）与移动互联、物联网、云计算、大数据、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等信息技术为支撑的智能建造。同时，也为铁路建造提供了新的思路，着力推动我国铁路由传统建设体系向新时期智能建造模式的探索和转变，初步确定以BIM技术为先导的智能建造发展方向［2］。BIM技术是一个涵盖项目从设计到运维生命期的数据化管理工具，利用BIM技术通过整合数据化、信息化模型，进行设计应用、施工应用和建设管理，可以解决项目建设过程中复杂的技术问题［3］，提升铁路精细化管理水平、增加资源利用率［4］。

根据《高速铁路客服工程细部设计和工艺质量标准》［5］和铁总建设〔2018〕35号文件要求，在京张高铁客服信息工程全过程建设中深入应用了BIM技术。

1 项目概况

新建京张高铁全线客服信息工程共分为3个标段，北京段、河北段、太子城站。根据工程需求，客服信息工程建设过程中应用了BIM技术。京张客服信息设备BIM模型数量统计见图1。

图1 京张客服信息设备BIM模型数量统计

2 制定标准

根据京张高铁客服信息工程特点和专业需求制定了京张高铁客服信息工程BIM系列标准，包括《铁路客服信息工程BIM分类与编码标准》《铁路客服信息工程BIM建模及交付标准》《铁路客服信息模型施工应用标准》。京张高铁客服信息工程BIM标准大纲见图2。

图2 京张高铁客服信息工程BIM标准大纲

3 技术路线

在京张高铁客服信息工程建设过程中，通过应用BIM技术对铁路客服信息专业相关设备构件进行三维精确建模，并结合站房专业中机电与装修模型对客服设备的施工方案进行可视化分析、设备安装精确定位、工艺仿真模拟及管槽碰撞检查，形成施工前的深化方案，指导施工作业，同时采用信息化手段对施工作业进行数字化管理，提供模型数据管理、电子施工日志和隐蔽工程影像管理等功能。

BIM技术应用是一个随着工程开展，进行二、三维工程信息综合集成并不断深化优化，从而达到深化设计、指导施工、节约成本、缩短工期目标的过程。BIM技术在客服信息工程建设过程中的应用技术路线图见图3。

图3 BIM技术在京张高铁客服信息工程建设过程中的应用技术路线图

4 京张高铁客服信息工程BIM技术应用

4.1 构建铁路客服信息专业设备BIM族库

BIM模型是BIM项目实施的基础。在京张铁路客服信息工程中，应用BIM技术对客服信息专业终端设备进行了建模，主要包含：客票设备BIM族库、视频监控设备BIM族库、综合显示及时钟设备BIM族库和信息机房设备BIM族库四大类（见图4）。

图4 铁路客服信息专业设备BIM族库

4.2 基于BIM的客服信息与站房工程协同优化

利用BIM技术将客服信息工程与站房工程多专业模型、全过程深度协同应用，解决工程重难点位置融合问题，深化优化设计，指导现场施工，提升工程效率和质量。对进站通道屏及监控摄像机安装点位、站房外立面监控摄像机及广播扬声器整体布局、售票厅终端设备安装点位、进站口检票闸机安装点位、站房线槽等进行优化，对站台预埋件进行深化优化设计。对站房的走廊、地下空间、站台、楼梯等净空要求严格的区域进行净高分析，快速找出净高不满足客服设备安装要求的区域，提前发现问题并与站房施工单位沟通解决，大幅减少现场返工，有效保证施工进度，改善工程质量。在对客服专业部分重点部位摄像机和扬声器设计安装位置优化的过程中运用BIM技术，综合考虑站房外立面玻璃幕墙、干挂石材等具体装修情况，定点定测摄像机、扬声器设备安装位置及与站房融合的工艺风格（见图5）。

图5 基于BIM的客服信息与站房工程协同优化

4.3 基于BIM的检票机安装施工工序工艺仿真

通过三维场景建模结合施工工艺要点，运用Revit、3DMAX、U3D技术，动态仿真模拟检票机安装关键工序工艺，主要包括以下内容：（1）检票机垂直正下方建议预留线槽用于综合布线及内部走线；（2）自动检票设备与检票口门距离不宜小于3 m；（3）自动检票设备入口端应与房建地砖对缝整齐；（4）安装自动检票设备位置的地面平整度误差不超过2 mm；（5）自动检票设备安装后底部应使用密封胶密封；（6）自动检票设备在寒冷环境安装时应配备加热模块。

4.4 基于BIM的旅客流线及客服设备布局动态仿真

利用BIM技术精确仿真模拟分析京张高铁怀来站旅客购票、进站、候车、出站流线，结合车站功能区分布及各功能区内客服终端设备的设计布局，深化站房及站后工程设计，从而达到将车站功能空间分配、客服设备安装数量及分布与旅客流线路径最优化匹配融合的效果，最大化发挥客服设备在车站不同功能区内的效能，更好的满足旅客在购票、进站、候车、出站过程中对服务信息的精细化需求，提升旅客车站出行体验（见图6）。

图6 基于BIM的旅客流线及客服设备布局动态仿真

4.5 基于BIM+GIS的车站日照运行轨迹动态仿真模拟

利用BIM+GIS技术仿真技术模拟车站日照采光，分析站内检票闸机设备受光照影响情况，解决检票闸机设备受光照影响问题。阳光透过车站玻璃幕墙直射站内的检票闸机，会降低设备人脸识别性能，甚至造成旅客无法检票的问题，给旅客出行带来不便。针对此问题，项目团队运用BIM+GIS技术进行科研创新探索，精确模拟出京张高铁车站全年时间中太阳的运行轨迹，以及光照经站房玻璃幕墙透射进站内的仿真情况，从而为车站运营单位制定解决检票闸机设备避免光照影响方案提供参考依据（见图7）。

图7 基于BIM+GIS的车站日照运行轨迹动态仿真模拟

4.6 基于BIM+VR的信息机房管理系统

研发应用了京张高铁信息机房BIM+VR管理系统。信息机房结构复杂，多专业交叉，设备数量庞大，管线规格繁杂且数量多、工期紧、施工难度大。本项目提出一种创新的技术管理模式及应用系统，在信息机房工程施工作业前，施工技术人员基于本系统对机房设备安装的总体布局、施工工艺、工序以及工法进行三维模拟，可深入掌握施工方案及内容，通过对比分析不同施工方案的可行性，提前熟悉和解决现场各阶段工艺工序难点，使得施工班组做到心中有数。

在机房施工过程中运用BIM技术及铁路客服信息机房BIM管理系统辅助施工，将BIM技术应用到信息机房“一体化”［6］建设的每一个环节（见图8）。

图8 京张高铁客服信息工程信息机房BIM模型

5 应用效果

BIM技术对京张高铁客服信息工程施工方案优化前后对比见表2。

表2 BIM技术对京张高铁客服信息工程施工方案优化前后对比

6 结束语

京张高铁客服信息工程BIM技术应用实践，进一步验证了智能建造在该专业领域的应用价值，有效解决了客服信息工程建设过程中存在的一些难点，起到降低建设成本，优化设计、辅助指导施工、标准化、精细化管理的重要作用，同时也提升了专业之间的协作能力。该技术方案为提升铁路智能化建造技术，提高铁路信息化建造水平提供参考［7］。