BIM技术在京张高铁通信信号专业的应用发表时间：2020-04-10T05:21:07.167Z 来源：《建筑细部》2019年第22期作者：曹朝阳[导读] BIM技术在铁路通信信号专业的实际应用探索，关于模型的建立，施工过程中的引用及对BIM技术与云计算、物联网结合的技术展望。
曹朝阳通号工程局集团有限公司摘要：BIM技术在铁路通信信号专业的实际应用探索，关于模型的建立，施工过程中的引用及对BIM技术与云计算、物联网结合的技术展望。
关键词：BIM；BIM模型；虚拟施工；首件定标；云计算；物联网Abstract：The practical application exploration of BIM Technology in railway communication and signal specialty，the establishment of model，the reference in the construction process and the technical prospect of the combination of BIM Technology with cloud computing and Internet of thingsKeyword：BIM；BIM；BIM model；Virtual construction；The first engineering standard；cloud computing；Internet of thingsBIM技术已经在世界范围内得到广泛认可和推广，它可以实现工程信息的集成，从工程的设计、施工、运行直至工程全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。
设计单位、施工单位、设施运营单位和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。
一、根据铁路工程验收标准建立BIM模型模型建立是开展所有BIM应用的基础，为BIM更好的应用在铁路通信信号工程建设，通过郑万、商合杭的BIM应用摸索，在京张高铁项目中我们开创性的根据铁路通信信号专业工程验收标准，对模型进行单位工程、分部工程、分项工程、检验批等对设备和施工材料建立多级类目库分类划分，形成模型与模板，模型作为单元可直接用于工程建模；模板为二维图形或半成品单元，需根据工程实际情况进行一定配置后方可用于工程建模。
按照此原则建成国际国内首套铁路通信信号基础模型库，共建成模型327个，结合各专业特点：通信专业共有模型215个：其中室内模型176个，室外模型39个。
信号专业共有模型107个：其中室内设备模型75个，室内施工材料10个，室外设备模型22个。
站前及强电共有模型5个。
以通信专业为例，模型库如下图二、BIM技术在施工过程中的实施应用BIM技术在京张施工项目中真正实现了正向指导施工，实现了优化施工设计、物料准确提报、工厂化预制加工、虚拟施工、辅助工程实施首件定标。
1、优化施工设计进行虚拟建造在工程开始之前完成了模型的建立，结合图纸及现场的实际，初步进行设备的摆放，线缆的布放，对每一道工序进行可视化推演，模拟施工全过程，论证及优化施工方案，实现工程虚拟建造。
1）实现线缆碰撞检查。
二维图纸不能用于空间表达，使得图纸中存在许多意想不到的碰撞盲区，各专业分工作业，依赖人工协调项目内容与分段，这也导致往往存在着专业间碰撞，甚至本专业碰撞。
同时，在设备与管道线路的安装方面还存在着软碰撞的问题（即实际设备、管线间不存在实际的碰撞，但在安装方面会造成安装人员、机具不能到达安装位置的问题）。
碰撞检测基于BIM可视化技术，施工技术人员在施工前就可以对项目进行碰撞检查，彻底消除硬碰撞、软碰撞，优化工程设计，减少在施工过程中可能存在的错误与返工的可能性，对设备、缆线、槽架、管道排布方案进行优化。
最后技术人员可以利用碰撞优化后的三维方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的便捷。
在京张专业实际施工中，由于各专业暂未合模，线路碰撞检查只能对本专业机房内缆线进行检查，优化线缆路径，避免交叉，以确定线路径向；实现接口检查预警，提高各专业施工的协同效能。
2、物料准确提报，实现精确物资管理在项目部拿到专业安装施工蓝图后，根据蓝图构建BIM图纸三维模型，形成安装材料BIM模型数据库，把原来分散在各安装图纸的工程信息汇总到一起，形成一个汇总的单位工程基础数据库。
安装材料BIM模型数据库的最大优势是包含材料的全部属性信息，由于BIM模型的空间精准可靠，运用BIM模型，根据BIM图纸自动生成线缆、槽架、机柜底架等物料数量及规格型号，结合施工进度，方便施工精准物料提报，防止“长料短用、整料零用”，做到物尽其用，减少浪费及边角料，把材料消耗降到最低限度节约成本。
3、工厂化智能预制加工BIM模型可以完成构建加工、制作图纸的深化设计，通过软件自带功能将所有加工详图（包括布置图、构件图、零件图等）利用三视图原理进行投影、剖面生成深化图纸，精确呈现在图纸上所有的尺寸。
施工需要的支架、槽架、底座、卡件等通过深化设计产生的加工数据清单，直接交付生产厂家或者3D打印设备进行加工，提高预制精度，缩短预制周期。
保证了构件加工的精密性及安装精度。
线缆的长度可以在车间根据BIM图纸进行预先切割，进行预制，现场直接布放，避免现场测量切割，缩短工期。
4、进行虚拟施工1）模拟施工，确定工序以机房线缆布放顺序为例，要求无交叉。
机房线缆众多，往往布线过程中需要不断调整，影响施工进度，增加人工成本。
根据BIM虚拟施工过程，生成线缆布放顺序，缩短工期。
2）实现可视化技术交底。
结合施工方案、BIM模型、施工模拟进行基于BIM技术的可视化交底。
根据BIM可视化效果进行专项施工方案、关键工艺展示、将复杂部位简单化、透明化，对专项方案的工序进行合理排布，能够提前对重要部委的安装进行动态展示，提供施工方案讨论及技术交流、交底的虚拟现实信息，使施工技术人员看到并了解施工过程和结果，直观了解整体布置情况、施工细节。
1、辅助工程首件定标利用BIM模型的三维特性，360度直观可视，对设备的布置、安装、对工程技术的重难点关键工艺展示、对施工工序的搭接、新型复杂施工工艺、质量进行全方位检视，利用三维效果预演的方式解决各方的要求，根据要求进行现场修改，最终完成后进行首件定标的工程实施，缩短首件定标周期。
2、推动建维一体传统的运营管理阶段存在问题主要是目前竣工图纸、材料设备信息分离，设备信息往往以不同的格式或形式存在于不同的位置，信息的凌乱造成运营管理的难度，BIM模型解决了这个问题，BIM的核心在于信息的传递，设备、材料在不同阶段属性信息都可以反映。
BIM参数模型可以为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做的修改将全部同步更新到BIM参数模型中，形成最终的BIM竣工模型，该模型作为各种设备管理的数据库为系统的维护提供依据。
三、铁路工程中BIM应用的不足1）各专业间还未能形成合模，各专业具有各自独立的BIM模型，各专业使用不同的BIM软件，BIM模型的合模有一定的问题，软件彼此的兼容性还需要进一步整合、开发。
2）工程算量，基于BIM设计模型算量的软件较少，都不能满足国内铁路工程的实际应用，急需进行第二次开发。
四、BIM在铁路工程中的发展展望1、BIM技术与云计算BIM与云计算集成应用，将BIM应用转化为BIM云服务，将BIM应用中计算巨大复杂的工作转移到云端，以提升计算效率；基于云计算的大规模数据储存能力，可将BIM模型及其相关的业务数据同步到云端，方便用户随时随地访问并共享。
2、BIM技术与物联网BIM与物联网集成应用，实质上是工程全过程信息的集成与融合。
BIM技术发挥上层信息集成、交互、展示和管理的作用，而物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的功能。
二者集成应用可以实现工程全过程“信息流闭环”，实现虚拟信息化管理与实体环境硬件之间的有机融合，二者集成应用将会产生极大的价值。
五、结束语BIM技术在高速铁路通信信号工程建设中应用将越来越广泛，通过BIM技术的应用，实现铁路通信、信号设备的全生命周期的管理信息化，以提升电务运维管理部门的信息化水平和工作效率，推动电务运维管理模式的创新。
参考文献：[1]BIM应用案例分析中国建筑工业出版社[2]BIM技术概论中国建筑工业出版社上接第435页三、经济性分析设冷渣器产热量为X（X=8.5MW~27.4MW），由冷渣器进水温度为45℃，设出水流量为y1，出水温度为y2，由公式X=cm△t÷3.6[1]，（其中，c：水的比热，4.18kJ/（kg*K）；m：质量流量，t/h；△t：冷渣器进出口温度差，℃），整理后可得方案一：y1=1000X/58.05；整理后可得方案二：y2=1000X/310+45。
设方案一余热回收制冷量为Q1，方案二余热回收制冷量为Q2，计算结果见表一。
表一由表可知，当X≥15.5MW时，方案一和方案二均能满足设计要求。
当X＜15.5MW时，溴化锂机组制冷量对于水量的变化和对于水温的变化其敏感性是不同的。
对于溴化锂制冷机组而言，若热源水温达到设计要求而水量不足时，制冷量与入口水量成正比关系；若热源水量满足设计要求而水温偏低时，制冷量随温度降低衰减迅速，当水温低于70℃时便不再制冷。
同样的规律在其他品牌的溴化锂制冷机组中亦存在，只是品牌不同，对温度和水量的敏感性存在差异。
例如，双良对水温的敏感度较芿原要大，而LG对水温的敏感度则比双良更大。
此外，通过计算可以得出，相同工况下方案二比方案一消耗的蒸汽量更多，需要的壳管式换热器规格比方案一的要大，因此选择方案一更优。
四、总结在实际工程中，因余热质、量的变化受生产条件和生产规模的变化，且往往不存在规律性，使得热回收式制冷系统在设计时存在比较复杂的情形。
本文以高安项目中央空调站制冷系统设计为依托，通过计算得出以下结论供工程参考：由于定流量情况下热源水温的变化对制冷机组制冷能力的影响比定温度情况下水量的变化要大，因此工程中，当余热量无法完全满足制冷需求，需要额外补充热源满足时，采取定温度变流量的系统方案更有利于减少系统运行成本。
参考文献：[1] 连之伟主编. 热质交换原理与设备[M]. 中国建筑工业出版社，2006.。