BIM技術(shù)應(yīng)用于陽(yáng)大鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)

1、BIM技術(shù)應(yīng)用于陽(yáng)大鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)陽(yáng)大鐵路是指從陽(yáng)泉北站到大寨之間，途徑陽(yáng)泉市、晉中市的鐵路建設(shè)項(xiàng)目。新建陽(yáng)泉北至大寨鐵路項(xiàng)目起點(diǎn)位于陽(yáng)泉市盂縣陽(yáng)泉北站，由石太客專K101+103引出，終點(diǎn)位于晉中市昔陽(yáng)縣大寨村YSK36+900處，線路全長(zhǎng)90.669km，其中正線長(zhǎng)77.91km，支線長(zhǎng)12.759km。以客為主，以貨補(bǔ)客，客貨兼顧。陽(yáng)大鐵路是鐵三院的BIM試點(diǎn)項(xiàng)目。接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，包括電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械裝配，是一個(gè)精細(xì)、復(fù)雜的系統(tǒng)。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)以CAD圖紙呈現(xiàn)，雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用輔助軟件提升了設(shè)計(jì)效率，但在各專業(yè)之間，以及與施工單位、業(yè)主之間的配

2、合和交流中存在以下缺點(diǎn)。(1)接觸網(wǎng)平面設(shè)計(jì)中，設(shè)備設(shè)施通常采用簡(jiǎn)化的圖形符號(hào)和線條進(jìn)行標(biāo)識(shí)，與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)，不利于直觀表達(dá)。(2)接觸網(wǎng)專業(yè)與其他專業(yè)接口較多，二維CAD成果只能展示本專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，不能清晰表達(dá)與各專業(yè)間的詳細(xì)配合，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中易出現(xiàn)碰撞沖突情況，造成返工和損失。(3)接觸網(wǎng)平面二維圖紙的設(shè)計(jì)參數(shù)不能涵蓋線路的實(shí)際情況，對(duì)情況復(fù)雜的工點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)確定設(shè)計(jì)方案，可能出現(xiàn)安裝圖不適用的情況。BIM技術(shù)以3D技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息詳盡的數(shù)字化表達(dá)。BIM技術(shù)可將工程信息內(nèi)容利用三維模型進(jìn)行立體直觀表達(dá)，并賦予

3、設(shè)備屬性；利用多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)時(shí)展現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，避免專業(yè)間的“差、錯(cuò)、漏、碰”，BIM技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)能有效改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷。隨著我國(guó)鐵路工程向低碳、環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)的方向發(fā)展，BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路接觸網(wǎng)全生命周期是一大趨勢(shì)。四電IFC標(biāo)準(zhǔn)及軟件現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)基本用于建筑行業(yè)，并不涵蓋鐵路行業(yè)，因此需要制定一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，在鐵路工程中實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化。2013年5月，中國(guó)鐵路總公司正式啟動(dòng)“鐵路工程建設(shè)和信息化關(guān)鍵技術(shù)研究”等科研項(xiàng)目，包括BIM技術(shù)運(yùn)用于鐵路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段。2015年12月，由鐵三院牽頭編制，鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)

4、準(zhǔn)（1.0版），主要涵蓋鐵路站前各專業(yè)領(lǐng)域；2016年7月，由鐵一院牽頭編制，鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布鐵路四電工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，主要涵蓋鐵路通信、信號(hào)、電力變電、接觸網(wǎng)4個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。IFC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、語(yǔ)義擴(kuò)展方式、數(shù)據(jù)訪問(wèn)方法、一致性測(cè)試進(jìn)行規(guī)范，同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)BIM模型屬性的加載及工程算量提供標(biāo)準(zhǔn)。鐵路四電IFC標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和完善是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，需要與試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。Bentley軟件在工廠設(shè)計(jì)（石油、化工、電力、醫(yī)藥等）和基礎(chǔ)設(shè)施（道路、橋梁、市政、水利等）領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢(shì)，在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)方面也具有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：(1)二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)是在Microstation平臺(tái)上

5、進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)模型、一個(gè)數(shù)據(jù)架構(gòu)。(2)軟件內(nèi)部設(shè)置了接觸網(wǎng)部件庫(kù)，能夠自動(dòng)繪制平面和橫斷面圖，以及交付施工的數(shù)據(jù)和材料明細(xì)表。(3)具有面向?qū)ο蟮膮?shù)化創(chuàng)建工具，可實(shí)現(xiàn)智能的對(duì)象關(guān)聯(lián)、參數(shù)化建模等，并實(shí)現(xiàn)二維圖與三維模型的智能聯(lián)動(dòng)。但Bentley軟件在應(yīng)用細(xì)節(jié)上不夠精確，對(duì)我國(guó)本土化的接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)有待加強(qiáng)。其對(duì)接觸網(wǎng)的某一局部工點(diǎn)（如車站）的設(shè)計(jì)可滿足要求，但對(duì)長(zhǎng)大線路設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步研發(fā)拓展。達(dá)索系統(tǒng)的CATIA軟件在航空航天、汽車、建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，針對(duì)鐵路行業(yè)采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提供良好平臺(tái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鐵路多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)要求。CATIA軟件的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)在

6、對(duì)工程項(xiàng)目全過(guò)程中產(chǎn)生的各類信息（如三維模型、圖紙、合同、文檔等）進(jìn)行集中管理的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)管理平臺(tái)ENOVIA為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供信息交流和協(xié)同工作環(huán)境，對(duì)項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、溝通交流、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量監(jiān)控、成本控制等實(shí)行統(tǒng)一的協(xié)作管理。(2)實(shí)體和曲面能夠交互操作，具有強(qiáng)大的建模能力和模型庫(kù)，滿足接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)要求，提供智能化的樹(shù)結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷地對(duì)模型進(jìn)行重復(fù)修改。(3)基于骨架聯(lián)動(dòng)思想，各專業(yè)之間有了緊密聯(lián)系，當(dāng)上序?qū)I(yè)骨架更改后，相關(guān)專業(yè)的骨架和設(shè)計(jì)內(nèi)容能夠聯(lián)動(dòng)修改，大幅提高設(shè)計(jì)效率。BIM應(yīng)用陽(yáng)大鐵路是鐵三院的BIM試點(diǎn)項(xiàng)目。選擇達(dá)索系統(tǒng)的CATIA軟件作為BIM設(shè)計(jì)平臺(tái)，基于CATIA軟件

7、平臺(tái)采用BIM技術(shù)，對(duì)接觸網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)的流程主要包括：三維模型建立、上下序信息確認(rèn)、骨架設(shè)計(jì)、接觸網(wǎng)設(shè)備模型布置、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和設(shè)計(jì)發(fā)布等。接觸網(wǎng)設(shè)備沿線路的架設(shè)與橋梁、隧道等密切相關(guān)，參考線路專業(yè)發(fā)布的線路中心線、橋梁專業(yè)發(fā)布的墩臺(tái)信息和隧道專業(yè)發(fā)布的隧道輪廓信息等，利用CATIA軟件的Knowledge Pattern進(jìn)行接觸網(wǎng)骨架的生成?；贑ATIA軟件平臺(tái)采用BIM技術(shù)的接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)能夠直觀表達(dá)接觸網(wǎng)設(shè)施與橋梁、路基等設(shè)施的詳細(xì)狀況，與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)相比更加直觀、精確，對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備位置及型號(hào)選擇意義重大。陽(yáng)大鐵路三郊特大橋接觸網(wǎng)布置接觸網(wǎng)支柱與橋梁干涉、與聲屏障干涉碰撞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。二維設(shè)

8、計(jì)中，接觸網(wǎng)專業(yè)向橋梁專業(yè)提供接觸網(wǎng)支柱預(yù)留位置，但橋梁墩臺(tái)由橋梁專業(yè)自行設(shè)計(jì)，在實(shí)際施工中出現(xiàn)預(yù)留基礎(chǔ)距橋邊緣過(guò)近，出現(xiàn)接觸網(wǎng)支柱與橋梁沖突現(xiàn)象；聲屏障與線路中心線的距離根據(jù)設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)得出，因此接觸網(wǎng)支柱與聲屏障干涉碰撞時(shí)有發(fā)生。接觸網(wǎng)支柱與橋梁干涉接觸網(wǎng)支柱與聲屏障干涉碰撞采用BIM設(shè)計(jì)可快速、清晰發(fā)現(xiàn)各專業(yè)間的碰撞沖突問(wèn)題，為專業(yè)間的協(xié)同配合、設(shè)計(jì)更改提供極大便利，同時(shí)減少施工過(guò)程中的返工和損失。存在問(wèn)題陽(yáng)大鐵路全線采用BIM技術(shù)，基于CATIA軟件平臺(tái)進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，初步形成一套設(shè)計(jì)流程。但BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路工程設(shè)計(jì)處于起步階段，存在以下問(wèn)題：(1)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未成熟。雖然制定了鐵路四電工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)踐中還需進(jìn)一步完善。(2)專業(yè)軟件的應(yīng)用處于起步階段。雖然CATIA軟件的基礎(chǔ)功能強(qiáng)大，但在使用中其操作比較繁瑣，效率相對(duì)不高。(3)CATIA軟件內(nèi)部沒(méi)有接觸網(wǎng)專業(yè)對(duì)應(yīng)的零件模板庫(kù)。采用BIM設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖紙進(jìn)行建模積累。(4)缺少鐵路行業(yè)設(shè)計(jì)專用模塊。結(jié)束語(yǔ)JIESHUYUBIM技術(shù)在各行業(yè)的快速發(fā)展、優(yōu)勢(shì)與作用將愈加明顯，其在鐵路工程中的應(yīng)用