BIM在铁路信号工程设计中的实践

王丹娜

【摘 要】铁路信号设计使用传统的设计方式，很容易出现各种问题。本文作者基于这种情况，阐述了利用BIM技术在铁路信号设计中的运用，在分析传统二维设计中问题的时候，总结了BIM技术信号设计优势，如实现三维可视化和精确定位等，在此基础上，分析了BIM技术在铁路信号设计中存在的价值和真正意义。对于现代铁路信号的发展来说有非常大的借鉴意义。

【关键词】BIM技术;铁路信号;施工;信号设计

在建筑行业，计算机技术已经与建筑行业相辅相成，成为重要的辅助技术。在铁路信号工程施工中，计算机技术辅助施工建设推动了铁路信号发展的现代化。文章中提到的BIM技术就是计算机与建筑施工行业相结合的重要体现，目前也是非常重要的施工技术之一，利用计算机BIM技术将施工变成可视化，把设计结果可视化展示，分析在传统二维设计中存在的相关问题，对信号设备的安装与布线等进行相关的模拟，及时发现建设施工中存在的问题，科学指导施工，提升铁路信号建设的质量。

一、BIM技术简析

Building  Information Modeling是BIM的简称，国际上公认将其翻译为建筑信息模型，BIM技术的主要内容是将建筑工程项目每个环节涉及到的信息、数据作为模型建立的依据，以此建立信息化模型，所以是一种真实数据分析的得到的工程建筑模拟。BIM技术有很有优势，利用BIM技术完成的建筑项目工程，具有信息完备性和工程数据关联性、项目的可视性和直观性等特点。BIM技术因为具备的这些优势，以及良好的建筑工程数字化转换能力，被国内很多行业广泛使用，最近几年建筑行业逐渐成为市场经济中重要的一部分，而BIM技术在建筑行业中，得到了很广泛的使用。在BIM技术广泛使用之前，建筑行业的良好辅助技术是CAD技术[1]。利用BIM技术可以提高项目设计人员的工作效率，确保建筑项目的建筑质量。主要运用在建筑行业的设计阶段，在收集建筑工程涉及到的各项信息的同时，利用三维技术设计工程建筑，优化设计，给人们更加直观的设计展示。BIM技术还可以实现建筑工程信息数据共享，降低了因为数据重复转接而人为存在的误差，造成建筑工程中存在的失误，确保信息的真实性与实效性。

二、传统二维设计中存在的问题

铁路信号工程设计中一般都使用CAD绘图软件制图，所以平面图纸设计、设计说明文件等基本都以二维交付的模式进行，在设计的过程中使用同一的格式和规范说明，使用CAD为二次开发设计软件来提升设计的效率，从而避免减少人为操作中存在的误差。但是在二维设计中，建筑工程项目的设计结果是非常抽象的，以颜色、线型、图标与文字说明完成的设计表达，这种方式存在理解与判断上的误差，如设计单位、施工单位、业主之间的理解偏差，导致建筑施工存在很多问题，出现信息反映错误与漏洞等等问题。这些出现的问题主要体现在几个方面，①信號专业图纸设计需要以多种图形符号来表示不同的设备，图纸中智能反映出单一的信息，如信号设备界限等问题图纸就很难反映出来。设计图纸的时候设计人员要遵照规范，依照施工工程的实际情况设计，建筑工程存在诸多不确定因素，由于二维设计难以直观体现，在施工中容易出现较多问题。②信号设备需要使用电缆与光缆连接，站内与区间内排线、布线等工作量大，还要兼顾一定的设计原则，现场施工受到多种因素限制，影响施工进度。

三、BIM技术在铁路信号设计中的优势

1.可视化优势实现精准定位

信号工程设计中，前文讲到，基本上都使用二维设计为主，设计图纸中的坐标、里程、线路等表示并不直观，再加上施工期本身受到多种因素的限制，很多技术难以满足施工的实际要求。使用BIM技术，综合采集施工现场的数据和相关的信息，实现对施工现场的建模，将站前工程施工与施工完成之后的整体效果展示出来，这种方式对于铁路信号设计来说更为有利，直观表达的同时实现对设备模型的精准定位。BIM技术在铁路信号中的运用，还可以让布线等复杂工序表达更加直观，可以观看到线路位置、角度等地带，避免在施工中出现问题导致工程进度变缓的出现。

2.精细化施工环节

使用BIM技术可以有效解决碰撞与显示遮挡、管线之间的线路选择等问题。由于二维图纸的设计属于单独的设计，每个单位以其本专业的设计为个体进行的设计，设计图纸中涉及到的设备情况、布线情况，由于每个专业之间并没有综合图纸，所以不同专业之间出现碰撞与遮挡，如信号与接触网之间、与通信、桥梁、隧道之间多个专业的碰撞遮挡比较明显，利用BIM技术建模，让多个专业在站前工程BIM技术上融合，及时发现在设计中存在的碰撞问题和遮挡问题。BIM技术具有一定的灵活性，可以在设计中及时发现问题并且解决问题，确保最终设计的安全性与合理性，减少设计成本和降低设计出现返工的概率，有效避免工期延误[2]。

3.综合优势分析

铁路信号工程项目设计中，传统的工程设计技术、模拟施工、运行维护施工等等都存在一定的缺陷。使用BIM技术可以更加直观的展示出施工的整体情况，BIM技术可以处理好模型的问题、完成三维可视化设计。传统的设计中很难在施工前发现设计中存在的问题，但是BIM技术具有压倒性的优势，具备更高的专业性。

四、在铁路信号设计中使用BIM技术的价值

1.信息数据表达直观化

信号设备具有一定的特点，BIM技术根据信号专业设备的特点把涉及到的专业与设备进行翻模，以此为依据组建模型，如信号机模型库建之后可以方便设计单位使用相关模型，同时还增强了设计成果交付价值。设计单位使用BIM技术把三维设计成果交给施工单位，施工单位按照规范与要求接受设计成果，以此为依据开展施工。直观的设计成果交付降低了施工中容易出现的漏洞与误差，同时还可以及时更正其中存在的问题，降低返工设计成本与优势。BIM技术设计成果还可以在虚拟系统中设计，为设备模型增加附属性质，让设备的安装与设备的数据表达更加直观化，同时还可以最大程度展现出多个专业、系统之间的联系，实现信息数据的共享。

2.综合检查可能存在的设计问题

铁路信号建筑工程项目中，设备的碰撞和遮挡检查比较重要，主要是专业内部设备的碰撞检查和专业之间的碰撞检查等，显示设备之间遮挡与碰撞检查、电气设备位置的安全净距离检查等等。专业内部碰撞检查要从信号设备自身的角度出发，从设计上考虑位置，是否存在重叠、尺寸等等原因，造成空间使用上的不足、专业之内的碰撞和遮挡问题，需要考虑信号设备是否与设备之间产生碰撞，信号遮挡针对信号机设备。信号专业电气设备安全距离检查，是考虑信号设备的所在位置与电气特性要求之间的安全距离。使用BIM技术可以加强对设备的碰撞与遮挡进行检测，减少建筑施工工程中存在的隐患，及时找出存在的问题并且修正维护，保障设计成果可以正确指导铁路信号设计施工。

五、结语

综上所述，铁路信号二维设计中，传统的设计范式存在缺陷，新时代下建筑行业运用的技术逐渐转变，BIM技术具备极强的优势和应用价值，以BIM技术为核心对建筑工程进行设计和建模，全面检查系统且优化系统，让设计更加直观明确，提升铁路信号建设施工效率。

【参考文献】

[1] 赵文武， 曾绍武， 赵钦，等. BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用研究[J]. 铁道标准设计， 2017， 61（1）：127-133.

[2] 马弯， 易思蓉， 杨冬营，等. 基于BIM技术的铁路中间站三维设计方法研究及实践[J]. 铁道标准设计， 2017， 61（10）：43-47.