BIM在接触网设计中的运用探讨

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摘要：

随着信息化的高速发展和近年我国铁路建设的快速推进，铁路勘察设计也面对了众多的挑战和创新。现在bim(Building Information Model)技术在国内现在很多大型的工程建筑设计与应用上得到了很好的使用，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

接触网是铁路牵引供电中的重要组成部分，在电气化铁路勘察设计中起到至关重要的作用。本文从就BIM在接触网设计中的运用做简要的探讨。

关键词：铁路勘察设计 接触网BIM

中图分类号：TM922.5文献标识码：A

概述

信息化的高速发展和不断应用，其影响已波及到铁路勘察设计的方方面面。近年来，随着我国铁路工程建设的不断开展，使勘察设计企业需要进一步提高信息化的水平，用信息化带动和提升勘察设计行业单位的核心竞争力。上个世纪，“甩图板”工程使得铁路勘察设计行业应用cad，实现了历史性的突破，现在BIM(Building Information Model)技术在国内现在很多大型的建筑设计与应用得到了很好的使用，BIM技术的运用不仅能让工程放心的完成而且还能完成的很好，使效率和成本都得到合理和规化。BIM技术带来的好处是显而易见的，不仅支持设计人员提高设计效率，而且可以支持设计数据的重复利用，例如，用于对设计结果进行各种深入分析，设计阶段数据可在施工阶段直接利用等。BIM技术已是实现铁路工程建设领域发展的必然趋势。

1 现状及BIM技术介绍

接触网系统是一个复杂的电气、机械和结构的混合系统，当前接触网设计虽然都有部分专门的辅助设计软件来提高设计效率，但是在设计中以及最终的设计成果都采用的是传统的二维平面图的形式，二维的手段来表达庞大复杂的接触网系统工程信息本身并不符合人类的认知和思维习惯，软件只是起到了有限的辅助设计的作用,达不到所见即所得的可视化效果,工程师在进行设计时不能很好的体现设计理念和设计思想。当前在接触网设计中也遇到众多的问题和难点：

一、当前铁路设计各专业都是在各自独立的软件平台进行设计，协同设计有难度，接触网是站后专业，与众多专业有接口需要处理，各专业接口复杂、繁琐。

二、设计信息很难集中处理，存在众多的专业间设计交接现在相当一部分是通过人为控制来进行信息共享和数据交换。

三、接触网设计在勘察设计过程中产生的设计信息和成果是铁路工程建设的重要资料和宝贵财富,是下一步施工、监理等建设环节的重要依据，但当前设计信息和设计成果分散，很难进行集中管理。以上问题严重影响铁路设计效率和设计质量的进一步提高。

建筑信息模型BIM是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM技术一般具有以下特征：

一、模型信息的完备性：除了对工程对象进行3D 几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。

二、模型信息的关联性：信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。

三、模型信息的一致性：在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致的错误。

2、接触网设计BIM的运用管理

接触网设计将因为BIM技术的不断介入而开始产生变化。同样都是信息化的手段, 知识管理从各类知识体系的信息化过程出发, 网络协同设计从设计作业媒介和手段出发, BIM技术从设计工作的内容和手段出发,信息化正逐步改变接触网设计的工作模式。BIM技术的引入从设计工作流程角度看, 建筑模型的拆分组合, 建筑信息的获取输入、调整和其它各项信息管理会成为设计阶段优化、团队协作优化的主要内因。由于设计手段与过程产生了变化, 传统预可研、可研、初步设计、施工图设计及施工配合等各阶段的作业模式将发生变化, 包括阶段性成果内容、各项设计过程控制指标、团队架构、提资方法、提资深度和时间进度安排, 甚至专业组成和专人员必须的知识体系架构等都会发生变化。由此可见,BIM 技术的引入对人员组成、信息传递、成果产生等设计控制环节中都会产生积极的作用。建筑信息模型正在成为设计院设计产品交付成果之一，未来建筑信息模型将会成为最主要的设计产品交付成果之一,甚至是成果中的核心内容。接触网设计的主要工作将会围绕着建筑信息模型的构建和应用而展开。针对BIM 技术运用的管理在设计院使用BIM技术展开设计工作过程中所能够起到的作用也将逐步凸显, 成为BIM运用中的主要环节。BIM 技术发展同时也影响着其它各项信息化管理工作。质量体系、协同设计、知识管理、技术发展等在今后几年都会与BIM 技术产生越来越密切的关系。

在推广BIM应用中最大的问题是三维设计相对于传统的二维设计而言，不是一个简单的升级，而是一个跨越的变革，在这个过程中，必须要研究并建立一套全新的且符合三维设计思路的工作模式和设计流程，从而保证从二维绘图到三维设计的顺利过渡和实施。在这个变革中BIM运用和实施过程的规划和调整是重要的一步。

2.1BIM相关软件的选择y6d中国BIM门户 -

铁路勘察设计涉及众多的站前、站后专业和多个设计阶段，接触网是站后专业，数据受站前专业影响大，为了能选择最适合的BIM软件，需要列出详细的需求，由信息化管理部门会同站前专业一起在考虑投入预算的情况下讨论、评比选择出最适合的BIM软件。

现在主要的BIM类软件有：

1、Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列，借助AutoCAD的天然优势，有相当不错的市场表现。上海锦申信息科技有限公司在其基础上开发了铁路电气BIM设计系统。

2、Dassault公司的CATIA是全球最高端的机械设计制造软件，在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位，应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑其建模能力、表现能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有明显优势，而与工程建设行业的项目特点和人员特点的对接问题则是其不足之处。

3、Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley产品在工厂设计（石油、化工、电力、医药等）和基础设施（道路、桥梁、市政、水利等）领域有无可争辩的优势

4、Nemetschek公司的 ArchiCAD，属于一个面向全球市场的产品，应该可以说是最早的一个具有市场影响力的BIM核心建模软件，但是在中国由于其专业配套的功能（仅限于建筑专业）与多专业一体的设计院体制不匹配，比较难实现业务突破。Nemetschek的另外两个产品，AllPLAN主要市场在德语区，VectorWorks则是其在美国市场使用的产品名称。

2.2组织结构变化y6d中国BIM门户 - BIM是一个组织严密的团队协同的结果，BIM技术的实施会改变现有组织结构。一些组织会形成新的部门或新的职位来处理BIM技术或服务的管理。为了保证BIM技术的顺利实施和运用。在BIM的接触网设计运用过程中，需要包括以下一些人员或部门。

BIM项目经理——负责接触网设计的分配BIM资源与权限。

BIM管理——负责对接触网相关日常系统的维护与管理。

BIM信息标准——负责接触网标准信息规则的制定与调试。

BIM工程师——负责接触网基础模型的搭建与设计。

BIM分析师——负责接触网和其他相关专业的数据分析与设计。

BIM绘图师——负责将接触网设计的BIM的成果有效输出并修饰美化。

其它辅助人员——以上未涉及的岗位，负责协助整个系统的有效运行。

2.3 培训管理y6d中国BIM门户 -

接触网BIM实施过程中的结合接触网设计专业知识的人员培训也是接触网设计BIM成功运用的一个关键。老员工和新进员工都将需要进行相关的BIM技术培训。需要进行详细的培训安排。培训安排主要需要考虑培训需求，包括技能，人事类型，培训人员数量和每人所需培训时间等。y6d中国BIM门户 - y6d中国BIM门户 - 2.4 系统管理y6d中国BIM门户 -

从二维网络协同到引入BIM技术的三维网络协同信息化管理工作的考虑要素主要包括以下几点:

一、由于大数据量的产生和传输, 三维网络协同对硬件和网络的要求更高，需要对既有硬件和网络进行升级；

二、由于接触网设计的交付成果体系更复杂, 三维协同的电子文件体系更完整, 文件格式更丰富, 文件间引用关系更复杂、全面, 对文件与文件夹的管理水平要求更高。需要考虑对文件夹结构上传、下载、编辑、批注和查看的权限进行严格控制，并且在对文件夹结构进行操作时，选定的群组、个人或全体员工可以得到相关通知。通知信息中应包含更新文件，更新人身份等信息；

三、 由于接触网设计阶段成果多、与其他各专业接口多，对文件名的管理, 文件的时序管理, 版本控制和管理, 以及时间控制要求也会更高；

四、 由于过程文件的大量产生, 在信息化管理中对文件容量与存储空间的平衡, 文件容量的控制要求更高。也需要更多存储需求分析方法和分析手段。在二维向引入BIM技术的三维网络协同过渡的过程中, BIM技术会进一步融入传统的信息化管理工作中。

2.5 基于BIM运用的标准的建立和知识管理

2.5.1基于BIM运用的标准的建立

制定文件管理规则和建立标准模型库是实施BIM技术的一个关键部分。BIM运用应该有一个清晰的文件结构并且y6d中国BIM门户 - ChinaBIM.c y6d中国BIM门户 - ChinaBIM.c所有文件应该都有一个准确清楚的名称并建立详细的建模标准。建模标准对模型的精度和尺寸、对象属性、详细等级和测量公约制定准则。C5J中国BIM门户 - C5J中国BIM门户 - 模型应该包括为设计意图、分析和施工的所有适当的标注尺寸。细致的详细等级（LOD）分析可以使用Exhibit A数据表来执行，这将有助于您的组织确定哪些组件将建模，由谁负责，在哪个项目阶段以及在什么详细等级。LOD分为四个级别：L1，L2，L3，施工文档级别。在L1级别，模型将包括基本形状来表示近似大小、形状和对象的定位。这些对象可以是2D或3D。在L2级别，模型将包括对象装配的近似大小，形状，方向和目标数据。C5J中国BIM门户 - 在L3级别，模型将包括数据丰富的组件有实际大小、形状和方向。在施工文档级别，模型将包括详细的组件有最终大小、形状和用于施工和制造的定位。C5J中国BIM门户 -

2.5.2 知识管理与BIM 的结合

以知识管理为基础, BIM数据来源更可靠丰富; 知识管理也有了BIM应用需求的指引, 也会技术成果的应用更趋实用与有效。知识管理与BIM 的结合主要包括以下几点:

一、知识库与BIM数据库对接, 彼此提出发展需求, 彼此应用研究成果;

二、各专业的各项技术成果在族库建设和设计过程中的应用;

三、知识地图与族库体系的互相调用;

随着各项设计业务和设计成果的BIM 化, 知识管理必将与BIM 技术的结合得越来越紧密。

3结束语

如同十多年前的CAD 技术,随着BIM 技术与思想的不断成熟、市场认可的不断提高,BIM 技术将不可避免地成为设计工作的基本工具, 为包括技术管理在内的设计工作的方方面面提供服务。BIM作为引领三维设计的核心理念，相信其在接触网设计中能够发挥巨大作用。

参考文献：

[1]牛博生. BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究[D].重庆大学,2012.

[2]李犁. 基于BIM技术建筑协同平台的初步研究[D].上海交通大学,2012.

[3]李勇,管昌生. 基于BIM技术的工程项目信息管理模式与策略[J]. 工程管理学报,2012,04:17-21

[4]潘英,宋桃东. 三维技术在接触网设计中的运用探讨[J]. 电气化铁道,2012,06:1-4.

作者简介：

李朝阳，男，中铁二院工程集团有限责任公司电气化设计研究院，高级工程师，成都610031，