BIM經(jīng)典案例 BIM技術應用于陽大鐵路接觸網(wǎng)設計

陽大鐵路是指從陽泉北站到大寨之間，途徑陽泉市、晉中市的鐵路建設項目。新建陽泉北至大寨鐵路項目起點位于陽泉市盂縣陽泉北站，由石太客專K101+103引出，終點位于晉中市昔陽縣大寨村YSK36+900處，線路全長90.669km，其中正線長77.91km，支線長12.759km。以客為主，以貨補客，客貨兼顧。

接觸網(wǎng)設計現(xiàn)狀

接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，包括電氣設計、結構設計與機械裝配，是一個精細、復雜的系統(tǒng)。傳統(tǒng)二維設計以CAD圖紙呈現(xiàn)，雖然在設計過程中采用輔助軟件提升了設計效率，但在各專業(yè)之間，以及與施工單位、業(yè)主之間的配合和交流中存在以下缺點。

(1)接觸網(wǎng)平面設計中，設備設施通常采用簡化的圖形符號和線條進行標識，與實際情況相差甚遠，不利于直觀表達。

(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)的設計內容，不能清晰表達與各專業(yè)間的詳細配合，現(xiàn)場施工過程中易出現(xiàn)碰撞沖突情況，造成返工和損失。

(3)接觸網(wǎng)平面二維圖紙的設計參數(shù)不能涵蓋線路的實際情況，對情況復雜的工點，需要設計人員進行現(xiàn)場勘測確定設計方案，可能出現(xiàn)安裝圖不適用的情況。

BIM技術以3D技術為基礎，集成建筑工程項目各種相關的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項目相關信息詳盡的數(shù)字化表達。BIM技術可將工程信息內容利用三維模型進行立體直觀表達，并賦予設備屬性;利用多專業(yè)協(xié)同設計平臺，實時展現(xiàn)各專業(yè)的設計內容，避免專業(yè)間的“差、錯、漏、碰”，BIM技術的諸多優(yōu)點能有效改善傳統(tǒng)設計中的缺陷。隨著我國鐵路工程向低碳、環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)的方向發(fā)展，BIM技術應用于鐵路接觸網(wǎng)全生命周期是一大趨勢。

四電IFC標準及軟件

現(xiàn)有國內外BIM標準基本用于建筑行業(yè)，并不涵蓋鐵路行業(yè)，因此需要制定一套完整的標準體系，在鐵路工程中實現(xiàn)BIM應用的標準化。2013年5月，中國鐵路總公司正式啟動“鐵路工程建設和信息化關鍵技術研究”等科研項目，包括BIM技術運用于鐵路設計、施工、運維各階段。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)存儲標準(1.0版)》，主要涵蓋鐵路站前各專業(yè)領域;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)存儲標準》，主要涵蓋鐵路通信、信號、電力變電、接觸網(wǎng)4個專業(yè)領域。

IFC標準對BIM模型數(shù)據(jù)存儲格式、語義擴展方式、數(shù)據(jù)訪問方法、一致性測試進行規(guī)范，同時對實現(xiàn)BIM模型屬性的加載及工程算量提供標準。鐵路四電IFC標準體系的建立和完善是一項長期工作，需要與試點項目進行實踐驗證。

Bentley軟件在工廠設計(石油、化工、電力、醫(yī)藥等)和基礎設施(道路、橋梁、市政、水利等)領域具有一定優(yōu)勢，在接觸網(wǎng)設計方面也具有其獨特優(yōu)點：

(1)二維設計和三維設計是在Microstation平臺上進行，實現(xiàn)了一個平臺、一個模型、一個數(shù)據(jù)架構。

(2)軟件內部設置了接觸網(wǎng)部件庫，能夠自動繪制平面和橫斷面圖，以及交付施工的數(shù)據(jù)和材料明細表。

(3)具有面向對象的參數(shù)化創(chuàng)建工具，可實現(xiàn)智能的對象關聯(lián)、參數(shù)化建模等，并實現(xiàn)二維圖與三維模型的智能聯(lián)動。

但【Bentley軟件】在應用細節(jié)上不夠精確，對我國本土化的接觸網(wǎng)設計有待加強。其對接觸網(wǎng)的某一局部工點(如車站)的設計可滿足要求，但對長大線路設計還需進一步研發(fā)拓展。

達索系統(tǒng)的CATIA軟件在航空航天、汽車、建筑設計領域有著廣泛應用，針對鐵路行業(yè)采用BIM技術設計特點，提供良好平臺，同時實現(xiàn)鐵路多專業(yè)的協(xié)同設計要求。CATIA軟件的主要優(yōu)點如下：

(1)在對工程項目全過程中產生的各類信息(如三維模型、圖紙、合同、文檔等)進行集中管理的基礎上，數(shù)據(jù)管理平臺ENOVIA為項目團隊提供信息交流和協(xié)同工作環(huán)境，對項目中的數(shù)據(jù)存儲、溝通交流、進度計劃、質量監(jiān)控、成本控制等實行統(tǒng)一的協(xié)作管理。

(2)實體和曲面能夠交互操作，具有強大的建模能力和模型庫，滿足接觸網(wǎng)設計要求，提供智能化的樹結構，用戶可方便快捷地對模型進行重復修改。

(3)基于骨架聯(lián)動思想，各專業(yè)之間有了緊密聯(lián)系，當上序專業(yè)骨架更改后，相關專業(yè)的骨架和設計內容能夠聯(lián)動修改，大幅提高設計效率。

【BIM應用】

陽大鐵路是鐵三院的BIM試點項目。選擇達索系統(tǒng)的CATIA軟件作為BIM設計平臺，基于CATIA軟件平臺采用BIM技術，對接觸網(wǎng)專業(yè)進行設計的流程主要包括：三維模型建立、上下序信息確認、骨架設計、接觸網(wǎng)設備模型布置、設計驗證和設計發(fā)布等。接觸網(wǎng)設備沿線路的架設與橋梁、隧道等密切相關，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進行接觸網(wǎng)骨架的生成。

基于CATIA軟件平臺采用BIM技術的接觸網(wǎng)設計能夠直觀表達接觸網(wǎng)設施與橋梁、路基等設施的詳細狀況，與傳統(tǒng)二維設計相比更加直觀、精確，對接觸網(wǎng)設備位置及型號選擇意義重大。

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