铁路信号运维阶段 BIM模型交付及数据标准研究

张义文

中铁电气化局集团第一工程有限公司 北京 100070

摘要：目前BIM技术应用于铁路信号运维管理后，有效的解决了铁路运行过程中的一系列问题，实现了数字化、可视化管理。本文将基于BIM技术信号运维管理应用进行研究，分析BIM模型的系统架构及数据实现，对于促进我国铁路交通事业的发展具有非常重要的现实意义。

关键词：铁路信号；BIM；运营维护；管理

近年来，我国铁路交通发展迅速，一直是重要的公共交通方式。随着建筑信息模型（BIM）等现代信息技术的发展及在铁路交通行业的推广应用，铁路运维模式逐渐向三维可视化、智能化方向发展。本文将BIM技术应用到铁路信号运维工作中，利用可视化智能运维系统提高其运维的效率、可靠性和安全性。

1 BIM铁路信号系统的管理

铁路信号系统的运营维护管理本质上是对信号设备的管理，信号系统设备的管理其研究对象是信号专业相关信号设备，其目的是为了追求设备综合利用的利用率最大、最优化，使用管理相关的管理理论及其管理方法，通过相关技术的技术措施、组织措施等方法对系统中的设备的使用从初态到末态全过程综合化及其科学化的管控，而铁路信号系统中的设备管理其是指当铁路信号系统中的设备在保持其正常健康的运行态势下，合理应用管理相关的技术及其方法，相关的工程技术及其财务投资经营等手段，使得铁路系统信号相关运行设备在其全部的生命周期内的费用/效益比率尽可能达到最优化的可控程度范围之内，尽最大能力使得相应信号设备的使用价值最大化。

2基于BIM的铁路信号运维管理数据标准研究

在传统铁路信号系统信息管理的基础上运用BIM技术，可以构建出基于BIM技术的铁路信号系统相关设备的全生命周期信息化管理框架。

2.1基于BIM的运维管理系统架构

铁路信号系统中信号设备的全生命周期信息分为三个主要部分：底层的数据模块、信息模块以及顶层的功能应用模块。

1）底层的数据模块由各个信号设备的相关数据组成的数据信息，其是一个信息集成中心，在该数据库中存储了铁路信号系统全生命过程中各个项目阶段生成的所有的数据信息，其主要提供信息存储的功能，各个项目参与单位要进行查询统计的信息都涵盖在这个数据库中；

2）信号设备信息模块是基于数据库建立的信息模型中心，其主要向下用于存储数据层中的所有数据信息，各个参建单位可以在模型中修改更新数据信息，向上为功能模块层提供用于实现相关功能的模型基础；

3）功能模块是BIM技术在铁路信号系统在全生命周期中的不同功能应用的具体实现。

2.2基于BIM的运维管理的数据层

BIM技术不仅仅只是对相关设备设施对象的三维的几何尺寸信息的描述，其主要可以对设备设施的设计材料、相关报表、相关的工程实施进度、设备的能耗分析等与设备相关的信息以及不同专业领域之间的设备设施的设计连接关系这些方面全方位的项目信息进行完整的展现。使用BIM技术可以将建筑设计阶段的各种生成的数据信息、相关的模拟过程及其相关的资源有效的连接整合成为一个较为完善的信息化的模型，其包括工程的建筑图纸、结构图纸、设备工程图纸和精装修图纸等所有的相关信息，保证了信息的高度统一。

2.3基于BIM的运维管理框架的信息层

铁路信号系统运维阶段信息模型的建立为之后在运维管理过程中数据库技术的应用提供了模型基础，比如在进行信号设备基本信息查询修改，电缆信息统计与设备安装进度的模拟提供了信息管理的载体。运维阶段信息模型的建立是由在运维阶段之前各阶段各项目参与单位录入相关信息，运维阶段根据运维历史数据完成运维阶段的数据完成。

2.4基于BIM的信号系统的可视化管理

1）BIM可视化管理模块。①实现BIM模型在可视化系统中的显示和操作管理，以及BIM模型与实景模型的实时数据融合，保证操作人员在系统中获取的数据与现实数据相同；②实现BIM模型与实景模型的轻量化，及其在系统内的轻量化显示，确保快速浏览、操作无卡顿；③按照不同专业类别，对模型进行分层显示，避免图元过多造成的视线混乱。

2）车辆信息可视化管理。①拟真化显示车辆基地内车辆的关键信息，如在车辆段（场）里的运行状态、股道占用情况、实际停留时间、车辆编号、检修时间、检修操作、相关乘务人员等信息；②通过对数据的实时可视化显示，动态反映股道空间利用情况（如对车辆进行线区、股道、列位3级描述）、车辆检修进展、车辆检修部件等信息；③集成显示车辆出库、入库位置，以及进行运动轨迹的实时追踪；④以三维可视化的形式实时显示车辆静态、动态履历及零部件等信息，为车辆的全生命周期运维提供数据支持。

3）监控设备集成管理。①通过对既有监控设备进行二次开发，实现在BIM模型场景中点击监控模型即可查看该监控画面的功能；②根据监控设备的不同健康状态，将设备标识为不同颜色，同时在设备发生故障或预计需要检修时发出警报；③可通过搜索设备类型和编号，或者在管理界面中拖拽模型，查看设备资产台账信息；④设备模型可进行旋转，以方便查看具体发生故障的位置；⑤通过统一安全权限认证技术，实现对操作人员级别的控制及对权限动态配置的管理；⑥实现以树形结构层级查询的方式查看设备的完整层次结构，便于用户快速查找相关信息。

3.基于BIM的铁路信号现场施工中的应用及发展

传统铁路信号施工工序冗杂，尤其是前期放线施工需花费大量的人力精力，随着可视化、明视化标准的普及，对于传统放线施工模式的冲击愈发严重。

3.1 BIM建模在施工中的应用

在工艺不断要求的今天，我们发现BIM相对于传统CAD的3D建模有着更大的优势，尤其是在面对展示更加多面化，多样化的物体时具有着无可比拟的优点。将BIM应用在信号施工中是近几年流行起来的新的施工方式。在正式入场施工前，可以通过BIM建模将信号机械室一比一完整的呈现出来，并通过绘图可提前规划好所有机柜的摆放位置以及各个机柜间走线径路，避免了过多线路交叉，这不仅节约材料更能将施工工艺、美观程度提到一个新的层次。当正式入场施工时可按照BIM设计好的线路一气呵成的完成放线、固线工作，避免了二次返工，极大地提高了施工效率。可以说，BIM的投入使用极大地丰富了施工方式，同时也契合了明视化的需求，是未来施工大势所趋的方法。

3.2 BIM在铁路施工中的发展趋势

BIM结合信号施工所体现出来的优势是无法忽略的，但同时我们也不能忽视其缺点。由于信号施工工序极其复杂，导致了BIM建模所需的时间远比想象的要多。一个十几股道的编组站用BIM来完全呈现所需的时间甚至要高达一个星期以上，这在工期紧张的工程上是致命的，因此如何提高BIM的绘图效率是决定其能更加普及使用的重要因素。同时因为各个工程不尽相同，而BIM需要的是一个集成整合好的可行的工作流程，因此尚未能达成BIM在实际工程中应用的成熟环境，真正能够将BIM用于现场的管理还需要时间来慢慢催化。

4结论

为了解决目前传统的铁路信号系统设备运营维护管理中存在的诸多问题，本研究借鉴建筑行业在运维管理方面的改革思路提出结合BIM技术和数据库技术实现基于BIM的铁路信号系统设备运维管理系统的初步设计开发，为后续基于BIM的运维管理系统开发提供了一定的技术支撑。

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