融入BIM技术的济南西机务段数字沙盘应用

融入BIM技术的济南西机务段数字沙盘应用

初永军    苏昌博   许兆栋

中国铁路济南局集团有限公司济南西机务段  山东省 济南市  250000

摘要：近年来，我国交通设施逐步完善，人们日常出行的选择增多。在我国交通事业发展的过程中，铁路工程的建设也是重点，需要高度重视。本篇文章着重对 BIM在铁路工程机务段中的运用进行了剖析，对施工过程中的重点和难点进行了梳理，并提出了相应的解决方案，以求保证每一项BIM技术的运用都能得到切实的落实，为今后在同类工程中推广BIM技术奠定基础。

关键词：BIM技术；机务段；数字沙盘；应用

1.引言

机务段工程具有专业性强，建设要求高等特点。在实际运营过程中，可能还会有多个单位进行交叉运维，导致信息难以采集、效率低、信息实用性不强，缺少系统和综合的管理。因此，建筑信息模型（简称“BIM”）可以在信息化工作平台上有效地实现跨专业信息交流与信息共享，为铁路机务段施工提供一个良好的运维平台。本文以济南西机务段项目为依托，尝试在铁路机务段领域使用BIM技术数字沙盘开展设计。

2.济南西机务段数字沙盘园区建设现状

2.1维护成本高，难度大

由于济西地区现有的生产、生活和雨水管道使用年限长，并且大部分的生产和雨水管道都是串联在一起的，导致了污水管道和雨水管道混乱，使得末端污水处理厂的处理更加困难，费用也更加高昂。

2.2维护效率低下

常规的全方位巡检模式，不仅耗费了巨大的人力、物力，而且在管道的全面巡视过程中，很难实现精确的定位，因此，在管道布局的过程中，其工作效率也很难保证，而且还会出现工作效率不高、经济效益低等问题。

2.3应急处置能力弱

在紧急情况下，由于缺少有效的可视化观察手段，不能实现紧急情况下的应急处理，造成故障处理时间过长、甚至影响正常生产生活秩序。此外段区各专业施工多、内容繁杂，施工造成的地下水管路、强弱电、通信电缆损伤等问题频繁发生，对段内正常运输秩序带来极大的不稳定性。

2.4人员替代难度大，专业水平差异大

常规的员工管理方法不能对人才进行有效、全面的培训考核，在管理人员更替时，经常不能迅速、精准地发现和培养所需人才。日常应急处理主要依靠年龄较大的技术人员凭借日常积累的工作经验现场摸索查找，新员工从事相关作业无法进行系统性的培训，造成新员工开始工作之后，无法尽快掌握段区现状并尽快上手，出现员工之间专业水平差距大、技术人员断层等问题。

3.BIM在数字沙盘中的应用

3.1BIM模型搭建

采用现场勘察、施工图纸绘制、摄影、航拍等技术方法，对机务段内部的建筑、园林、管道、管网、大型设备等进行数字化建模，利用BIM技术对各生产办公场所管道、大型设备的形状、尺寸、材料、分布、空间位置等进行精确的复原，从而更加形象地展现机务段内部的情景等。

图1 BIM机务段沙盘展示

3.2平台建立

该系统采用 B/S体系结构，利用建模轻量化的方法，对机务段各个建筑进行数字化映射，对各个建筑的给水系统、排水系统、污水系统、雨水系统等进行精准的复原，能够迅速地了解各系统及各个装置的空间布局，克服常规施工中的低效和无法精准地找到装备的位置的问题，并且具备对机务段中的各个装置进行实时的监测功能，对出现异常的装置及时报警、精确定位和显示，有效提升工作效率，降低运维成本。此外该系统还具备模型展示、系统分类、设备筛选、设备定位、设备信息浏览等多种功能。

3.3痛点对应落实方案

3.3.1解决维护成本高难度大的问题

通过构建一个数字化沙盘，使用人员可以在这个系统中直接地看到管道的布置（见图2)，可以将不同的系统进行显示和隐藏，将装置的设施数据进行智能化的关联分析，方便使用人员对这些装置的相互联系有一个清楚的认识，对这个地区的所有装置都有一个完整的认识，使维护人员的工作变得更加简单，从而提高了管理的效率。

图2 BIM管道分布情况

3.3.2解决设备查找定位困难的问题

通过构建一个数字化的沙盘系统，将机务段内的所有设备和管道数据都输入进去，利用设备定位功能，能够准确地确定设备管道的空间位置、管道类型、管道系统等相关资料，方便操作人员迅速了解情况，定位位置，并及时处理设备故障。

3.3.3解决维护效率低的问题

通过构建一个数字化的沙盘系统，可以将机务段的用水、用电等设备进行归档，可以看到设备数据参数和设备属性等方面的资料。利用“空间位置”函数，可以对设备进行迅速的定位，并可以查询到设备的相关资料，从而提升操作人员的工作效率。

4.BIM应用的保障措施

4.1协调管理问题及措施

由于工程数量庞大、专业性强、信息量大，导致数据的整理和搜集难度大，利用率不高；由于各主体之间的工作重叠，给工程进度带来了很大的困难；数据的处理是非常繁琐的，而且数量多，查找起来也比较困难。所以要加强对单位的整体管理。方法：由机务段组织编制本工程BIM工作的执行规范，参与各方按照该规范编制本工程BIM的实施和应用；BIM监理机构应对施工全流程进行审核、监督、引导。

4.2实际应用落地效果问题及措施

工程信息模型在工程中的运用是多个点，但其中一些环节是虚浮的，无法实现高效的可执行性，影响了工程建设的效率。机务段的BIM运用不仅仅是一种新的科技运用，也不仅仅是一种智能化的装备的叠加，它是要根据工程的特征与困难，在确保安全与品质的基础上，将BIM技术的深入运用与高效落地，这是一项系统工程。所以，在规划BIM应用点的时候，一定要结合工程的特征和困难，特别是要在难点和重点的地方要着重强调，综合考察BIM应用的可行性，投入产出比、集群效应等。

4.3BIM技术使用单一的问题及措施

但在实践中却注意到，一些BIM技术的运用还停留在特定的个人或部门，他们在运用BIM时，常常只针对一个特定的问题进行了一次又一次的处理，却没有对其最终的目的进行系统性的设计与考虑，导致BIM的运用呈现出支离破碎的状态，难以达到BIM的应用目的。为此，提出了基于BIM技术的工程实践计划，形成了一种“人人都能参与”的环境，推动BIM技术的发展。

结束语

综上所述，由于机务段施工项目参与主体多，存在协调难度大、信息多、要求高等特点，BIM在其中发挥着不可替代的作用。以济南西机务段为研究对象，采用数字化施工、BIM等先进的施工组织方式，通过构建智能运维系统，降低施工对既有段区的运营造成的冲击。该系统既能保证工期，又能保证质量、保证安全，对于我国铁路的机务段相关工程有着很大的实用和推广价值。

参考文献：

[1]王泽来,吴艳春.浅谈BIM管理理念在佳机运用一车间整备能力加强工程中的应用[J].中国设备工程,2021(08):54-57.

[2]祁革强.浅谈铁路站场改造工程及施工组织[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2017(12):193-196.