世界首次!中国高铁四电建设首次全段使用BIM技术!

“中国高铁”作为当代中国交通体系中最重要的交通基础设施之一,截止到2019年12月底,在一系列新建高铁线陆续开通后,中国高速铁路营运总里程将达到3.5万千米 ,占世界高铁总里程三分之二以上 ,稳居世界第一。
值得注意的是,随着时代的发展我国高铁不只在总里程上达到世界第一,高铁建造技术也不断迈向智能化、信息化。比如,2019年12月1日开通的郑(州)万(州)高铁郑州至襄阳段,其中的四电建设部分首次全段使用了建筑信息模型(BIM)技术,此举在世界高铁建设上亦是首次。中国高铁的不断发展,给人民生活带来便利的同时,建造中的劣势部分也逐渐显现。

小筑注解:四电,即电力、电气化、信号和通信,是高铁的动力和大脑中枢,由沿线无数变电站与信号楼串成。
中国高铁“大脑”中枢一度滞后
2015年,就在中国高铁建设持续高歌挺进时,中国铁路集团提出了要建设信息化、智能化中国高铁的主张。
随后建造技术较为成熟的动车、线下工程、站房等技术部门根据指示,先后开始加快信息智能化步伐。而在此之前,作为高铁动力及大脑中枢工程的四电建造(电力、电气化、信号、通信)则一直处于以二维平面设计图纸进行建设的状态,相比其他建造行业的技术革新,中国高铁的四电智能化建造一度滞后,此时,引进BIM技术迫在眉睫。

BIM即建筑信息模型,是当代社会建筑学、工程学及土木工程的新工具,二十多年前BIM技术发端于欧美国家,其核心是整合建筑所有信息并通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为该模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。BIM技术的应用可以提高工程项目的管理水平和生产效率,项目管理从沟通、协作、预控等方面都得到了极大的加强,各参建方之间的沟通协作进一步加强。
由于BIM技术发端于建筑行业,故软件操作命令亦能应用到高铁建设的土建及相关配套工程的,只要在现有的楼板、梁、柱、屋顶模型命令下,就可以进行建模,非常方便。那么在高铁四电建设中如何运用BIM技术?高铁四电的构造是典型的线性结构基础设施,但对于线性结构的建设,当时BIM建模的案例可以说几乎为零,尽管难度较大,但中国高铁建设需要尽快实现智能化和信息化,四电建设必须紧步跟上。

2016年,在中国铁路集团的大力支持下,中铁电气化局对推动高铁智能化、信息化发展的科研计划“BIM技术在规范牵引变电设计、施工中的应用研究”进行立项,并开始研发之路。
三年建起2600余个BIM族库文件
都知道中国地域幅员辽阔,一条高铁线近上千公里,而高铁运行中,变电所平均每50公里就必须配备一个,基站三公里一个、箱变(箱式变电站)或者中继站都需要根据里程进行建设,为往来动车提供牵引动力及通信信号。
小筑注解:中继站——是一部负责接收并转发无线电信号的电台,它是将信号进行再生、放大处理后,再转发给下一个中继站,以确保传输信号的质量。
据资料显示,高铁建设除了基础制作、金属构件组立、设备安装、接地制作、电缆铺设等,沿途的每一个变电所内,还有各类数量动辄以万计的复杂构件,这些纷繁的构件与常用BIM技术的房建工程差异巨大,这就要求高铁四电的智能化信息化建设只能在实际应用中逐步探索和调整,并进行软件的二次开发。

建模阶段,首先需要采集模型,并建立一个庞大的信息族库,为实现郑万高铁郑州至襄阳段BIM技术的使用,建设团队需要为每一个构件建立随工程进展而同步生长的数字模型,在此过程中,仅一个馈线(电缆线)模型就做了5个版本,而一个馈线模型的工作量仅占整个变电所BIM工程工作量的5%,而方案最终确定整整花了5个月,贯穿整个工程前期。
自建完成的族库分为电力族库、变电族库和轨道交通供变电族库,通讯、信号、接触网族库,地铁风水电专业也建立了族库,据不完全统计,共计2600个左右的族文件,并且这个数字还在不断增长。
跨越3年多的时间,通过日兰高铁、昌赣高铁等多条在建路线的实践反馈,BIM技术在规范牵引变电设计、施工中的应用研究日趋完善。
补齐数字高铁建设短板
2018年12月中旬,“BIM技术在规范牵引变电设计、施工中的应用研究”课题通过专家评审,并达到了引入的目标,而实践中技术团队总结出的一套适用于电气化施工的BIM应用方法世界领先。

今年,首个变配电所在日兰高铁南段完成后,BIM技术开始在郑万高铁四电建设中应用。
过去的铁路建设中,电缆头、网栅、防静电地板,铝合金走线架……变电所内诸多装备的安装仅靠二维图纸,返工是常态,运用BIM技术后,根据立体透视图安装一次到位,提高技术人员工作效率的同时,又降低了成本便利了后期的运维。BIM技术在郑万高铁中的应用,弥补了中国高铁建设中的短板问题,具有重要的示范意义,也为后续其他铁路四电建设提供有力参考。

BIM技术产生于经济出现波动的上世纪,它的出现是为了革新老旧技术以降低生产成本,而中国相对其他国家,BIM技术的引入和使用都较晚,作为中国的建工人,BIM技术应用的学习任重而道远。
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