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世界首次 高鐵四電建設全部用上建筑信息模型技術

來源:科技日報 | 2019-12-13 09:53:49
12月,一系列新建高鐵線陸續開通,中國高鐵里程將達到3 5萬公里,高居世界榜首。我國高鐵建造技術正不斷邁向智能化、信息化。12月1日開通的鄭(州)萬(州)高鐵鄭州至襄陽段,四電建設第一次全部用上了建筑信息模型

12月,一系列新建高鐵線陸續開通,中國高鐵里程將達到3.5萬公里,高居世界榜首。“我國高鐵建造技術正不斷邁向智能化、信息化。12月1日開通的鄭(州)萬(州)高鐵鄭州至襄陽段,四電建設第一次全部用上了建筑信息模型(BIM)技術。”中國國家鐵路集團(原鐵總,以下簡稱國鐵集團)工程管理中心專家說,這在世界高鐵建設上也是首次。

四電,即電力、電氣化、信號和通信,是高鐵的動力和大腦中樞,由沿線無數變電站與信號樓串成。

高鐵“大腦”中樞一直滯后

2015年,伴隨著持續進行的中國高鐵建設,國鐵集團提出了建設信息化、智能化。

動車、線下工程和站房等,因技術較成熟,先后加大了信息智能化步伐。“作為高鐵的動力及大腦工程,四電智能化建造一直滯后,長期都是以二維平面設計圖為主,引進BIM技術迫在眉睫。”中鐵電氣化局三公司副總工程師劉冰瑞說。

建筑信息模型(Building Information Modeling)是建筑學、工程學及土木工程的新工具,二十多年前從歐美發端。其核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型,利用數字化技術,為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。

“由于BIM技術發端于建筑行業,軟件操作命令也是滿足土建及相關配套工程,有現成的樓板、梁、柱、屋頂模型命令,建模非常方便。”劉冰瑞說,而對于線性結構的建設,BIM建模幾乎為零。高鐵四電是典型的線性基礎設施,而中國高鐵建設要實現智能化、信息化,四電建設必須跟上。2016年,在國鐵集團的支持下,中鐵電氣化局立項重大科研計劃“BIM技術在規范牽引變電設計、施工中的應用研究”,由劉冰瑞領銜BIM課題小組研發。

三年建起2600余個BIM族庫文件

一條長達上千公里的高鐵,平均每50公里必須配備一個變電所,每隔3公里就有一個基站、箱變或者中繼站,為往來動車提供牽引動力及通信信號。

“基礎制作、金屬構件組立、設備安裝、接地制作、電纜敷設等,每一個變電所內,各類構件紛繁復雜,數量動輒以萬計。”劉冰瑞說,這些構件與房建專業差異太大,要想實現高鐵四電建設智能化、信息化,只能在逐漸應用過程中,進行軟件的二次開發。

“建模面臨的首要問題就是采集模型,建立一個龐大的信息族庫。”劉冰瑞說,為給每一個構件建立隨工程進展而同步生長的數字模型,團隊夜以繼日深入現場,逐個模型進行方案推敲,對比、溝通、虛擬驗收、現場反饋,最終確定,僅一個饋線模型就做了5個版本,從最初方案溝通到最終方案確定時間長達5個月,貫穿整個施工前期,而一個饋線模型僅占整個變電所BIM工程約5%的工作量。

“自建完成的族庫分為電力族庫、變電族庫和軌道交通供變電族庫,通訊、信號、接觸網族庫,地鐵風水電專業也建立了族庫,據不完全統計,共計2600個左右的族文件。這個數字還在不斷增長。”劉冰瑞說。

3年多,歷經日蘭高鐵、昌贛高鐵及鄭州地鐵等多條在建線路的實踐,“BIM技術在規范牽引變電設計、施工中的應用研究”現場應用方法日趨完善。

補齊“數字鄭萬”建設短板

2018年12月19日,“BIM技術在規范牽引變電設計、施工中的應用研究”課題通過專家評審,評審認為,課題關鍵技術達到了“引入BIM技術實現牽引變電所可視化溝通”的目標,完成了齊全的電力變電專業BIM模型、電力標準族庫,并總結出一套適用于電氣化施工的BIM應用方法,技術世界領先。

今年3月30日,采用“BIM技術在規范牽引變電設計、施工中的應用研究”課題技術建設的首個變配電所在日蘭高鐵魯南段完成。隨后,BIM技術開始在鄭萬高鐵四電大規模應用。

電纜頭、網柵、防靜電地板,鋁合金走線架……變電所內諸多裝備令人眼花繚亂。“以前安裝要用二維圖紙,技術員要對工人進行前期培訓,返工是常態。”在鄭萬高鐵南陽南變電所,線路施工分部的總工程師張體鑫回憶說。建設期間,每個安裝技術細節都形成二維碼,一線工人用手機掃碼,按立體透視圖照做即可,簡單直接,把改動都放在BIM建模期間,使現場一次安裝到位,既降低建設成本,又保證了安裝的精準和后期運維的信息化、標準化。

“BIM技術在規范牽引變電設計、施工中的應用研究”的成果,補齊了“數字鄭萬(高鐵)”建設的短板,成為今后鐵路四電建設的示范。

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