基于BIM技术应用优化和改进信号机房布线工艺的研究
时间：2020-06-08 03:23:43 来源：达达文档网 本文已影响 人 
周奇鹏
摘 要：在地铁信号室内机房的综合布线施工中，对于布线的技术标准要求越来越高。如何高效、高质量、高标准的施工以达到预期的效果，是信号机房室内综合布线工程面临的关键问题。使用建筑信息模型（BIM）的3D可视化功能构建地铁信号室内机柜设备和电缆的3D模型，并结合可视化室内机柜设备布局的三维模型和二维CAD设计图，从而弥补以往缺乏三维视图的缺点，以提高图纸阅读效率。通过碰撞检查优化布线方案，以减少在综合布线施工阶段可避免的损失和返工的可能性，使信号机房布线工艺实现标准化，从而达到优化室内布线的目的。
关键词：BIM技术;信号室;综合布线施工;可视化
1 引言
随着信息化技术在地铁等轨道交通中持续的大力推行，地铁信号工程建设中的信息化也是必然的趋势。传统的信号机房布线依据的是二维CAD设计图纸和现场施工人员的经验，此种施工方式易出现人为因素造成的“错、乱、漏、碰”问题。为了克服传统施工过程中的问题，在广州地铁十八号线信号机房布线施工中使用BIM技术建立模型，将二维CAD设计图转变成三维立体模型，利用三维可视化的优点做到提前对信号机房的布线进行规划，达到标准施工、布线合理、工艺美观和一次成型的效果。
2 广州地铁十八号线工程概况
广州轨道交通十八号线起始于南沙万顷沙枢纽，终止于天河广州东站，线路全长61.3Km，均为地下线;全线共设车站9座，其中换乘站8座，平均站间距7.6Km;最大站间距26.0Km，为横沥至番禺广场站区间;最小站间距2.3Km，为石榴岗至琶洲西区区间。线路在广州东站北侧预留远期向北延伸条件。其中信号关键设备机房共计26个，面积约2，354.39m2。
3 施工难点
在传统的信号机房集成布线设计中，二维设计结果的主要缺点是无法可视化，只能通过颜色，线条，图标，块和说明文字等抽象信息来表示。由于不够清晰，再加上施工人员专业素质的差异，在广州地铁十八号线的施工过程中容易出现以下问题。
3.1设计到现场施工存在误差
传统的室内信号综合布线项目的建设主要基于设计单位提供的2D平面图。
施工人员对图纸的理解不能与设计师的3D设计理念完全一致。在构建三维布线时，信息的传输已经经历了两次第二维和三维信息的转换。
由于设计和施工信息的传递不畅，很容易出现表达和理解上的偏差，最终影响施工。
3.2机房布线重复返工
施工人员根据二维平面设计图进行布线，并将图中获得的分散信息整合到施工信息中，通常根据经验来进行施工。信号机房的布线较大且相对复杂，此外，不良的可视化无法在设计中发现问题导致只能最后进行返工和纠正，这造成了时间与成本的浪费。
4 BIM技术特点
4.1可视化
可视化是BIM技术区别与传统2D平面图纸的最大区别之一。传统的2D图纸基本是点线面的形式构成，需要很强的专业知识及文化背景。BIM技术将这一些转变为3D的可视化模型，让点线面变成了墙、梁、柱、门、窗，使得项目参与各方能够对建筑整体一目了然。而且这个建筑中的常用构件还借用参数化、数字化的概念纳入了数据信息及属性，使得设计、施工、运维、业主等各方对于项目的质量、成本、进度等都可以通过这些数据所分析出的结果进行掌控。这样的可视化模型大大提高了参与各方的沟通效率，降低了障碍，为决策提供数据依据。
4.2模拟演示
模拟演示也是BIM技术的一大亮点。传统的演示只是对项目的最终效果及成果的展示，人们往往看到的是绚丽的动画、精彩的3D。而BIM技术是可以从设计规划到施工甚至是后期运营维护通过BIM模型进行真实的模拟，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等;在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制;后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。这些是传统2D工作模式所达不到的效果，也是因为BIM模型具备建筑信息之后的产物。
4.3各方协同
传统建筑业的工作模式基本是各自为战的，信息之间沟通不畅，脱节、信息孤岛的情况比比皆是。比如以往在设计中各个专业间的工作人员共同不畅或者不到位，经常出现碰撞的问题，例如暖通专业在管线排布的时候，由于施工图纸在各自专业图上，所以真正工作时发现结构设计妨碍的综合排布，必须重新设计或者返工，造成了浪费与工期延误。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。
5 研究方法及过程
5.1信号室内机房布线基本原则
广州地铁十八号线的信号室内机房的综合布线施工不仅要满足信号工程施工的技术要求，而且还要达到美观的效果。在广州地铁十八号线中使用BIM技术进行建模布线的优化需要尽可能遵循以下原则：
（1）综合布线线缆间无明显不合理的交叉;
（2）线缆走向敷设，最好是成排、分层敷设布置;
（3）电源线的布放走线应选择最短径路，避免绕行;
（4）电源线、发送线、通用线、接收线分开走线;
（5）载有移频信息条件的配线，布线时与其他线缆分開，单独走线;
（6）可弯曲线缆让不可弯曲线缆，细缆让粗缆;
（7）綜合布线发生冲突需要调整时，以不增加工程量为原则;
（8）综合布线整体布局协调合理，整齐美观。
5.2基于BIM的应用流程
广州地铁十八号线的信号机房布线施工前可以通过以下流程来提高信号机房布线的标准化工艺水准，同时前期的筹划工作也可以消除施工过程中可能会存在的隐患。
（1）图纸分析。施工的前提是熟悉分析图纸，精准掌握布线施工信息。通过图纸审核，确定是否存在设计不足，规避前期数据信息统计错漏。通过设计图纸中设备布置图、电路连接图、端子配线表、文字描述等提取出机柜分布、线缆种类、数量及线径等有效信息。
（2）规划方案。布线规划严格按照上述布线规则要求，根据线缆的种类、线径等信息确定每层布线方案，利用CAD软件绘制单层分层二维布线图。整体方案规划完成后，建立三维BIM模型。
（3）建立三维模型。利用设计图纸规划布线方案，基于BIM软件实现三维建模。模型图元表示设备的实际三维几何图形，明确模型分类、尺寸及单位等，构建参数化的模型数据库。
（4）碰撞检测。在布线施工前，对综合布线进行碰撞检查，根据碰撞检测报告，优化布线设计，基本消除由于设计及规划方案遗漏、错误、缺失或者碰撞而产生的隐患。
（5）指导施工。模型优化、设计确认后，对技术及施工人员进行可视化施工交底，施工技术人员严格按照三维布线模型指导施工，提高施工工艺质量。
6 总结
随着软件技术发展和人工智能技术的进步与成熟，在广州地铁十八号线的建设中使用BIM技术对信号机房布线流程进行三维建模，通过施工前的电脑模拟演示，不但可以有效的解决碰撞、遮挡、错误以及遗漏等问题，还有效的避免工期的延误，优化了技术交底过程，更保证了各个信号机房布线工艺的标准化。保证广州地铁十八号线信号机房布线的合理性、安全性、合规性，同时也可以减少返工从而降低成本。
参考文献：
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