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摘要：自2017年由德国联邦运输和数字基础设施部（BMVI）发起的13个试点项目启动以来，德国铁路股份公司（DB）就引入了建筑信息模型（BIM）技术，作为其标准化战略以及未来的工作和设计方法。从那时起，BIM技术成为了DB基础设施项目中不可或缺的工具。同时，参与DB基础设施项目规划、建设和运营的各行业专家也面临着巨大的挑战，即如何根据DB的BIM战略制定出可行的措施。
关键词：BIM技术；铁路信号；安全系统规划
引言
传统的铁路信号工程都是以二维模式开展的，最终的交付成果只能用符号、线条、图标等形式表示，这种图纸标记的模式虽然在图纸上做了详细的标记，但是难免会存在一定程度的偏差。尽管技术人员针对这种偏差采取了多种方式避免，诸如运用CAD软件二次开发制图，在图纸上详细标注说明等，但是由于表达形式的模糊性以及数据符号的抽象性等，在图纸交付时难免还是会存在一定的认知偏差，导致设计者与施工者、施工者与业主之间思想互不相通的情况，在施工过程中带来不可忽视的麻烦。铁路信号工程中信号设备界限的问题是比较严重的问题之一。由于图纸表达的内容有限，在图纸上虽然能够反映出信号楼的位置，但是信号设备的准确位置不能加以体现，信号设备的限界、限界的实际距离等重要的问题也就无法在设计图纸时加以解决，只能在实际的施工过程中根据具体的条件加以摸索，这样一来就加大了施工操作的难度，同时减慢了铁路信号工程的施工进度，在必要时，还不得不翻工进行重新设计，导致了大量资源的浪费。
1BIM应用概述
BIM技术是创建并利用数字化模型对建设项目进行设计、建造和运营全过程管理和优化的方法和工具。BIM的主要作用是使建筑项目各方面的信息在规划、设计、建造、运维、资产重组的整个过程中无损传递。近年来，BIM技术已在铁路地质、线路、桥梁、隧道、道岔、接触网等工程设计中进行了相关应用。美国国家建筑研究所对BIM的定义：用数字信息来描述现实世界的实体建设项目，并建立相应的工程信息模型，以供全生命周期内各参与方使用。BIM的核心任务是实现多源异构系统之间的信息交换，其三维可视化、协调、模拟、优化等特点均属于相关软件在“辅助设计”方面的功能。虽然“辅助设计”是BIM软件需要具备的重要特征，但其与BIM概念本身并无本质关系。
2BIM技术在铁路信号中的应用意义
在铁路信号设备的实际运行过程当中，如果数据管理库的更新时间间隔较长，或者是更新不完全，就会导致有很多实时性的信息没有进入数据库中，这对于整个信号设备而言都是不利于的。在应用进BIM技术之后，技术人员可以建立一个虚拟的BIM模型，并在当中输入信息描述信息管理体系，让模型可以进行管理，当铁路信号设备在运行的时候，BIM技术也可以在计划、使用等诸多方面应用进去，发挥其作用，从而实现数据管理的智能化与信息化。从铁路信号的使用上来看，BIM技术也有着很多的优势和好处，BIM技术可以构建出铁路信号模型，在该模型当中，企业上下所有的工作人员都可以知道信号设备具体的运行情况，并且，还可以清楚的看到线路空间的布局，这是传统技术无法实现的。同时，假如将铁路信号设备的相关信息全部输入进BIM系统当中，专门的管理人员就可以及时的看到维护、更换时间。BIM模型会生成一个专门的二维码粘贴在信号设备之上，通过手机扫描二维码，维护人员就可以清楚的看到自己所负责的信号设备是否安全、是否存在运行异常、是否需要维修等等信息，大大减轻了工作量。不仅如此，当企业在BIM系统当中输入提前优化或者自检命令之后，BIM系统就会在规定的时间范畴之内将维修指令发送给维护工作人员，在数据管理系统当中也是同样的道理，当将数据库更新命令发送给工作人员之后，就会对其实施更新，有的时候，BIM系统还会进行自动更新。
3BIM技术在铁路信号和安全系统规划中的应用
3.1ProSig软件系统
为使读者更好地理解ProSig方案，本文先介绍该软件系统的基本结构框架。该软件系统分为2部分。其中一部分作为“对象提供器”，负责提供专业对象相关的所有数据，以支持各专业的规划工作；另一部分作为“对象收集器”，负责在3D空间中对所有专业对象进行同时且全面的描述，并成为后续系统（财务控制系统、维修系统和运营系统）的数据源。这些跨专业且通用的3D空间（如AutoDeskNavisworks）允许对基础设施项目规划进行结构、数量和时间方面的评估。各专业规划人员可以在“对象收集器”中对其所做的规划进行修改和调整。这个基于BIM技术的全面“对象收集器”是铁路网络完整且真实图像的“数字孪生”。从技术和组织的角度来看，这是一个雄心勃勃的大数据项目。为实现将不同系统组件连接起来并进行数据传输的目的，ProSig软件系统还使用统一的数据传输格式，以求在系统组件之间使用单一数据流。
3.2以原始数据为基础的 BIM 规划
原始数据的可靠性问题始终是使用BIM技术进行规划的大问题。没有精确地形信息作为基础，铁路设施规划便不能达到准确合理的效果。对于铁路信号和安全系统的规划，精确的轨道位置及相应的线路数据（线路里程、轴线、坡度、超高）是创建有效现状图的前提，而线路设施规划以有效现状图为基础。BIM技术的应用进一步提高了对此类数据基础的要求，因为所有3D对象必须在虚拟空间中具有准确的位置和足够精确的范围，以便随后对其进行专业整合，从而实现结构评估（如碰撞检测）。因此，创建现状图时，除了优化2D信息源以外，还建议使用准确的3D信息。为此，使用激光扫描仪记录点云是一种可靠且实用的方法。由此形成的规划过程如下：
（1）利用ProSig软件从3D点云中创建线路位置图，并在必要时确定所有存在对象的位置。
（2）根据这些信息，在ProSig项目中创建现状图。
（3）在所需的施工条件下规划线路设施。
（4）使用LST2BIM将ProSig项目中的对象导出并在3D点云中显示，以便进行规划检查。
结语
将BIM技术用于铁路基础设施规划还处于起步阶段，但已取得不少成果。究竟BIM技术最终将发展到何种程度，是仅局限于个别解决方案，还是成为包罗万象的行动框架，这取决于德国铁路行业愿意且允许做出多大程度的改变。但无论如何，这种标准化举措都带来了创新的压力，这对传统工程师的工作（如铁路信号和安全技术领域）产生了明显影响。ProSig软件系统在这种改变中得到了发展和完善。目前，DB已经引入了新版本“ProSig7EPU”。与传统的“绘图驱动”版本相比，这种最新版本可以为有针对性的“数据驱动”流程提供更多支持。此外，基于BIM技术的铁路设施规划方式也得到了进一步发展，具体表现为：①使用2个或多个软件系统进行规划；②将这些软件系统集成到综合数据平台（CDE）中；③直接在数字孪生上进行跨专业的协作。
参考文献：
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