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1、基于BIM技术应用优化和改进信号机房布线工艺的研究基于BIM技术应用优化和改进信号机房布线工艺的研究 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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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。 4