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動車段所作為鐵路工程的典型工點，主要承擔動車組檢修和整備作業(yè)，動車段所BIM設計涉及站前、站后等10多個專業(yè)，是復雜的系統(tǒng)性工程。以南通動車所項目為例，從BIM深化設計流程、深化設計方法和深化設計應用等方面，開展BIM技術在動車段所項目中的深化設計應用研究

 BIM深化設計流程

結合傳統(tǒng)二維深化設計流程以及BIM可視性、協(xié)同性等優(yōu)點，動車段所BIM深化設計以BIM模型作為溝通交流的信息載體，項目不同參與方協(xié)同工作，提前解決設計中的沖突問題和施工中可能碰到的施工交叉干擾問題，完成BIM深化應用，并應用于施工指導，提升工程設計和施工管理的整體水平。

BIM深化設計方法

精細化設計

對于二維圖中無法表達或表達不清楚、不合理的地方進行精細化設計，如末端電力設備的精確布置、預留孔洞及預埋管線的精確表達、復雜節(jié)點的精細化設計、綜合管線優(yōu)化排布以提高美觀性等，確保設計成果滿足施工和運營需求。

局部特殊調(diào)整

當整體布局優(yōu)化調(diào)整完成后，針對局部區(qū)域的碰撞干擾及優(yōu)化排布問題，可在滿足設計意圖和后期運維使用需求的前提下進行局部特殊調(diào)整，如電纜溝槽局部改直埋管、支架局部抬高、橋架局部截面尺寸調(diào)整等，以解決空間沖突問題。

多專業(yè)協(xié)同設計

對于因局部空間狹小導致各專業(yè)設計模型沖突嚴重等問題，應由BIM總體牽頭組織相關專業(yè)BIM設計人員及二維施工圖設計人員進行對接，必要時應召集建設方和施工方進行溝通，將施工中可能碰到的問題前置，從源頭上聯(lián)動解決專業(yè)沖突問題。

BIM 模型審核

BIM模型審核主要包括3個方面：

• 完成BIM建模后進行設計內(nèi)容系統(tǒng)性檢查，完成BIM模型初步審核

• BIM設計人員通過軟件進行碰撞檢查，針對典型碰撞問題，與二維設計人員對接，實現(xiàn)二三維聯(lián)動設計

• 組織項目不同參與方召開專門的BIM模型審查會，針對BIM模型及其他相關深化設計方案問題進行綜合評審，確保深化設計內(nèi)容的合理性和可實施性

BIM深化設計應用

工程概況

鹽通鐵路是中國國家鐵路集團有限公司實施工程總承包建設模式的試點項目，為雙線高速鐵路，設計行車速度為350km/h，起于鹽城站，終于南通西站，新建正線156.686km。鹽通鐵路新建南通動車所1處，位于南通站以北及滬陜高速外側，自南通站西咽喉引出2條出入段線接入動車所。南通動車所新建20條存車線（另預留16條）、6條檢查庫線（另預留4條）、2條人工清洗線、1條臨修線、1條鏇輪線、2條出入段線、1條牽出線（另預留1條），還有通過式洗車機2套和配套生產(chǎn)生活房屋。

南通動車所總平面布置圖

南通動車所BIM效果圖

綜合管線碰撞優(yōu)化

動車所綜合管線涉及站場、給排水、四電、房建、暖通、動車等10多個專業(yè)。傳統(tǒng)二維設計中，設計內(nèi)容分散，專業(yè)設計人員無法有效協(xié)同，導致綜合管線出現(xiàn)交叉碰撞情況較多，加之室外管線施工往往由多家施工單位負責，常因溝通不暢導致大量返工。

相比傳統(tǒng)二維工作模式，應用BIM進行綜合管線碰撞檢查，可自動輸出碰撞檢查報告，最后各專業(yè)依據(jù)碰撞檢查報告進行專業(yè)內(nèi)的局部調(diào)整和專業(yè)間的協(xié)同優(yōu)化設計。

碰撞檢查可分為硬碰撞檢查和軟碰撞檢查。硬碰撞檢查主要是檢查實體與實體之間的交叉碰撞，目前解決方案十分成熟，借助軟件自帶功能即可完成。軟碰撞檢查是檢查實體與實體之間間距和空間無法滿足要求的碰撞，目前沒有完善的解決方案，需要明確碰撞檢查規(guī)則，并進行相應軟件開發(fā)實現(xiàn)。

碰撞檢查流程

南通動車所項目對站場、給排水、電力、接觸網(wǎng)、通信、信息、信號、房建、暖通、動車10個專業(yè)間執(zhí)行室外綜合管線碰撞檢查，共發(fā)現(xiàn)有效碰撞349處，匯總整理為26項典型碰撞問題。

室外綜合管線碰撞檢查

針對碰撞問題開展專業(yè)內(nèi)的優(yōu)化調(diào)整以及專業(yè)間的協(xié)同優(yōu)化設計，形成碰撞優(yōu)化報告。通過對碰撞優(yōu)化調(diào)整情況的分析匯總，將碰撞優(yōu)化歸納總結為方案優(yōu)化、路由優(yōu)化、接口優(yōu)化、局部優(yōu)化、結構特殊處理5種類型。

室外綜合管線碰撞優(yōu)化典型應用

工藝方案模擬優(yōu)化

以南通動車所檢查庫壓縮空氣管線布置方案為例，介紹BIM在工藝方案模擬優(yōu)化方面的深化設計應用情況。中間股道壓縮空氣管線沿著3層作業(yè)平臺布置，經(jīng)分析提出3種布置方案。

檢查庫壓縮空氣管線平面布置

方案1。壓縮空氣管線吊掛在2層平臺下方，該方案會占用平臺下部作業(yè)空間（原作業(yè)凈空高度從2.0 m減小到不足1.9 m），影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全。

方案2。壓縮空氣管線吊掛在3層平臺懸臂下方，該方案會占用連接2層平臺與3層平臺之間安全門扶梯的作業(yè)空間（原凈空高度從2.3 m 減小到不足1.9 m），影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全。

方案3。壓縮空氣管線固定在3層平臺懸臂上方，該方案不會影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全，但1股道（共2列位） 需局部繞避安全門扶梯4次，增加耗材。

通過3種壓縮空氣管線布置方案BIM效果圖的直觀對比，以及對每個布置方案的詳細分析，并與總包項目部及指揮部主要領導確認，綜合考慮作業(yè)空間、作業(yè)安全、遠期運維和美觀需求，選擇方案3為最終方案。

專業(yè)間接口深化設計

通過開展專業(yè)間接口的深化設計，可清晰表達不同專業(yè)間的接口關系，相當于在未施工前利用BIM技術進行“預裝配”，提前解決不同專業(yè)間的施工交叉干擾問題。

典型應用1：檢查庫動車專業(yè)3層作業(yè)平臺與建筑、結構專業(yè)房屋模型（梁、柱、地面等） 的接口深化設計。

典型應用2：檢查庫綜合支吊架拐角處橋架、管線（涉及四電、暖通、動車專業(yè)） 的接口深化設計。

預留孔洞深化設計

開展預留孔洞深化設計可更正原二維設計圖紙中孔洞少留、漏留、錯留等現(xiàn)象，得到準確的預留孔洞尺寸和位置，減少甚至避免后期設備管線安裝過程中，因預留孔洞位置不準確造成的砌體二次打鑿甚至返工，保證墻板美觀。

南通動車所項目中，在完成檢查庫室內(nèi)外接口深化設計后，對檢查庫預留孔洞進行了三維可視化優(yōu)化調(diào)整。

檢查庫地下隱蔽工程預留孔洞深化設計

正向設計探索

某些鐵路設備模型尤其是終端設備（如攝像頭、燈具、配電箱等） 往往實例化數(shù)量多、布置復雜，空間位置在二維圖中難以精確表達。如南通動車所檢查庫安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)，包括球型/槍型攝像機、LED顯示屏、信號燈、門禁、分控柜、接地控制箱等設備，共計284臺，而這些設備在平面布置圖的空間位置只是符號化表達，布置方案也是原理性示意。因此，現(xiàn)場施工過程中安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)平面布置圖難以直接應用于施工指導，往往依靠作業(yè)人員的現(xiàn)場經(jīng)驗進行施工，導致現(xiàn)場施工順序比較混亂，施工方案的合理性也有待商榷。

安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)典型設備平面布置

在南通動車所項目中，針對檢查庫安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)，采用正向設計手段，脫離二維圖紙，規(guī)避翻模環(huán)節(jié)，直接開展三維BIM設計，設計完成后與設備廠家對接，確保設計方案最優(yōu)并可直接應用于施工指導。具體正向設計流程如下：

• 了解掌握安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)的功能、組成、布置原理及設備招標情況

• 根據(jù)安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)設備組成，建立設備模型庫

• 開展安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)三維BIM設計及優(yōu)化

BIM+GIS可視化施工交底

BIM模型最直觀的特點就是可視化，其可視化功能可以全方位清晰展示管線、設備、設施空間位置關系，有效幫助施工人員快速了解設計意圖，為施工方案的制定提供全面、科學的依據(jù)。此外，可借助BIM模型的可視化效果提前暴露施工難點，便于合理安排施工順序。

為解決BIM軟件使用成本高的問題，同時充分發(fā)揮GIS大場景管理能力，南通動車所項目將動車所BIM模型導入中國鐵路設計集團有限公司自主研發(fā)的基于RIM的鹽通鐵路總承包信息化管理平臺（3DGIS平臺），建立動車所BIM+GIS三維可視化場景，生成帶有地形顯示、設計模型、周邊環(huán)境等詳細信息的電子沙盤，實現(xiàn)模型的流暢瀏覽、設備設施的方便管理和綜合管線的實時查看。借助該信息化管理平臺，現(xiàn)場管理人員不僅可在電腦端也可在手持移動端（手機、PAD等） 進行動車所模型的實時瀏覽、信息查詢、施工坐標查看、距離測量等模型數(shù)據(jù)讀取，極大地方便了現(xiàn)場管理人員直接根據(jù)模型開展現(xiàn)場施工指導。

充分發(fā)揮BIM技術“所見即所得”的優(yōu)勢，實現(xiàn)綜合管線三維空間排布優(yōu)化、工藝方案模擬優(yōu)化、專業(yè)接口協(xié)調(diào)、孔洞精確預留、可視化施工交底等深化應用